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MICROUSINAGEM: AULA 2

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Academic year: 2021

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MICROUSINAGEM: AULA 2

MECÂNICA DO MICROCORTE

Prof. Assoc. Renato Goulart Jasinevicius

Prof. Dr. Alessandro Roger Rodrigues

(2)

INTRODUÇÃO

Cinemática do Microcorte

Redução simples de escala

h ~ r

e

:

g < 0, superfície de folga, h

min

, TG da peça

Força de corte e energia específica de corte

Máquinas-ferramentas, ferramental e sistemas de medição

Desgaste, rigidez da ferramenta, materiais de difícil usinabilidade

Inovações: vibração e laser em fresamento

(3)

INTRODUÇÃO

(4)
(5)

CARACTERIZAÇÃO DO MICROCORTE

Microusinagem mecânica

Microtorneamento, fresamento, furação, retificação

Máquinas CNC 3D

Dimensões funcionais de micrometros a poucos milímetros

Definição baseia-s em h

Células de combustíve, labs-on-chips, lentes, bocais, fibra ótica

Inox, Ti, Latão, Al, plásticos, cerâmicas e compósitos

(6)

CARACTERIZAÇÃO DO MICRO CORTE

Biomedicina: bocal furo 0,07 mm

Inox 440: matriz cones 0,2 x 0,5 x 1,5 mm

Microfuro laser poliamida

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CARACTERIZAÇÃO DO MICROCORTE

Futuro dos processos de ataque químico e litrografia

Material x precisão x acabamento

(8)

MICROCORTE X ULTRAPRECISÃO

Semelhanças: h

min

, a

p

, formação de cavaco, energia específica

(9)

TECNOLOGIAS PARA MICROCORTE

Máquinas-Ferramentas

Torno e centros de usinagem

Comerciais ou montadas em laboratório

Erros de forma < 100 nm

Rugosidades Ra 10 a 100 nm

Rigidezes, distorção térmica, erros de movimentação e amortecimento

Categorias: torno de ultra precisão e centros de retificação/fresamento

Tamanho menor: temperatura, pressão, humidade, força de inércia,

energia, precisão e custo

(10)
(11)
(12)

TECNOLOGIAS PARA MICROCORTE

Ferramentas

Geometria do microcorte

Desgaste, formação do cavaco, geração da superfície, calor.

Altas tensões térmicas e mecânicas

(13)

TECNOLOGIAS PARA MICROCORTE

Mecânica do Microcorte

Aresta da ferramenta afiada + material da peça homogêneo

Redução de escala (scaling down) do macrocorte

(14)

TECNOLOGIAS PARA MICROCORTE

Efeito de escala do material da peça:

(SEM): Microestrutura (grãos)

(SEP): Feature size/grain size ou

surface/volume >>> 1

(15)

TECNOLOGIAS PARA MICROCORTE

Espesura mínima de corte (h

min

)

Usinagem de ultra precisão (~1990)

Rubbering => plowing => shearing

Razões h/r

e:

1/20 (MD), 1/10 (UPT-Cu),

1/4 a 1/3 (fresamento metais)

(16)

TECNOLOGIAS PARA MICROCORTE

Energia Específica de Corte

b constante => menor d, menor F. Menor E?

- Resistência do materia da peça: falta de defeitos

(17)

TECNOLOGIAS PARA MICROCORTE

Estimação das Forças de Corte

Analítica: espessura de corte instantânea / modelo campo linhas escorregamento

Numérica: dinâmica molecular / elementos finitos

(18)

TECNOLOGIAS PARA MICROCORTE

Estimação das Forças de Corte

(19)

TECNOLOGIAS PARA MICROCORTE

Geração de Superfície

Rebarba: micro maior que macro escala para burr size/feed

Remoção difícil em micropeças

(20)

TECNOLOGIAS PARA MICROCORTE

(21)

TECNOLOGIAS PARA MICROCORTE

(22)

TECNOLOGIAS PARA MICROCORTE

(23)

TECNOLOGIAS PARA MICROCORTE

Microusinagem Assistida

Vibration-Assisted Micromilling

Ultrassom (> 20 kHz)

Baixa frequência (< 500 Hz)

Modo dúctil em materiais frágeis

Torneamento com diamante

Reduz força de corte

Melhora acabamento

Laser-Assisted Micromilling

Materiais cerâmicos

Reduz potência

Aumenta taxa de remoção

Melhora precisão e acabamento

Reduz danos na superfície

Aumenta vida da ferramenta

Referências

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