I 1 – Movimentos entre a aresta de corte e a peça e suas respectivas direções e percursos

Professores autores:

Oswaldo Tadami Eduardo Silva Lisboa Marcelo Neublum Capuano

jan 2018 publicado em:

www1.fatecsp.br/Lisboa apostilas

Capitulo I – Movimentos e relações de usinagem

Para o estudo e utilização dos conceitos e parâmetros dos processos de usinagem; é necessário que se tenha uma terminologia padrão. Devido a este fato, as diversas associações de normalizações em diversos países desenvolveram normas versando sobre as grandezas de usinagem e geometria das ferramentas. No Brasil, a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) assumiu esta responsabilidade. Este capítulo é baseado na norma NBR 6l62 – Conceitos da Técnica de Usinagem-Movimentos e Relações Geométricas.

Para obter maior aprofundamento sobre o tema, recomenda-se a consulta à norma.

I 1 – Movimentos entre a aresta de corte e a peça e suas respectivas direções e percursos.

Os movimentos no processo de usinagem são relativos entre a aresta de corte e a peça, considerando- se, para um melhor entendimento do processo, sempre a peça parada e todo o movimento acontecendo com a ferramenta. Além disso, os movimentos podem ser ativos (responsáveis pela remoção do material) ou passivos.

Os movimentos ativos são:

Movimento efetivo – movimento entre a aresta e corte e a peça, do qual resulta o processo de usinagem. Quando o movimento de corte e o movimento de avanço (a serem definidos logo abaixo) acontecem simultaneamente, o movimento efetivo é o resultante destes dois e quando isto não acontece, o movimento efetivo é idêntico ao movimento de corte.

Movimento de corte – movimento entre a aresta de corte e a peça, o qual sem o movimento de avanço, origina somente uma única remoção de cavaco, durante uma rotação ou um curso (Figuras de l a 3).

Movimento de avanço – movimento entre a aresta de corte e a peça que, juntamente com o movimento de corte, possibilita uma remoção contínua ou repetida do cavaco, durante várias rotações ou cursos. Pode ser continuo (torneamento, furação ou repetido (aplainamento)).

Os movimentos passivos são:

a)Movimento de ajuste – movimento entre a aresta de corte e a peça, no qual é pré-determinada a espessura da camada de material a ser removida. Nos processos de sangramento, furação e brochamento este movimento não acontece.

b)Movimento de correção – movimento entre a aresta de corte e a peça, para compensar alterações devidas, por exemplo, ao desgaste da ferramenta, variações de posição originadas termicamente, etc.

c)Movimento de aproximação - movimento entre a aresta de corte e a peça, com o qual a ferramenta antes da usinagem é aproximada à peça.

a) Movimento de recuo – movimento entre a aresta de corte e a peça, com o qual a ferramenta, após

que, somados, resultam no temo total de fabricação (produção).

A todos estes movimentos estão associadas direções, velocidades e percursos. Assim, temos:

-Direção afetiva, velocidade efetiva (vc) e percurso efetivo (lc).

-Direção de corte, velocidade de corte (vc) e percurso de corte (lc).

-Direção de avanço, velocidade de avanço (vf) e percurso de avanço (lf).

-Direção de ajuste, velocidade de ajuste (vz) e percurso de ajuste (lz).

-Direção de correção, velocidade de correção (vn) e percurso de correção (ln).

-Direção de aproximação, velocidade de aproximação (va) e percurso de aproximação (la).

-Direção de recuo, velocidade de recuo (vr) e percurso de recuo (lr).

Exemplificando temos que a direção de corte é a direção instantânea do movimento de corte, no ponto de corte escolhido; a velocidade de corte é a velocidade instantânea do movimento de corte, no ponto de corte escolhido e o percurso de corte é à distância percorrida pelo ponto de corte escolhido, segundo a direção de corte.

Cabem aqui algumas considerações sobre as velocidades de corte e avanço e sobre o tempo de corte:

a)- Velocidade de corte – o movimento de corte é conseguido através da rotação da peça (em operações como o torneamento, por exemplo) ou, ainda, através de um movimento retilíneo da ferramenta c/ou da peça (aplainamento). Para os casos em que o movimento é resultado da rotação da ferramenta ou da peça, a velocidade de corte será dada por:

r

v se  2n então

2 1000d n

v r n

v_{c c}  











   sendo vc [m/min], d[mm] e n [rpm].

b) velocidade de avanço - ao movimento de avanço está associada à velocidade de avanço. Esta é dada por:

n f

v_f   Sendo vf [mm/min] e n [rpm].

b) Tempo de corte – aos movimentos de corte e de avanço encontra-se associado ao tempo de corte, o qual é dado por:

c c

c v

t l v t s t

v s     se

f l l_c d ^f



e v_c dn então

n d

f l d t

f

c  





 



 f n

t_c l^f

 

As figuras de l a 3 mostram as direções e velocidades efetivas, de corte e de avanço e a figura 4 mostra os percursos de corte e avanço no processo de fresamento.

Figura 01 – Direção dos movimentos de corte, de avanço e efetivo no torneamento.

Ângulos da direção de avanço , da direção efetiva  e plano de trabalho.

Figura 02 – Direção dos movimentos de corte, de avanço e efetivo na furação. Ângulos da direção de avanço , da

direção efetiva  e plano de trabalho.

Figura 03 – Direção dos movimentos de corte, de avanço e efetivo no fresamento discordante. Ângulo da direção de avanço

, da direção efetiva , e plano de trabalho.

Figura 04 – Percursos de corte lc, de avanço lf, e efetivo le na operação de fresamento discordante.

a) profundidade ou largura de usinagem ap- profundidade ou largura de penetração da ferramenta em relação à peça, medida perpendicularmente ao plano de trabalho (figuras 5, 7 e 8). No torneamento cilíndrico e de faceamento, fresamento e retificação frontal, ap é denominada profundidade de usinagem. No fresamento, brochamento, fresamento e retificação tangencial ap são denominadas largura de usinagem. Na furação em cheio ap corresponde à metade do diâmetro da broca.

Figura 07 e 08 – Penetração de trabalho ae no fresamento frontal e largura de usinagem ap e penetração de avanço af no fresamento tangencial.

Figura 05 – Superfícies, grandezas de corte, ponto de referência D, e largura nominal de corte bD no torneamento

Penetração de trabalho ae – grandeza de penetração da ferramenta em relação à peça, medida no plano de trabalho e perpendicularmente à direção de avanço. A penetração de trabalho ae tem importância predominante no fresamento e retificação plana (figura 7 e 8) .

l.6 – Grandezas de Corte

Estas grandezas definem teoricamente as dimensões da camada de material a ser removido da peça.

Elas não são idênticas às dimensões dos cavacos obtidos. São conseqüências do perfil da aresta de corte ativas, das grandezas de penetração e dos avanços .São definidas no plano de medida PD (figura 9).

Antes de se definir estas grandezas necessita-se definir:

Ponto de referência da aresta de corte D – situa-se no meio da aresta de corte ativa e serve para a determinação do plano de medida PD

Plano de medida PD – Plano perpendicular à direção de corte, passando pelo ponto de referência da aresta de corte D.

Agora se podem definir as grandezas de corte:

a) Seção transversal nominal de corte AD – área da seção transversal calculada de um cavaco a ser removido, medida no plano de medida no plano de medida PD (figura 5)

b) Seção transversal nominal total de corte ADtot – soma das áreas das seções transversais nominais de corte , geradas pelas arestas de corte que estão em ação simultânea, quando se empregam ferramentas multicortantes.

c) Largura nominal de corte bd – distância entre dois pontos extremos da aresta principal de corte, medida no plano PD (figura 5).

d) Espessura nominal de corte hD - grandeza calculada, resultante da relação entre a seção transversal nominal de corte e a largura nominal de corte.

A espessura local de corte hi é a espessura calculada do cavaco a ser removido, num ponto qualquer da aresta de corte, perpendicular à aresta, num plano a ser determinado para este fim.

Considerando-se a usinagem como ferramenta com aresta de corte retilínea, ponta de corte com canto vivo, ângulo de inclinação s = 0 e ângulo de posição da aresta secundária ’r = 0, pode-se ter uma definição simplificada das grandezas acima e, assim, tem-se (figura 9)

Figura 09 – Grandezas de corte para arestas de corte retilíneas.

Exemplo: torneamento cilíndrico com ferramenta com s = 0, o ponto de corte escolhido neste caso encontra-se na ponta de corte da ferramenta

medida perpendicularmente à direção de corte, satisfazendo as condições da definição simplificada. Neste caso é válida a relação:

l.2. – Conceitos Auxiliares

– ângulo da direção de avanço () – ângulo entre a direção de avanço e a direção de corte.

Pode ser constante, como no torneamento e na furação ( = 90), ou variável continuamente durante o processo, como no fresamento. (figuras l a 3).

Figura 01 Figura 02 Figura 03

Ângulo da direção efetiva (·) – ângulo entre a direção efetiva e a direção de corte .

Plano de trabalho Pfe – plano imaginário que contém as direções de corte e avanço, passando pelo ponto de corte escolhido (figuras l a 3). Neste plano se realizam os movimentos que tomam parte na formação do cavaco.

Figura 01 Figura 02 Figura 03

l.3 – Superfícies na peça.

a)Superfície a usinar – superfície da peça antes da operação de usinagem (figura 5)

b)Superfície em usinagem – superfície da peça que está sendo gerada pelas arestas de corte da ferramenta. De acordo com a diferenciação entre aresta principal e secundária de corte (norma NBR 6l63), pode-se diferenciar a superfície em usinagem em principal e secundária. (figura 5).

Superfície usinada – superfície da peça que foi gerada pelo processo de usinagem. (figura 5)

l.4 – Grandezas de avanço

São grandezas que resultam do percurso de avanço.

a)Avanço f - é o percurso de avanço em cada volta ou em cada curso (figura 5)

b) – Avanço por dente fz – é o percurso de avanço por dente ou aresta de corte, medido na direção de avanço da ferramenta e corresponde à geração de duas superfícies em usinagem consecutivas (figura 6).

Tem-se assim que:

z fz  f

Onde z é o número de dentes ou arestas de corte da ferramenta.

No brochamento o avanço por dente corresponde ao incremento dos dentes sucessivos da brocha.

c) – Avanço de corte fc – distância entre duas superfícies em usinagem, medida no plano de trabalho e perpendicular à direção de corte (figura 6). Tem-se assim que:



sen

 fz fc

Figura 06 – Avanço por dente fz, no fresamento discordante l.5 – Grandezas de penetração

São grandezas que descrevem geometricamente a relação de penetração entre a ferramenta e a peça.

a) Largura de corte b – largura calculada da seção transversal de corte.Nas condições de simplificação, a largura de corte b é idêntica ao comprimento da aresta de corte ativa e à largura nominal de corte bd. De acordo com a figura 9, tem-se que:

r

b ap



 sen

g) Espessura de corte h – espessura calculada da seção transversal de corte. Nas condições de

Figura 9 – Grandezas de corte para arestas de corte retilíneas. Exemplo:

torneamento cilíndrico com ferramenta com s = 0; o ponto de corte escolhido neste caso encontra-se na ponta de corte da ferramenta.