ANÁLISE DOS ESFORÇOS DE CORTE DURANTE OS PROCESSOS DE
FURAÇÃO EM CHEIO E COM PRÉ-FURO DO AÇO ENDURECIDO AISI
P20
Étory Madrilles Arruda, etory@msn.com
Sérgio Luiz Moni Ribeiro Filho, sergiolmrf@gmail.com Rodrigo Barros da Borba, rodrigobborba@gmail.com Lincoln Cardoso Brandão, lincoln@ufsj.edu.br
Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ) - DEMEC - Pça. Frei Orlando, 170, São João del-Rei - MG
Resumo: Moldes e matrizes são utilizados na fabricação de peças próximas à forma final. Dentre os processos de fabricação que utilizam moldes e matrizes, são exemplos: o forjamento; a fundição e o processo de injeção. O desenvolvimento tecnológico das ferramentas de corte permitiu a usinagem de materiais endurecidos, eliminando assim perdas relacionadas à interrupção dos processos de fabricação devido ao tratamento térmico. No entanto, alguns processos tais como a furação ainda representam um desafio ao se trabalhar com aços endurecidos. Entre os processos de usinagem utilizados em moldes e matrizes, a furação está entre os mais importantes. O objetivo desse trabalho foi analisar a influência da presença de pré-furo na análise dos esforços de corte durante o processo de furação do aço endurecido AISI P20. Foram utilizadas brocas de metal duro com revestimento de TiAlN e os parâmetros de entrada foram a presença ou não de um pré-furo nos corpos de prova, o sistema de lubrificação (emulsão ou mímina quantidade de lubrificante - MQL), a velocidade de corte e o avanço da ferramenta. Deste modo, pôde-se perceber que a furação em cheio apresentou maiores esforços de corte que a furação com pré-furo, assim como a utilização do sistema de lubrificação MQL. Além disso, os experimentos mostraram que a variação da velocidade de corte e do avanço da ferramenta e suas interações, também exerceram influência sobre os esforços de corte.
Palavras-chave: furação, pré-furo, AISI P20, MQL, esforços de corte.
1. INTRODUÇÃO
Moldes e matrizes são utilizados na fabricação de peças próximas à forma final, antes da usinagem de acabamento para adquirir as tolerâncias e rugosidade exigidas nos produtos. Alguns exemplos de processos de fabricação que utilizam moldes e matrizes são: o forjamento; a fundição e o processo de injeção.
Analisando o processo de injeção, por exemplo, observa-se que a utilização de produtos de plástico cresceu exponencialmente nas últimas décadas. De acordo com Daré (2000), essa utilização é responsável por cerca de 35% do consumo de polímeros produzidos no país. Boujelbene et al (2004) investigou os custos dos produtos de plástico, e concluiu que 30% do custo dos produtos está relacionado com a fabricação de moldes, 25% com o processo de injeção, 25% com o material plástico e 20% relacionado com design, simulação e outros custos. Portanto, a fabricação de moldes é o item mais representativo para o custo de um produto plástico.
O desenvolvimento tecnológico das ferramentas de corte permitiu a usinagem de materiais endurecidos, eliminando assim perdas relacionadas à interrupção dos processos de fabricação devido ao tratamento térmico. No entanto, alguns processos tais como a furação ainda apresentam um desafio ao se trabalhar com aços endurecidos (Oliveira et al, 2010). Entre os processos de usinagem utilizados em moldes e matrizes, a furação está entre os mais importantes, e é um dos processos mais utilizados no setor metal-mecânico brasileiro. Apesar de sua importância, esse processo não progrediu com a mesma velocidade que os processos de torneamento e fresamento, por exemplo.
No entanto, alguns avanços tecnológicos foram notados nos últimos anos, principalmente no desenvolvimento de brocas de metal-duro, além de novos conceitos de geometria e de desenvolvimento de novos revestimentos de alta resistência ao desgaste e baixo coeficiente de atrito para a usinagem de materiais endurecidos e de baixa usinabilidade (Diniz et al, 2008 e Oliveira et al, 2010).
Na furação com brocas helicoidais, os esforços atuantes estão ligados à geometria da broca e às condições de corte do processo (avanço, velocidade de corte e rigidez do conjunto peça/máquina-ferramenta). De acordo com Ferraresi (1977) e Diniz et al (2008), a força de avanço (Ff) e o momento torçor (Mt) são compostos pelos seguintes esforços
parciais: resistência devido ao corte do material nas duas arestas principais de corte; resistência devido ao corte e ao esmagamento do material (deformação plástica do material) na aresta transversal; e atrito nas guias e entre a superfície de saída da broca e o cavaco.
As Equações (1) e (2) representam, respectivamente, as expressões para a força de avanço (Ff) e para o momento
torçor (Mt), assim como os índices a, b e c representam a resistência das arestas principais, a resistência da aresta
fc fb fa f
F
F
F
F
(1) tc tb ta tM
M
M
M
(2)Observa-se que no caso da furação com pré-furação, as parcelas Ffb, da força de avanço (Ff), e Mtb, do momento torçor (Mt), não existirão.
Para Ferraresi (1977) e Diniz et al (2008), a participação percentual de cada parcela nos esforços totais é variável, dependendo do material furado, do avanço, da afiação da broca, da profundidade do furo, da refrigeração etc. Esses valores variam dentro de alguns limites. A parcela relacionada às arestas principais corresponde de 39-59% Ff e de
77-90% Mt; a parcela da aresta transversal de 40-58% Ff e de 3-10% Mt; e a parcela do atrito nas guias de 2-5% Ff e de
3-13% Mt.
Camargo (2008) realizou um trabalho visando comparar, por meio do processo de furação, a usinabilidade dos aços inoxidáveis ABNT 304 com o similar V304 UF. Neste trabalho o autor observou que tanto a força de avanço como o momento torçor são influenciados pelo material furado, pelo avanço da ferramenta e pela velocidade de corte. Além disso, os menores valores de avanço da ferramenta corresponderam aos menores valores de força de avanço para ambos os materiais e, por fim, comprovou-se que o aço V304 UF apresentou melhor usinabilidade.
Hamade et al (2006) utilizaram o Alumínio 6061-T6 no processo de furação com pré-furo para desenvolver uma metodologia capaz de estimar as equações dos esforços de corte do processo, bem como, as pressões específicas de corte associadas. Através dos experimentos realizados verificou-se a influência do pré-furo nos esforços de corte. Assim, com o aumento do diâmetro do pré-furo percebeu-se que a força de avanço e o momento torçor diminuíam, e que, ao se variar também o avanço da ferramenta, o momento torçor apresentava maior variação que a força de avanço.
Ke et. al (2006), desenvolveu um modelo analítico capaz de prever os esforços de corte causados pela variação da espessura do cavaco, durante o processo de furação profunda. Além disso, os autores observaram que o aumento dos esforços de corte, devido ao aumento da profundidade de furação, são causados pelo atrito do cavaco com o canal da ferramenta e com a parede do furo e, pelo aumento da espessura do cavaco.
Pirtini e Lazoglu (2005), desenvolveram um modelo matemático baseado nos mecanismos e na dinâmica do processo de furação capaz de prever os esforços de corte para várias condições de corte durante o planejamento do processo, além de permitir a determinação, simulação e visualização dos perfis dos furos em três dimensões.
Segundo Pirtini e Lazoglu (2005), as propriedades e a geometria da broca, o material a ser furado e os parâmetros do processo de furação influenciam não só os esforços de corte como a qualidade dos furos, sendo os esforços de corte os principais responsáveis por problemas relacionados com o processo de furação, como erros de forma, vibração, desgaste de ferramentas etc. Desta forma, o objetivo desse trabalho é analisar a influência da presença de pré-furo na análise dos esforços de corte durante o processo de furação do aço endurecido AISI P20, levando em consideração o sistema de lubrificação, a velocidade de corte e o avanço da ferramenta.
2. METODOLOGIA
Os experimentos foram realizados no Laboratório de Usinagem do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade Federal de São João del-Rei - UFSJ. Os ensaios de furação consistiram na produção de furos passantes de 9,50 mm de diâmetro e foram realizados no centro de usinagem Discovery 560, que tem rotação máxima de 10.000 rpm e potência de 15 kW (Fig. (1a)). Os corpos de prova utilizados foram de aço ferramenta para injeção de plástico, AISI P20 (DIN 1.2738), e foram tratados termicamente, com têmpera a 800°C por 30 minutos e revenimento por 60 minutos, para obter uma dureza média de 42 HRc. As dimensões dos corpos de prova eram de 20 x 20 x 11 mm (comprimento x largura x altura), e tiveram as faces superior e inferior retificadas para eliminar saliências e produzir um paralelismo preciso.
Os experimentos foram aleatorizados por níveis em um planejamento estatístico fatorial (2k) e cada condição
experimental foi repetida três vezes, somando um total de quarenta e oito experimentos. Os parâmetros de entrada foram a presença ou não de um pré-furo nos corpos de prova, o sistema de lubrificação (emulsão ou mímina quantidade de lubrificante - MQL), a velocidade de corte e o avanço da ferramenta. Para a produção dos pré-furos foi utilizada uma broca de metal duro com 3,50 mm de diâmetro e cobertura de TiAlN do fabricante Dormer, código R4583.5. Os furos de 9,50 mm de diâmetro foram realizados utilizando uma broca de metal duro de 9,50 mm de diâmetro e cobertura de TiAlN do fabricante Mitsubishi, código MZS0950MB, classe VP15TF.
A mímina quantidade de lubrificante utilizada foi de 60 ml/h do fluido Vascomil MMS. A emulsão utilizada apresenta 6% em concentração de óleo e foi aplicada de modo convencional. Foram utilizados dois níveis para a velocidade de corte e dois níveis para o avanço da ferramenta. A Tabela (1) mostra os parâmetros de entrada com seus respectivos níveis.
As variáveis de resposta do processo de furação foram a força de avanço média (Ffm) e o momento torçor médio
(Mtm). Para medição das variáveis de resposta foi utilizado um dinamômetro piezoelétrico estacionário Kistler 9272
dados das respostas foram analisados estatisticamente através do software Minitab® e para a geração dos gráficos dos
esforços de corte e obtenção de seus valores médios, empregou-se também o software Matlab®.
a)
b)
Figura 1. a) Centro de usinagem Romi Discovery 560; b) Detalhe do processo de furação (Fonte: autoria própria).
Tabela 1. Parâmetros de entrada com seus respectivos níveis (Fonte: autoria própria).
Variáveis de entrada Níveis
-1 +1
Condição de furação Em cheio Pré-furo
Fluido MQL Emulsão
Avanço (mm/rot) 0,08 0,12
Velocidade de corte (m/min) 25 50
3. RESULTADOS
A influência dos parâmetros de entrada e suas interações sobre as respostas força de avanço média (Ffm) e momento
torçor médio (Mtm) foi verificada usando-se a análise de variância (ANOVA), considerando 95% de significância.
Na análise de variância, o parâmetro F representa a “relação-F”, que é calculada dividindo a média quadrada ajustada de cada fator pela média quadrada ajustada do erro.
Os “P-valores” indicam quais efeitos no sistema são estatisticamente significantes, baseando-se nos resultados experimentais das réplicas. Se o “P-valor” for menor ou igual a α é possível concluir que o efeito é significante. O valor de α igual a 0,05 indica o nível de significância, ou seja, a condição de 95% de probabilidade de o efeito ser significante.
O valor de R² (adj) também exibido na análise de variância mede a proporção da variabilidade presente nas observações das variáveis resposta. Quanto mais próximo de 100% for R², melhor a capacidade preditiva da variável resposta.
A Tabela (2) mostra o resultado da análise de variância para as respostas força de avanço média (Ffm) e momento
torçor médio (Mtm). Deste modo, verifica-se que todos os fatores exercem influência sobre Ffm e Mtm nas análises
individuais, assim como a maioria das interações entre os fatores.
As interações “Condição de furação*Fluido”, “Condição de furação*Fluido*Avanço”, “Condição de furação*Avanço*Velocidade de corte” e “Condição de furação*Fluido*Avanço*Velocidade de corte” não apresentam significância para nenhuma das respostas, e a interação “Condição de furação*Fluido*Velocidade de corte” apresenta significância apenas para Mtm.
Tabela 2. Análise de variância para força de avanço média (Ffm) e momento torçor médio (Mtm) (Fonte: autoria própria). ANOVA Ffm Mtm F P-valor F P-valor Condição de furação 1122,39 0,000 748,72 0,000 Fluido 309,51 0,000 88,52 0,000 Avanço 103,71 0,000 3366,78 0,000 Velocidade de corte 422,77 0,000 46,03 0,000 Condição de furação*Fluido 2,51 0,123 2,03 0,164 Condição de furação*Avanço 22,56 0,000 20,57 0,000
Condição de furação*Velocidade de corte 7,38 0,011 14,62 0,001
Fluido*Avanço 7,19 0,012 58,47 0,000
Fluido*Velocidade de corte 366,49 0,000 698,31 0,000
Avanço*Velocidade de corte 6,71 0,014 75,62 0,000
Condição de furação*Fluido*Avanço 0,00 0,981 3,37 0,076
Condição de furação*Fluido*Velocidade de corte 0,59 0,446 5,75 0,022
Condição de furação*Avanço*Velocidade de corte 1,73 0,197 1,92 0,175
Fluido*Avanço*Velocidade de corte 6,51 0,016 79,58 0,000
Condição de furação*Fluido*Avanço*Velocidade de corte 0,57 0,455 1,18 0,285
R2(Adj) 98,05% 99,10%
3.1. Influência da Condição de Furação e do Avanço
Os dados dos experimentos podem ser agrupados de tal forma que se tenha quatro grupos, classificados pelas condições de furação e pelos avanços utilizados. Cada grupo com doze experimentos é composto por forças de avanço médias e momentos torçores médios obtidos com as duas velocidades de corte (25 m/min e 50 m/min) e com os dois sistemas de lubrificação (emulsão e MQL) utilizados. A Figura (2) mostra a análise dos dados desses quatro grupos.
Figura 2. Influência da condição de furação e do avanço (Fonte: autoria própria).
Analisando os dados apresentados na Fig. (2) é possível verificar que a condição de furação com pré-furo apresenta menores valores de força de avanço média e momento torçor médio que a furação em cheio. Assim, como verificaram Yamada (2010), Camargo (2008) e Diniz (1985), a maior parcela da força total de avanço é proporcionada pela resistência que a aresta transversal de corte sofre durante a furação, e, como na furação com pré-furo a aresta transversal de corte não estava em trabalho, uma considerável parcela da força de avanço foi reduzida. Com relação ao momento torçor médio, como há uma menor quantidade de material a ser tirada no processo de furação com pré-furo, apesar de se ter um braço de alavanca maior, menor também foi o valor do momento torçor médio.
Ainda de acordo com a Fig. (2), verifica-se para a força de avanço média que a variação do avanço é mais sensível para a furação em cheio que para a furação com pré-furo. Como citado, na furação com pré-furo a aresta transversal de corte não estava em trabalho, o que justifica a furação em cheio ser mais sensível a esta alteração. Para ambas as condições de furação, o aumento do avanço ocasiona o aumento da força de avanço média. Para o momento torçor médio, o aumento do avanço também provoca um aumento em seu valor, no entanto, esse aumento é sentido da mesma forma pelas duas condições de furação. Segundo Camargo (2008) e Diniz et al (2008), o aumento do avanço ocasiona o
aumento da seção do cavaco e consequentemente dos esforços de corte, porém, não na mesma proporção pois o aumento do avanço diminui a pressão específica de corte.
3.2. Influência da Condição de Furação e da Velocidade de Corte
Assim como citado na seção anterior, os dados dos experimentos podem ser agrupados de tal forma que se tenha quatro grupos, classificados pela condição de furação e pelas velocidades de corte utilizadas. Cada grupo com doze experimentos é composto por forças de avanço médias e momentos torçores médios obtidos com os dois sistemas de lubrificação (emulsão e MQL) e com os dois avanços (0,08 mm/rot e 0,12 mm/rot). A Figura (3) mostra a análise dos dados desses quatro grupos.
Analisando os dados apesentados na Fig. (3) é possível verificar que a condição de furação com pré-furo apresenta menores valores de força de avanço média e momento torçor médio que a furação em cheio, independente da velocidade de corte utilizada. Isso se deve ao fato da aresta transversal de corte não estar em trabalho, como citado anteriormente.
Com relação à alteração da velocidade de corte, a Fig. (3) mostra que o aumento da velocidade de corte proporcionou um aumento na força de avanço média e uma diminuição no momento torçor médio para ambas as condições de furação.
Figura 3. Influência da condição de furação e da velocidade de corte (Fonte: autoria própria).
3.3. Influência do Sistema de Lubrificação e do Avanço
Como citado anteriormente, os dados dos experimentos podem ser agrupados de tal forma que se tenha quatro grupos, classificados pelo sistema de lubrificação e pelo avanço utilizados. Cada grupo com doze experimentos é composto por forças de avanço médias e momentos torçores médios obtidos com as duas condições de furação (em cheio e com pré-furo) e com as duas velocidades de corte (25 m/min e 50 m/min) utilizadas. A Figura (4) mostra a análise dos dados desses quatro grupos.
Figura 4. Influência do sistema de lubrificação e do avanço (Fonte: autoria própria).
Analisando os dados apresentados na Fig. (4) verifica-se que o sistema de lubrificação com mínima quantidade de lubrificante apresentou maiores valores de força de avanço média e de momento torçor médio que o sistema de
lubrificação com emulsão. Segundo Sreejith e Ngoi (2000) e Camargo (2008), a aplicação da mínima quantidade de lubrificante externamente pode ser comparada com a furação à seco, pois o filme de lubrificante aplicado apresenta um efeito máximo de lubrificação que pode não ser capaz de lubrificar totalmente as guias da ferramenta. Apesar de Zeilmann (2003) e Rahim e Sasahara (2011) conseguirem menores esforços de corte com a aplicação do sistema de mínima quantidade de lubrificante na furação de ligas de titânio, isso não ocorreu com o aço AISI P20 nos experimentos deste trabalho.
Apesar do sistema de mínima quantidade de lubrificante ter apresentado maiores esforços de corte que a emulsão, exigindo mais potência de corte da máquina-ferramenta e gerando maiores gastos com energia elétrica, a utilização deste sistema pode se tornar benéfica a longo prazo, pois, além do fluido lubrificante ser reciclável e menos agressivo ao meio ambiente, este é utilizado em baixas vazões, o que provavelmente reduz custos na produção.
A Figura 4 também mostra que a força de avanço média e o momento torçor médio aumentam quando o avanço é aumentado, independente do sistema de lubrificação. Como citado anteriormente, o aumento do avanço ocasiona o aumento da seção de corte do cavaco e consequentemente dos esforços de corte.
3.4. Influência da Velocidade de Corte e do Sistema de Lubrificação
Os dados dos experimentos podem ser agrupados de tal forma que se tenha quatro grupos, classificados pela velocidade de corte e os sistemas de lubrificação utilizados. Cada grupo com doze experimentos é composto por forças de avanço médias e momentos torçores médios obtidos com as duas condições de furação (em cheio e com pré-furo) e com os dois avanços (0,08 mm/rot e 0,12 mm/rot). A Figura (5) mostra a análise dos dados desses quatro grupos.
Figura 5. Influência da velocidade de corte e do sistema de lubrificação (Fonte: autoria própria).
Através dos dados apresentados na Fig. (5) verifica-se para a força de avanço média que seus valores foram maiores quando utilizou-se o sistema de mínima quantidade de lubrificante. O aumento da velocidade de corte, juntamente com a utilização desse sistema, não influiu na força de avanço média, no entanto, reduziu o momento torçor médio. Quando analisa-se o aumento da velocidade de corte com a utilização de emulsão percebe-se que ambos os esforços de corte aumentaram.
Segundo Ning et al (2008), Sharman et al (2008) e Zeilmann et al (2011), o material removido durante a usinagem pode apresentar algumas alterações como deformações plásticas, aumento de dureza e formação da chamada camada branca. O atrito entre as regiões de elevada dureza com a parede do furo provoca dificuldades no escoamento do cavaco, aumentando seu volume e consequentemente comprometendo o escoamento do mesmo para fora do furo.
Desse modo, pode-se supor que o aumento da velocidade de corte gerou um aumento na temperatura do aço, o que facilitaria a remoção de material, no entanto, o sistema de emulsão apresentou melhores condições de lubrificação e refrigeração que o sistema de mínima quantidade de lubrificante, contendo esse aumento de temperatura e, consequentemente, propiciando o aumento dos esforços de corte.
3.5. Influência da Velocidade de Corte e do Avanço
Os dados dos experimentos podem ser agrupados de tal forma que se tenha quatro grupos, classificados pela velocidade de corte e avanço utilizados. Cada grupo com doze experimentos é composto por forças de avanço médias e momentos torçores médios obtidos com as duas condições de furação (em cheio e com pré-furo) e com os dois sistemas de lubrificação (emulsão e MQL) utilizados. A Figura (6) mostra a análise dos dados desses quatro grupos.
Figura 6. Influência da velocidade de corte e do avanço. (Fonte: autoria própria).
Analisando os dados apresentados na Fig. (6) verifica-se para a força de avanço média que tanto o aumento do avanço como o aumento da velocidade de corte propiciaram um aumento no valor da resposta, sendo esta mais sensível para a variação da velocidade de corte.
Com relação ao momento torçor médio, também apresentado na Fig. (6), verifica-se uma forte influência do avanço na resposta. O aumento do avanço proporcionou um aumento significativo no momento torçor médio, devido ao aumento da seção de corte do cavaco. No entanto, o aumento da velocidade de corte para o avanço de 0,08 mm/rot não influenciou a resposta. Para o avanço de 0,12 mm/rot o aumento da velocidade de corte apresentou uma diminuição no valor do momento torçor médio.
Ainda de acordo com a Fig. (6) pode-se dizer que os menores valores de avanço e de velocidade de corte propiciaram os menores esforços de corte.
3.6. Influência da Velocidade de Corte, do Avanço e do Sistema de Lubrificação
Os dados dos experimentos podem ser agrupados de tal forma que se tenha oito grupos, classificados pela velocidade de corte, avanço e os sistemas de lubrificação utilizados. Cada grupo com seis experimentos é composto por forças de avanço médias e momentos torçores médios obtidos com as duas condições de furação (em cheio e com pré-furo) utilizadas. A Figura (7) mostra a análise dos dados desses oito grupos.
Figura 7. Influência da velocidade de corte, do avanço e do sistema de lubrificação. (Fonte: autoria própria).
Através dos dados apresentados na Fig. (7), pode-se verificar para a força de avanço média que o sistema de mínima quantidade de lubrificante apresentou maiores esforços de corte que a emulsão, independente da velocidade de corte e do avanço utilizados. Para o momento torçor médio, isso só ocorreu quando utilizou-se a menor velocidade de corte e o menor avanço juntos.
De acordo com a Fig. (7) também é possível verificar que o aumento do avanço gerou um aumento nos esforços de corte, independente do sistema de lubrificação. Isso pode ser justificado pelo aumento da seção de corte do cavaco.
Como citado anteriormente, é bem possível que o aumento da velocidade de corte tenha proporcionado um aumento na temperatura do aço, sendo que a emulsão foi capaz de conter esse aumento, diferentemente do sistema MQL. Assim, verifica-se para o uso do sistema MQL que o aumento da velocidade de corte não foi tão significativo para a força de avanço média como foi para o momento torçor médio. Com o uso de emulsão é possível ter havido uma melhor
lubrificação e refrigeração do aço, inibindo o aumento de temperatura e gerando maiores esforços de corte com o aumento da velocidade de corte.
4. CONCLUSÕES
Os dados experimentais deste trabalho mostraram que os esforços de corte durante a furação do aço AISI P20 são influenciados pela condição de furação, pelo sistema de lubrificação, pela velocidade de corte e pelo avanço da ferramenta.
A condição de furação com pré-furo apresentou menores esforços de corte que a furação em cheio.
Apesar do sistema de mínima quantidade de lubrificante (MQL) apresentar maiores esforços de corte que a emulsão, a utilização deste sistema pode se tornar interessante a longo prazo, pois, além de ser menos agressivo ao meio ambiente, há a possibilidade da reciclagem do fluido e a vazão utilizada ser baixa, o que pode reduzir custos no processo.
Com relação às velocidades de corte e avanço da ferramenta, os menores esforços de corte encontrados foram com a utilização destas variáveis em seus níveis mínimos.
Assim, os menores esforços de corte encontrados foram de 568,7 N para a força de avanço média e 4,9 Nm para o momento torçor médio, quando utilizou-se a furação com pré-furo, o sistema de emulsão, a velocidade de corte de 25 m/min e o avanço da ferramenta de 0,08 mm/rot. Já os maiores esforços de corte encontrados foram de 2733,2 N para a força de avanço média e 9,2 Nm para o momento torçor médio, quando utilizou-se a furação em cheio, o sistema de mínima quantidade de lubrificante, a velocidade de corte de 25 m/min e o avanço da ferramenta de 0,12 mm/rot.
5. AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem a FAPEMIG pelo apoio financeiro para a participação no COBEF 2015.
6. REFERÊNCIAS
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Ferraresi, D., 1977, “Fundamentos da usinagem dos metais”, Ed. Edgard Blucher Ltda., São Paulo, Brasil, 751p. Hamade, R. F., Seif, C. Y. and Ismail, F., 2006, “Extracting cutting force coefficients from drilling experiments”,
International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. 46, pp. 387-396.
Ke, F., Ni, J. and Stephenson D.A., 2006, “Chip thickening in deep-hole drilling”, International Journal of Machine Tools & Manufacture, Vol. 46, pp. 1500-1507.
Ning, L., Veldhuis, S.C. and Yamamoto, K., 2008, “ Investigation of wear behavior and chip formation for cutting tools with nano-multilayered TiAlCrN/NbN PVD coating”, International Journal of Machine Tools and Manufacture, Vol. 48, pp. 656-665.
Oliveira, V. V., Berkenbrock, E., Arias, M. L., Souza, A. F. and Beltrão, P. A. C., 2010, “Influência do revestimento na vida útil de brocas de metal duro na usinagem do aço AISI P20”, VI Congresso Nacional de Engenharia Mecânica, Campina Grande, Brasil.
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Rahim, E. A., Sasahara, H., 2011, “A study of the effect of palm oil as MQL lubricant on high speed drilling of titanium alloys”, Tribology International, Vol. 44, nº 3, pp. 309-317.
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Sreejith, P. S., Ngoi, B. K. A., 2000, “Dry machining: Machining of the future”, Journal of Materials Processing Technology, Vol. 101, nº 1-3, pp. 287-291.
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Zeilmann, R. P., Vacaro, T., Soares, R., Teixeira, C. R., Heiler, R., 2011, “Estudo da formação de cavaco na furação a seco do aço AISI P20 endurecido”, VI Congresso Brasileiro de Engenharia de Fabricação, Caxias do Sul, Brasil.
7. DIREITOS AUTORAIS
Os autores são os únicos responsáveis pelo conteúdo deste trabalho.
ANALYSIS OF CUTTING EFFORTS IN FULL DRILLING AND PILOT
HOLE DRILLING OF HARDENED STEEL AISI P20
Étory Madrilles Arruda, etory@msn.com
Sérgio Luiz Moni Ribeiro Filho, sergiolmrf@gmail.com Rodrigo Barros da Borba, rodrigobborba@gmail.com Lincoln Cardoso Brandão, lincoln@ufsj.edu.br
Universidade Federal de São João del-Rei (UFSJ) - DEMEC - Pça. Frei Orlando, 170, São João del-Rei - MG
Abstract: Molds and dies are used in machining of work pieces nearest to final format. Among the machining processes that use molds and dies, it can be cited: forging, die casting, and plastic injection. The technological development of the cutting tools allowed the machining of hardened steels with lower time avoiding the machining before the heat treatment. However, some processes such as drilling have great challenges in the machining of hardened steels. Drilling is the most important process among machining processes applied in molds and dies industries. The aim of the work was evaluate the influence of full and pilot hole drilling on cutting efforts during the machining of AISI P20 hardened steel. Twist drills with coating of TiAlN, kind of hole, cooling system, cutting speed, and feed rate were the input parameters. It can be noted that the traditional drilling showed higher cutting efforts than pilot hole drilling. In the same way, the MQL system also showed higher efforts than emulsion. Moreover, the results showed that cutting speed, feed rate, and their interactions have influence on cutting efforts.
