OTIMIZAÇÃO NOS PROCESSOS DE USINAGEM Rodrigues; Fabrício Moreira; Santana, Sonia
RESUMO: Este trabalho foi realizado em uma empresa do ramo de prestação de serviços de manutenção em equipamentos pesados (ônibus, caminhão) onde foram levantados dados para análise do caso visando uma otimização nos processos de usinagem da empresa auxiliando os envolvidos nos processos em suas tomadas de decisões. Todo o trabalho foi desenvolvido dentro da organização com o apoio e colaboração de todos os profissionais envolvidos. Foram feitos testes através de tomada de tempo de vida útil em ferramentas e em materiais como corpo de prova, posteriormente analisados seus respectivos comportamentos e proposto uma nova medida a ser adotada nos processos atuais.
Palavras-chave: Otimização. Usinagem. Processos.
INTRODUÇÃO
No final do século 20, os países começaram a praticar politica externa motivada por uma grande expansão capitalista onde fosse possível realizar transações financeiras sem a necessidade de um grande investimento de capital. Este conjunto de transformações na ordem politica e econômica pode ser entendida como o processo de internacionalização do comércio, das finanças, e da produção denominado globalização (GUIMARAES, 2011).
Na década de 1980 ocorreu uma aceleração das mudanças tecnológicas nos países desenvolvidos em função da disseminação de novas tecnologias de informação (microeletrônica, computação e telecomunicações), com impactos nas estruturas industriais. A integração dos mercados financeiros e de capitais, possível com o fim das restrições à entrada do capital financeiro internacional aos mercados nacionais, desembocou na chamada globalização financeira. O resultado foi a emergência de uma ambiente mais competitivo, tornando as inovações um elemento estratégico central na busca da competitividade das empresas (ANJOS, JR, 2002).
Com o avanço da globalização econômica financeira e comercial, a grande palavra que ganhou notoriedade é competitividade. A necessidade de se ganhar cada vez mais mercado sem fronteiras fez com que as empresas buscassem cada vez mais a introdução de novas tecnologias.
Diante desta realidade eminente, cada vez mais produtos importados tem entrado no Brasil com preços bem inferiores aos praticados no país; destaque para a China, país que estabeleceu relações diplomáticas com o Brasil em 1974 e atualmente é um de seus grandes parceiros comerciais (JAQUARIBE, 2011).
O produto chinês vem ganhando espaço no Brasil e a China representa 12,2% do total das importações de máquinas e equipamentos no Brasil conforme a Abimaq - Associação Brasileira da indústria de Máquinas e Equipamentos. Atualmente é o terceiro maior fornecedor externo destes produtos no Brasil(LAGUNA, 2010).
Com base nestas informações é possível afirmar que a demanda por máquinas e ferramentas é originada de um crescimento do setor industrial brasileiro. Este crescimento tomou força desde a grande guerra mundial até os tempos atuais onde, indústrias de petróleo e gás estão em alta e os setores de automação, todos estes possuem em seus processos produtivos grande demanda de produtos e matérias primas que exigem transformação para gerar o produto final.
Um material ou matéria prima pode ser transformado de diversas formas uma delas é a usinagem, que consiste no processo de fabricação mais popular do mundo, segundo Souza (2011) cerca de 10% de todo produção de metal no mundo é transformado por processos de usinagem.
Existem vários tipos de processos por usinagem, os principais processos de usinagem são: torneamento, aplainamento, furação, mandrilamento, fresamento, serramento, rosqueamento, retificação, afiação. etc. Estes são os processos convencionais de usinagem existem também os não convencionais tais como: Jato de água, ultrassom, remoção química e eletroquímica, corte a laser e plasma, eletroerosão. etc.
Nos processos de usinagem convencional as ferramentas mais comuns são:
• Bits e badame (aço rápido) • Widias (metal duro)
Todos estes processos demandam alto conhecimento na área e para manter este setor competitivo é necessário deter sempre tecnologia e ferramentas de qualidade, segundo Trent (1996) citado por Heymeyer (2006) “toughness” a qualidade mais importante para um material de ferramenta é definida como a capacidade de continuar cortando em condições difíceis por longos períodos sem a fratura da aresta de corte (HEYMEYER, 2006).
A constante busca por produtos de qualidade originados, principalmente por clientes mais, exigentes está fazendo com que cada vez mais empresas busquem melhorar seus processos produtivos. Nos processos de fabricação do ferro e nas siderúrgicas do aço é uma realidade que começou no século XVll. Mas foi somente no século XIX que nos processos em usinagem originaram descobertas sobre ferramentas de corte como o aço rápido (SOUZA. 2011).
AÇO RÁPIDO
O aço rápido High Speed Steel (HSS) em inglês foi o primeiro grande impulso nos materiais de ferramentas em 1889 Frederick Taylor e Maunseul White, trabalhando na Bethehem Steel, Pennsylvania EUA fizeram extensivos testes com os melhores aços ferramentas, aquecendo-os a temperaturas muito mais altas do que as utilizadas na indústria. Em 1900 com a descoberta do aço rápido Taylor determinou um passo marcante na história da usinagem. As velocidades de corte praticadas naquela época eram de 3 a 5m/min, já os de aço carbono passaram para 30 a 35m/min com os aços rápidos e foi por isso que levaram este nome (SOUZA, 2011).
A busca por uma produtividade ainda mais otimizada deu origem a pesquisas para novas ferramentas, surge o metal duro, denominado de Widia. A Widia é uma evolução das ferramentas de usinagem de aço rápido, estas ferramentas eram bem mais limitadas e com a chegada do metal duro as velocidades empregadas no desbaste foram ainda maiores contribuindo, portanto para avanço deste setor resultando em melhoria e otimização em todo o processo de usinagem empregado na época.
WIDIAS
A widia, também conhecida como metal duro é composta de materiais duros (carbeto) e metais tenazes do grupo de ferro (ligante) dentre estes um dos mais comuns é o carbeto de tungstênio, uma combinação de cobalto na forma de pó e carbeto de tungstênio, este material passa por um processo conhecido por sinterização, esta operação é efetuada em pressões e temperaturas extremamente altas. Desta operação se obtém camadas de recobrimento CVD (chemical vapour deposition) que tem como fator crítico as altas temperaturas (acima de 800 Celsius), e o PVD (physical vapour deposition) temperaturas menores (entre 300 e 500 Celsius) (HEYMEYER, 2006).
Este recobrimento tem como objetivo principalmente a redução de atrito e influencia na durabilidade e vida útil da ferramenta determinando sua tenacidade e geometria. A vida útil destas ferramentas é determinada pela qualidade das interfaces e estas podem apresentar desgastes como mostra a figura 1.
a) b) c)
d) e) f)
Figura 1 -Desgaste e avarias nas ferramentas de corte: a)desgaste de cratera, b)desgaste de flanco, c)entalhe, d)deformação plástica, e)trincas térmicas, f)quebra.
BROCAS
Estas ferramentas são utilizadas na abertura de furos em diversos materiais. Esta possui uma ponta cônica fabricada em geral de aço ao carbono. Para trabalhos que utilizem, alta rotação usa se brocas de aço rápido, estas oferecem maior resistência ao corte e ao calor do atrito, desgastam se menos.
As brocas obedecem a normas de fabricação e as principais dessas normas são: DIN (alemã) e as americanas (ASA) (YOSHIDA, 1996).
Sua dimensão pode ser indicada por quatro maneiras: por números, por letras, por polegadas ou frações de polegadas, por milímetros. São marcadas com seguintes letras: (Yoshida.1996)
• SS- aço rápido comum
• HSS- aço rápido de alta rotação • HM- metal duro (widia)
Estas ferramentas podem apresentar um bom desempenho desde que estejam sendo devidamente operadas e possuam um ângulo de afiação corretos, e este é escolhido de acordo com a dureza do material a ser furado (YOSHIDA,1996).
• Ebonite e celuloide: 85 a 90 graus • Mármore: 80 graus.
• Aço, fundição e bronze duro: 116 a 118 graus. • Cobre: 125 a 130 graus.
• Latão, bronze 130 a 140 graus.
• Alumínio metal anti-fricção: 140 graus.
O desgaste da broca manifesta-se antes de tudo, nas arestas cortantes e na ponta podendo ser percebido por seu operador com uma alteração sonora, e uma elevada temperatura o que indica que esta precisa de ser afiada novamente.
Todas estas ferramentas são utilizados em usinagem desde os mais convencionais até os mais complexos processos visando sempre uma maior produtividade e melhoria de desempenho obtendo otimização.
Buscar uma melhoria continua na qualidade de seus produtos, produzir mais com menos tempo e custo é o segredo que as organizações buscam desvendar para o sucesso em seus negócios e a satisfação de seus clientes.
"O que estamos fazendo é observar a linha de tempo desde o momento em que o cliente nos faz um pedido até o ponto em que recebemos o pagamento. E estamos reduzindo essa linha de tempo, removendo as perdas que não agregam valor." (Taiichi Ohno).
METODOLOGIA
Na empresa estudada foi realizada coleta de dados para avaliação dos processos atuais e testes empíricos em ferramentas e materiais para comprovação de resultados.
OBJETIVOS
Investigar os processos atuais e desenvolver métodos de otimização nos processos de usinagem, desenvolver um estudo para verificar viabilidade do processo atual e apontar possíveis ganhos com a modificação do mesmo. Não existem dados científicos que garantam que as atividades envolvendo os processos de usinagem nesta empresa sejam a melhor escolha adotada, portanto um estudo embasado em dados mais concretos fez-se necessário com o intuito de visualizar as influencias que as ferramentas adotadas estão causando na usinagem de seus produtos e apontar a melhor opção.
HISTÓRICO DA ORGANIZAÇÃO
A empresa estudada foi fundada por dois irmãos empreendedores que tem como intuito principal proporcionar a seus clientes atendimento de qualidade produtos e serviços competitivos. Em funcionamento a vários anos tem como parceira outra empresa especializada na manutenção de veículos pesados (ônibus e caminhão)
A empresa tem como objetivo social a fabricação e manutenção de implementos rodoviários e tem atualmente como carro chefe a implementação do eixo direcional (quarto eixo) e o vagão forrageiro. Estes dois seguimentos detém boa parte dos produtos desenvolvidos e mão de obra empregada nas linhas de produção. Dentre os produtos desenvolvidos nos diversos setores da
empresa, foi abordado no presente trabalho a linha de produção do setor de usinagem, fundamental para o funcionamento destes dois seguimentos.
Na seção de usinagem os trabalhos são divididos em dois profissionais sendo que: um profissional é designando para produzir para o seguimento de vagão forrageiro e o outro para o seguimento de quarto eixo (eixo direcional).
O processo de usinagem no vagão forrageiro é caracterizado por utilização de peças cilíndricas de diversos tamanhos sendo, a maioria de buchas e pinos. As ferramentas utilizadas na usinagem são: widias e ferramentas de aço rápido (Bits, bedames, brocas). Não é utilizado estoque para materiais nem para as peças, o que demanda um prazo de tempo em média de 3 horas para liberação do pedido dos materiais ao fornecedor gerando consequentemente atraso no inicio da fabricação.
Uma vez adquirido os materiais inicia-se o processo de fabricação por partes estrategicamente definidas para uma otimização nos processos de soldagem e montagem do vagão. É produzido em media um kit por semana contendo 42 peças, ou seja, a cada 44 horas são processadas peças para produzir um vagão forrageiro.
No seguimento de quarto eixo os processos são adotados de acordo com a necessidade do cliente da empresa, ou seja, conforme o modelo e as necessidades de cada caminhão é planejado a produção semanalmente denominados kits para implementação.
Neste seguimento o setor responsável pela aquisição de materiais é mais eficaz tornando o processo mais rápido. É caracterizado o modelo do caminhão e em seguida feito o pedido mediante o fornecedor que leva em media 5 horas para entregar os matérias. São utilizados eixos de aço 1045 trefilado, chapas de aço 1020 de diversas geometrias, buchas e tubos de aço. De posse no material começa a usinagem por partes estrategicamente definidas para facilitar o processo de soldagem e montagem. Cada kit é composto por 12 a 18 peças usinadas, a cada 44 horas é produzido um kit de implementação sendo assim, são produzidos em media cinco kits por mês com uma variação de lucro de R$4000,00 por kit no seguimento de quarto eixo.
Os profissionais são interrompidos durante os processos de usinagem para prestação de outros serviços externos, estes são solicitados por clientes internos da empresa (colaboradores) o que acarreta em atrasos na entrega dos
kits sendo necessário um planejamento de extensão da jornada de trabalho complementada por horas extras.
Os materiais utilizados para a fabricação dos produtos são adquiridos de acordo com os produtos demandados por cada kit, sua grande maioria é constituídas de tarugos de aços 1020 e 1045 trefiladas de diversas medidas, chapas de aço 1020 de diversos tamanhos e tubos de aço 1020. Estes materiais são adquiridos em empresas especializadas onde todos passam por um processo de corte para redução de tempo e facilitação da logística. Logo em seguida estes tarugos passam por processos de usinagem externa e interna, enquanto que as chapas passam por usinagem interna fabricação de furos, soldas e processos de acabamento.
Nesta empresa verificou-se que existe perda de tempo (a ser medido no decorrer do trabalho) na etapa de aquisição da matéria prima, antes de iniciar os processos de usinagem na preparação das ferramentas e nas constantes mudanças do layout de cada operação devido à mudança de operações efetuadas.
SITUAÇÃO ATUAL
Na empresa, atualmente são utilizados ferramentas de baixo custo e qualidade manufaturadas. Segundo o departamento de compras da empresa, no atual mercado de Uberlândia existe escassez de ofertas na área de ferramentas para usinagem e isto, somado com uma ideologia de redução dos custos de produção, fez com que a empresa estudada adotasse utilização de materiais manufaturados. Seus principais fornecedores são vendedores de São Paulo, região caracterizada por produção através de processos de usinagem em CNC (controle numérico computadorizado). Estas empresas produzem um grande volume de produtos com ferramentas que possuem vida útil limitada, quando se desgastam são descartadas para usinagem em CNC, mas, podem ser reutilizados por setores de usinagem convencional.
Os principais produtos adquiridos são:
• Bits e bedames (aço rápido) • Widias (metal duro)
Estas ferramentas não veem em condições de uso direto devido a suas propriedades alteradas por fenômenos de desgastes muitas vezes na interface, precisam ser afiadas por um instrumento denominado de rebolo rotativo (esmeril) antes de seu uso e está sujeito a habilidade do profissional para sua eficácia.
O profissional sempre prepara estas ferramentas manualmente. As principais ferramentas a serem preparadas são: de desbaste, de rosca, e de corte. Todas estas ferramentas precisam respeitar padrões de afiação tais como, ângulo de corte, saída de cavaco, etc. O tempo gasto nesta operação depende da operação a ser desenvolvida.
A mesma operação não se repete para as brocas, estas, mesmo sendo manufaturadas apresentam condições aceitáveis de uso permitindo sua utilização imediata.
Uma vez colocada às ferramentas em condições de uso começa a usinagem propriamente. É efetuada diversas operações em torno, furadeira de coluna, de bancada tais como:
• Desbastes internos e externos utilizando as pastilhas de metal duro e em
algumas situações o bits de aço rápido.
• Roscas internas e externas. • Cortes com bedame.
• Furação com brocas de aço rápido.
As afiações são constantes ao longo de todo o processo chegando a perder grande parte do tempo. Para um melhor rendimento é utilizado fluido de corte para resfriamento de algumas das ferramentas, principalmente as operações envolvendo furações com brocas e desbastes com bits.
A diversidade de peças dificulta na padronização das operações. Cada tarefa executada pelo operador muda-se o layout da máquina, dificilmente se faz operações repetitivas isso sem dúvida faz com que o processo perca agilidade ficando totalmente dependente da agilidade do operador.
A empresa raramente trabalha com comercialização para terceiros de sua mão-de-obra na seção de usinagem sendo assim, a maioria dos produtos produzidos é para suporte e consumo em outros processos dentro da própria empresa.
Não existe um departamento que garante a eficácia dos produtos fabricados nesta seção, portanto o produto final é entregue ao cliente, que neste caso é a própria empresa, sem especificações técnicas, aferição de medidas, testes de resistência, rugosidade dentre outros, ou seja, a garantia da qualidade e eficiência dos produtos como relatado anteriormente fica nas mãos do profissional da seção.
IDENTIFICANDO OS PROBLEMAS
De posse nas informações acima os maiores problemas encontrados são:
• Perda de tempo na afiação das ferramentas, dependendo da
operação chega a perder 65% do tempo gasto para se fabricar uma peça. As pastilhas de metal duro mediante sua utilização podem se desgastar rapidamente ou não, este fenômeno pode variar dependendo de sua utilização. Neste caso como as pastilhas são manufaturadas estas já estão com suas qualidades e desempenho comprometidas, pois já estão desgastadas.
O desgaste de uma ferramenta é resultado do atrito e das cargas térmicas na zona de contato entre cavaco e ferramenta, uma camada dura altera a condição de atrito entre o cavaco e a ferramenta. O atrito é reduzido por esta camada facilitando o deslizamento e diminuindo a zona de contato e consequentemente a carga térmica. As ferramentas manufaturadas adquiridas por esta empresa já estão com estas camadas comprometidas, portanto, sua durabilidade e qualidade são significamente reduzidas.
• O processo de usinagem é constantemente interrompido para
uma nova afiação chegando a perder mais de 30% de todo tempo desta operação.
Uma vez que estas ferramentas têm suas interfaces comprometidas por esta força e atrito na superfície de contato para sua reutilização é necessário à afiação retificando a superfície danificada. Esta operação pode ser realizada com a utilização de ferramentas de desgaste como o rebolo rotativo (esmeril).
• Não existe controle de conformidade.
Todo produto deveria ser conferido por uma pessoa qualificada para analisar suas conformidades durante e após o período de usinagem.
• Os suportes das widias são prejudicados pelo processo de
afiação.
As operações manuais sempre são necessárias diante de situações onde não se podem empregar recursos tecnológicos ou estes por motivos variados não são viáveis, sendo assim, esta operação esta alienada a seu sucesso dependendo do operador.
PREVISÃO DE DESEMPENHO
Algumas medidas segundo Heymeyer (2006) são usualmente associadas para um bom desempenho da usinagem:
• Precisão da peça • Formação do cavaco
• Desgaste de vida útil da ferramenta • Potencia e força de corte
• Qualidade superficial
Definir as medidas a serem tomadas é fundamental para o sucesso da otimização dos processos, e à redução dos tempos não produtivos é fundamentais para o sucesso das ações as serem tomadas.
Definir a qualidade da superfície usinada é um processo que pode identificar os danos que a ferramenta tem causado a peça denominado de dano na sub-superfície ou rugosidade superficial.
Para melhorar o processo serão tomadas as medidas de desempenho citadas acima, será acompanhado o tempo da máquina em usinagem e o tempo que do operador na afiação das ferramentas, serão feitos testes com fluidos de corte, testes com pastilhas de metal duro novas e manufaturadas o mesmo também será realizado para as brocas, bits e bedames, será comparado o processo atual com o processo proposto nesta previsão de desempenho, serão apresentados os resultados.
MÁQUINAS E EQUIPAMENTOS ENCONTRADOS NA EMPRESA EQUIPAMENTOS:
• Torno Imor lll 650, Nardini 650 • Esmeril
• Furadeira de coluna
• Furadeira manual com suporte adaptado
Modelo DeWalt DW 152 Furadeira 7/8” -400 a 800 Rpm
-1050W
Este equipamento não oferece opções de velocidade sendo limitado a somente duas e existe uma limitação de medida máxima de broca a ser utilizada comprometendo o desempenho das brocas empregadas nos processos vigentes da empresa causando problemas como desgaste no flanco, vida útil insatisfatória, lascamento. etc.
Durante a coleta de dados no campo de trabalho explorado verificou-se que a empresa utiliza materiais com as seguintes especificações:
BITS E BEDAMES
Estas ferramentas contem em suas propriedades o Cobalto (Co) este, segundo Yoshida (1996), contribui para uma melhoria acentuada de corte a quente dos aços e opõe-se a formação de granulação grossa, tornando os aços insensíveis ao superaquecimento (aumenta a resistência do aço ao calor). A tabela 1 contem as ferramentas encontradas na seção de usinagem da empresa estudada que utilizam este material em sua composição.
Tabela 1- Especificações das ferramentas de aço rápido encontradas na empresa estudada.
Ferramenta Medida Composição
Bits 3/8”x4” 12% Cobalto (Co)
Bits* 3/8”x4” 50% Cobalto (Co)
Bedame 7/8”x6” 12% Cobalto (Co)
Bedame ¾”x6” 12% Cobalto (Co)
Bedame* ¾”x6” 50% Cobalto (Co)
Problemas comuns encontrados nas operações com usinagem usando bits e bedames.
• Vida útil insatisfatória nas ferramentas com composição 12% Co • Vibrações
Foram realizados testes nos bedames como mostra a tabela 2 com a operação de rosqueamento em diversas medidas e verificou se que:
Tabela 2- operação de rosqueamento com referencia de uma hora de trabalho
Ferramenta Vida útil da ferramenta Tempo de afiação total
Bedame 12% 45 minutos 15 minutos
Bedame 50% 56 minutos 4 minutos
O gráfico 1 demostra a comparação de vida útil das ferramentas Gráfico 1- Vida útil das ferramentas.
Foram feitos testes em ferramentas utilizando bedames em operações de rosqueamento (no torno mecânico) de diversas medidas. Foram realizados operações com fluido de corte e sem fluido de corte, utilizando material de aço 1045 trefilado como corpo de prova com 250 RPM com roscas de 18mm e passo de 1,5 e roscas ¾” com passo de 19 fpp (fios por polegada).
Verificou-se que nesta operação utilizando o bedame 12% Co atual ferramenta adotada por esta empresa na maioria dos processos perde-se em média quase 4 peças (em comparação com o desempenho do bedame 50% Co) no decorrer de uma hora somente no tempo excessivo gasto na afiação da mesma. Levando em consideração o tempo perdido no decorrer de um dia de trabalho se esta empresa fabrica-se somente este produto perderia-se 88 minutos por dia, a hora máquina praticada na região é em media R$80,00 valor o suficiente para pagar o custo da ferramenta de maior qualidade que é de R$48,00, mas que proporciona um rendimento e qualidade maior tendo sua durabilidade e vida útil aumentados significativamente.
Portanto diante das informações adquiridas a proposta é utilizar somente as ferramentas com 50% Cobalto, estas respondem melhor a desgastes, pois contém uma maior porcentagem de Co, utilizar fluidos de corte para minimizar o atrito entre ferramenta-material, em operações de corte com estas ferramentas verificar velocidade de corte recomendado de acordo com diâmetro e material a ser usinado para diminuir as vibrações.
WIDIAS
Na tabela 3 mostra as ferramentas de metal duro encontradas na seção de usinagem da empresa estudada.
Tabela 3- especificações das ferramentas de metal duro.
Ferramenta Tipo Utilização Composição Utilização de
interfaces
Widia Triangular lisa Recambiável e
soldável
Tungstênio+ *material ligante
Até 3 interfaces
Widia Triangular Recambiável Tungstênio+
*material ligante
Até 6 interfaces
Foi realizados testes com pastilhas de metal duro demostrados na tabela 4 com os seguintes resultados:
Tabela 4- Especificações utilizadas nos testes.
Pastilha Tempo de vida útil Tempo de afiação RPM Operação Velocidade de corte Superfície Usinada
Lisa nova 24 min. 0 min 400 RPM Desbaste 0,277 Em conformidade
Lisa usada 28 min. 2 min 400 RPM Desbaste 0,277 Em conformidade
Lisa nova 14,25 min. 0 min. 1000 RPM Facear - Em conformidade
Lisa usada 12,50 min. 1 min. 1000 RPM Facear - Em conformidade
Foi utilizado na operação de desbaste material de aço 1045 trefilado 2 1/2” de diâmetro a 400 RPM com velocidade de corte de 0,277 m/min. Nas operações de faceamento foi utilizado material de aço 1045 trefilado a 1000 RPM com velocidade de corte manual. Para ambos os testes foram utilizadas pastilhas de metal duro lisa recambiável nova e usada.
Verificou-se que nas operações utilizando o metal duro as alterações de tempo variam de acordo com os processos adotados. A utilização de uma ferramenta nova em relação a uma ferramenta manufaturada para a qualidade adotada pela empresa, observa-se que estas ferramentas atendem este requisito, e o tempo perdido nas afiações é compensado pelo custo de uma widia usada, portanto o uso das ferramentas manufaturadas representam um menor custo para esta empresa sendo a melhor opção.
No gráfico 2 é visualizado a comparação de vida útil entre as pastilhas estudadas Gráfico 2
BROCAS
Com base nas informações do aplicativo da Dormer, empresa pioneira em ferramentas para usinagem, verificou
com brocas similares relacionadas na tabela 5 (
Tabela 5-Ferramenta
Broca
Broca
Broca HSS
é visualizado a comparação de vida útil entre as pastilhas estudadas Gráfico 2- Comparação das widias através da vida útil.
Com base nas informações do aplicativo da Dormer, empresa pioneira em ferramentas para usinagem, verificou-se que a empresa estudada trabalha com brocas similares relacionadas na tabela 5 (Dormer, 2012).
- especificações das brocas encontradas na empresa.
Material Composição Tratamento superficial
HM Brilhante HSS/ HSCo +
Carboneto sólido
Cromo duro (Cr)
HSS-E HSS/ HSCo +
Carboneto sólido
HSS- vapor temperada HSS/ HSCo +
Carboneto sólido
Revenimento a vapor é visualizado a comparação de vida útil entre as pastilhas estudadas
Comparação das widias através da vida útil.
Com base nas informações do aplicativo da Dormer, empresa pioneira se que a empresa estudada trabalha
encontradas na empresa.
Tratamento superficial Cromo duro (Cr)
Bronze
• Broca com tratamentos superficiais de Cromo duro (Cr)
Figura 2- imagem broca cromo duro (Cr).
Este tratamento aumenta significamente a dureza da superfície, é especialmente adequado quando do rosqueamento de aços do tipo ligado, aço ao carbono, cobre. (Dormer, 2012).
• Broca com tratamento superficial dourado (Bronze)
Figura 3- imagem broca com tratamento dourado (Bronze).
Este acabamento dourado é uma camada fina de óxido na superfície da ferramenta. É aplicada principalmente sobre aços rápidos ao cobalto e vanádio. (Dormer, 2012).
• Broca com tratamento superficial revenimento a vapor
Figura 4- imagem broca de tratamento superficial a vapor.
Este revenimento proporciona uma superfície elevada de aderência de óxido azul que age retendo o fluido de corte e evita à solda de cavacos a ferramenta eliminando arestas postiças. O revenimento a vapor pode ser
aplicado em qualquer ferramenta retificada porem é mais eficiente em brocas e machos. (Dormer, 2012).
Problemas comuns encontrados nas operações com brocas:
• Face frontal da broca quebrada
• Desgaste no diâmetro externo da broca • Vibrações
• Fraturas nas arestas de corte (microlascas) • Vida útil insatisfatória.
Estes problemas comprometem o desempenho das operações tornando a usinagem menos eficiente, pois a parte danificada da ferramenta deverá passar por um processo de afiação. A figura 5 representa problema de desgaste na ponta da broca acelerando o seu desgaste (Beltrão, Paulo, et al 2010).
Figura 5- Desgaste do flanco na aresta de corte.
Foram realizados testes com brocas das 3 categorias apresentadas anteriormente visualizadas na tabela 6.
Tabela 6- Testes com brocas. Tipo de broca Tempo
de furação
Quant. de furos
Media/ min. RPM
Revenimento bronze 15 min. 20 0,450 min/furo 550
Cromo duro 6,30 min. 9 0,420min/furo 550
Revenimento a vapor 15,30 min. 20 0,459 min/furo 550
Todas as três brocas foram submetidas a furar um material de chassis utilizando mesma rotação e velocidade de corte. Foram utilizados brocas de 12 mm e uma rotação de 800 RPM com velocidade de corte manual. Neste teste utilizou fluido de corte para diminuir o atrito entre matérial-ferramenta.
A broca de Cromo duro apresentou um desempenho insatisfatório. Foi submetida a mesma situação e ao longo de 6,30 minutos e com apenas 9 furos trincou sua aresta de corte ficando inoperante necessitando de retificação na parte lascada da aresta de corte.
A broca com revenimento de bronze foi submetida a mesma situação e apresentou um desempenho satisfatório. Verificou se que ao término dos 20 furos as arestas de corte apresentaram pequeno desgaste e adesão ao material o que contribui para um maior aquecimento na superfície do material contribuindo para diminuir sua vida útil.
A broca de revenimento a vapor desempenhou o melhor resultado mesmo gastando pouco mais de um segundo para executar cada furo, suas arestas de corte apresentaram pequeno desgaste, mas, nenhuma adesão ao material e nenhum lascamento permitindo sua utilização em novos furos sem ser submetido a retifica de rebolo rotativo.
Portanto para operações com brocas a melhor opção nestas condições de operação é a broca de tratamento superficial de revenimento a vapor.
No gráfico 3 é visualizado a comparação de vida útil entre as brocas estudadas
Grafico 3
RESULTADOS
Este trabalho demostrou através de testes que as melhores soluções adotadas para a empresa estudada nos
BEDAMES E BITS
Adotar ferramenta com 50% Co, esta apresenta uma maior desempenho diante das demais, utilizar nestas operações óleo solúvel
entre máquina- ferramenta.
WIDIAS
As widias manufaturadas representam u mesmo gastando um tempo para deixá
qualidade adotada pela mesma sendo, portanto a melhor opção. Grafico 3- Comparação da vida útil das brocas estudas
Este trabalho demostrou através de testes que as melhores soluções adotadas para a empresa estudada nos seguintes casos são:
Adotar ferramenta com 50% Co, esta apresenta uma maior desempenho diante das demais, utilizar nestas operações óleo solúvel para diminuir o atrito
ferramenta.
As widias manufaturadas representam um menor custo para a empresa smo gastando um tempo para deixá-las em condições de uso e não perde a qualidade adotada pela mesma sendo, portanto a melhor opção.
da vida útil das brocas estudas
Este trabalho demostrou através de testes que as melhores soluções
Adotar ferramenta com 50% Co, esta apresenta uma maior desempenho para diminuir o atrito
m menor custo para a empresa las em condições de uso e não perde a
BROCAS
Adotar a broca de revenimento a vapor, pois, apresentou um melhor rendimento diante das demais brocas que a empresa utiliza, portanto esta representa a melhor opção.
Portanto com estes resultados obtidos através de simples análises consegue-se otimizar a produção no setor de usinagem desta empresa garantindo uma maior qualidade nos produtos produzidos, menor perda de tempo em operações desnecessárias devido a uma melhor escolha da ferramenta a ser utilizada, aumento de vida útil das ferramentas em operação.
CONCLUSÃO
O trabalho contribuiu de maneira significativa para a organização demostrando resultados suficientes que auxiliaram nas tomadas de decisões vigentes da empresa. Os ganhos com o aumento do tempo de produção contribuem para uma produtividade maior com redução de tempos ociosos que não agregam valor a nenhuma organização, os custos com o modelo proposto é compensado por um aumento de qualidade do produto final gerando assim uma satisfação do cliente. Este trabalho contribui, portanto para uma otimização nos processos de usinagem da empresa estudada.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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