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TECNOLOGIA DE CONTROLE NUMÉRICO
DESGASTE DE
FERRAMENTAS
DESGASTE DE FERRAMENTAS
• Ferramenta de corte solicitada térmica, mecânica
e quimicamente durante a usinagem.
• Série de avarias e desgastes de naturezas distintas
podem ser observados na ferramenta de corte ao
longo de sua utilização.
• Para evitar que ocorra o colapso total da ferramenta
fundamental estipular limites para as avarias e
para os desgastes de flanco e cratera (regulares e
previsíveis) .
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Desgaste de Flanco (VB)
• Tipo mais comum de desgaste e o tipo preferido de
desgaste vida útil da ferramenta previsível e estável.
• Desgaste de flanco ocorre devido à abrasão, causada
por constituintes duros no material da peça.
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Desgaste de Flanco (VB)
• Incentivado pelo aumento da velocidade de corte
deterioração do acabamento da peça e, por modificar
a geometria do gume original peça mude de
dimensão (pode sair da faixa de tolerância).
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Desgaste de Flanco (VB)
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Desgaste de Cratera
• Craterização localizada na saída da pastilha atrito
e reação química entre o material da peça e a
ferramenta, e é aumentada pela velocidade de corte.
• Craterização excessiva enfraquece o gume, e pode levar
à quebra da ferramenta.
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Desgaste de Cratera
• Não ocorre ao usar-se ferramentas de MD recobertas
com Al2O3 (eficiente contra a craterização), ferramentas
cerâmicas, e quando o material da peça é frágil (gera
cavacos arrancados).
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Gume Postiço
• Causado por solda por pressão do cavaco na pastilha.
• Mais comum na usinagem de materiais pastosos,
como aços com baixo teor de carbono, aços
inoxidáveis e alumínio.
• Baixa velocidade de corte aumenta a sua formação.
DESGASTE DE FERRAMENTAS
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Entalhe
• Caracterizado por dano excessivo localizado na face e no
flanco da pastilha na linha da profundidade de corte.
• Causado pela adesão (solda por pressão de cavacos) e
deformação na superfície.
• Comum ao usinar aços inoxidáveis e HRSA (Heat resistant
super alloys Ni, Ti, Co).
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Deformação Plástica
• Ocorre quando o material da ferramenta é amolecido.
• Temperatura de corte está muito alta para uma
determinada classe de ferramenta.
• Em geral classes mais duras e as coberturas mais
espessas melhoram a resistência ao desgaste por
deformação plástica.
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Lascamento e Quebra do Gume
• Resultado de uma sobrecarga das tensões de tração
mecânica tensões podem ocorrer por vários
motivos, como martelamento de cavacos, pastilha
muito dura e pouco tenaz, profundidade de corte ou
avanço , ângulo de quina , inclusão de areia no
material da peça, gume postiço, vibrações.
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Trincas Térmicas
• Ocorre quando a temperatura no gume muda
rapidamente de quente para frio
• Altas velocidades de corte.
• Várias trincas podem surgir perpendiculares ao gume
• Cortes interrompidos, comuns em operações de
fresamento e agravadas pelo uso de fluido refrigerante.
• Choques mecânicos na entrada e/ou na saída da
ferramenta na peça – principalmente em operações de
fresamento)
• Relativamente baixas velocidades de corte.
• Crescimento das trincas quebra da ferramenta. Para se
evitar a formação ferramenta mais tenaz, diminuir o
avanço, aplicação do fluido em abundância.
Trincas Mecânicas
MATERIAIS DE FERRAMENTAS
• Desgaste de flanco e cratera formas de desgaste
mais regulares e previsíveis procura-se estabelecer
condições de corte onde estas formas de desgaste
são dominantes sobre o fim de vida da ferramenta.
• Desgaste de flanco mede-se no flanco a largura
média do desgaste VB e a largura máxima da marca
de desgaste VBmáx nem sempre a marca de
desgaste é muito nítida, devido a mudanças de cor ou
oxidações que ocorrem no flanco, nas regiões limites
de contato.
• Além disso presença eventual de entalhes dificulta
a interpretação precisa da marca de desgaste de
flanco.
MATERIAIS DE FERRAMENTAS
MATERIAIS DE FERRAMENTAS
MATERIAIS DE FERRAMENTAS
MATERIAIS DE FERRAMENTAS
MATERIAIS DE FERRAMENTAS
MATERIAIS DE FERRAMENTAS
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Desgastes X Avarias
• Em geral desgastes se apresentam como falhas
contínuas, isto é, possuem comportamento determinístico
(podem ser modeladas matematicamente) ao longo de sua
progressão até a deterioração completa da ferramenta
permite um controle maior da vida.
• Por outro lado avarias são falhas transitórias que
ocorrem aleatoriamente (não podem ser descritas
explicitamente por uma função matemática) colapso
(quebra total) detectadas frequentemente após o
ocorrido p.ex. lascamento do gume: superfície usinada
pode ficar extremamente danificada, que pode acarretar
danos irreversíveis à peça.
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Deformação Plástica: desgaste ou avaria?
• Alguns autores classificam a deformação plástica como
um desgaste apresenta comportamento
determinístico ao mudar a geometria da aresta de corte
pelo deslocamento de material.
• Outros avaria de origem térmica causada pelas altas
pressões e altas temperaturas aplicadas à ponta da
ferramenta com baixa resistência ao cisalhamento e alta
tenacidade deformação provoca deficiências no
controle de cavacos e deterioração do acabamento da
peça.
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Deformação Plástica: desgaste ou avaria?
• Seu crescimento pode gerar a quebra do gume.
• Evita-se pelo emprego de uma ferramenta com maior
dureza a quente e maior resistência à deformação, ou
pela alteração das condições de corte e/ou geometria
da ferramenta com o intuito de diminuir os esforços e
a temperatura.
MATERIAIS DE FERRAMENTAS
Mecanismos de Desgaste
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Adesão
• Para ocorrer adesão afinidade entre o material da
peça e o material da ferramenta.
• Além disto temperatura, tempo, pressão de contato
devem estar situados em uma determinada faixa de
valores.
• Para materiais que apresentam um encruamento
acentuado adesão leva à formação do gume
postiço
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Abrasão mecânica
• Ocorre devido à presença de partículas duras no
material da peça.
• Cisalhamento e saída de partes do gume postiço e
sua extrusão pela interface superfície de corte/flanco
levam a um desgaste acentuado.
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Difusão
• Estado sólido transferência de átomos
pertencentes à rede cristalina de um material para a
rede cristalina de outro material, constituída de
elementos que apresentam afinidade entre si.
• Quanto maior for a afinidade, temperatura de contato,
tempo de contato maior será a difusão entre a
ferramenta e o cavaco.
• Superfície da ferramenta empobrecida dos átomos
responsáveis pela sua dureza.
• Temperaturas associadas à difusão de 850oC a
1200oC não promove a fusão do material
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Difusão
• Átomos de Co do MD na usinagem de ligas de Ti, indo
para o cavaco cratera
DESGASTE DE FERRAMENTAS
• Difusão (causando cratera) na
usinagem de Aço usando-se
Nitreto de Silício (Si3N4)
• Vida mais longa na usinagem
de Ferro Fundido usando-se
Nitreto de Silício (Si3N4)
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Oxidação
• Após o corte muitas vezes são observadas cores
de revenimento na região de contato entre o cavaco e
a ferramenta provocadas pela oxidação da
ferramenta.
• Só ocorre se a temperatura for suficientemente
elevada e se houver a presença de O2 na região
aquecida.
• MD em temperaturas de corte acima de 8000oC
mecanismo de oxidação ocorre de forma intensa.
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Oxidação
• Camada oxidada, quando mais macia que o material
original da ferramenta cisalhada para fora expondo
um novo material para manter o processo de reação.
• Camada oxidada, quando mais dura (p.ex. Al2O3)
mais resistente que o material original da ferramenta
cisalhada para fora expondo um novo material para
manter o processo de reação.
• Assim materiais de ferramenta que não contém Al2O3
desgastam-se mais facilmente por oxidação.
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Solicitações mecânicas e térmicas
• Danos ao gume como microquebras, fissuras
transversais e longitudinais, bem como deformação
plástica, advém de solicitações térmicas e mecânicas
excessivas
DESGASTE DE FERRAMENTAS
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Vida da Ferramenta
• Tempo que a ferramenta trabalha
efetivamente (deduzido os tempos passivos), até
perder a sua capacidade de corte, dentro de um
critério previamente estabelecido.
• Grandezas avaliadas para definir a vida da ferramenta
tempo de corte, volume de material cortado,
número de peças fabricadas.
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Vida da Ferramenta
• Fim da vida detectável quando ocorre mudança em uma ou
mais características do processo:
• Valores elevados de desgastes.
• Temperaturas excessivas atingidas pela ferramenta.
• Tolerâncias dimensionais fogem do controle.
• Acabamento superficial deixa de ser satisfatório.
• Componentes da força de usinagem aumentam
excessivamente.
• Mudanças no ruído
• Mudanças na forma de cavaco
• Vibrações entre a peça e ferramenta.
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Vida da Ferramenta
• Curvas de vida de uma ferramenta para um determinado
material ensaios de usinagem de longa duração gume da
ferramenta trabalha em condições constantes de corte, sendo
utilizado um critério de fim de vida de desgaste previamente
fixado.
• Definição do critério de desgaste deve-se conhecer a forma
do desgaste e os mecanismos que regem seu surgimento.
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Vida da Ferramenta
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Vida da Ferramenta
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Vida da Ferramenta
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Vida da Ferramenta
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Vida da Ferramenta
• n relativamente constante para um determinado
material de ferramenta,
• C depende do material da ferramenta, do
material da peça e das condições de corte.
DESGASTE DE FERRAMENTAS
Exemplo de Dados de Vida da Ferramenta
DESGASTE DE FERRAMENTAS
DESGASTE DE FERRAMENTAS
• Apesar do desgaste de flanco ser o critério de fim de vida da
ferramenta na equação de Taylor, esse critério não é muito
prático no ambiente de uma indústria (dificuldades e do
tempo necessário para medir o desgaste de flanco).
• Critérios alternativos:
• inspeção visual do gume pelo operador da máquina para
determinar quando deve ser trocada a ferramenta,
• degradação do acabamento superficial da peça,
• troca da ferramenta após um determinado número de
peças terem sido fabricadas,
• troca da ferramenta quando um determinado tempo de
corte acumulado para a ferramenta tiver sido alcançado.
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