Apostila Ajustagem CEFET-MG

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  • CENTRO FEDERAL DE EDUCAO TECNOLGICA DE MINAS GERAIS

    UNIDADE DE ENSINO DESCENTRALIZADA DE DIVINPOLIS CURSO TCNICO EM ELETROMECNICA

    DISCIPLINA: PROCESSOS DE USINAGEM

    Prof. der Silva Costa

    Denis Jnio Santos (Aluno BIC-Jnior)

    Divinpolis, maro de 2006.

  • 2

    SUMRIO

    1 - INTRODUO AOS PROCESSOS DE FABRICAO............................................ 03

    1.1 CLASSIFICAO E NOMENCLATURA DE PROCESSOS

    CONVENCIONAIS DE USINAGEM.................................................................

    06

    2 - GRANDEZAS FSICAS NO PROCESSO DE CORTE............................................... 29

    2.1 - MOVIMENTOS NO PROCESSO DE USINAGEM............................................ 29

    2.2 - DIREO DOS MOVIMENTOS E VELOCIDADES......................................... 29

    3 - GEOMETRIA DAS FERRAMENTAS DE CORTE.................................................... 34

    3.1 INTRODUO..................................................................................................... 34

    3.2 - DEFINIES ........................................................................................................ 35

    3.3 - FUNES E INFLUNCIAS DOS NGULOS DA CUNHA DE CORTE........ 37

    4 - MATERIAIS PARA FERRAMENTA DE CORTE..................................................... 44

    4.1 - CONSIDERAES SOBRE AS FERRAMENTAS DE CORTE........................ 44

    4.2 - REVESTIMENTO PARA FERRAMENTAS DE CORTE................................... 49

    4.2 - ESTUDO DOS CAVACOS.................................................................................. 50

    5 - FLUIDOS DE CORTE.................................................................................................... 55

    5.1 - INTRODUO:.................................................................................................... 55

    5.2 - FUNES DOS FLUIDOS DE CORTE:............................................................. 55

    5.3 - RAZES PARA SE USAR FLUIDOS DE CORTE ............................................ 56

    5.4 ADITIVOS............................................................................................................ 57

    5.5 - GRUPO DOS FLUIDOS DE CORTE................................................................... 57

    5.6 - SELEO DO FLUIDO DE CORTE................................................................... 58

    5.7 - DICAS TECNOLGICAS.................................................................................... 58

    5.8 - DIREES DE APLICAO DO FLUIDO....................................................... 59

    5.9 - MTODOS DE APLICAO DOS FLUIDOS DE CORTE................................ 59

    5.10 - MANUSEIO DOS FLUIDOS E DICAS DE HIGIENE...................................... 61

    6 - COMANDO NUMRICO COMPUTADORIZADO................................................... 62

    6.1 - SISTEMAS DE COORDENADAS....................................................................... 63

    6.2 EXERCCIOS PROPOSTOS................................................................................ 68

    6.3 - PROGRAMAO................................................................................................... 71

    6.4 - EXEMPLOS DE PROGRAMAS CNC................................................................. 78

    6.5 - EXERCCIOS PROPOSTOS................................................................................. 83

  • 3

    1 INTRODUO AOS PROCESSOS DE FABRICAO

    Fabricar transformar matrias-primas em produtos acabados, por uma variedade de

    processos. A idia de fabricar teve incio a milhares de anos, quando o homem pr-histrico

    percebeu que, para sobreviver, precisava de algo mais que pernas e braos para se defender e caar.

    Sua inteligncia logo o ensinou que se ele tivesse uma pedra nas mos, seu golpe seria mais forte, e

    se a pedra tivesse um cabo esse golpe seria mais forte ainda. Se essa pedra fosse afiada poderia

    cortar a caa e ajudar a raspar a peles dos animais. Foi a partir da necessidade de se fabricar um

    machado que o homem desenvolveu as operaes de desbastar, cortar e furar. Durante centenas de

    anos a pedra foi a matria-prima, mas por volta de 4000 A.C. ele comeou a trabalhar com metais,

    comeando com o cobre, depois com o bronze e finalmente com o ferro para a fabricao de armas e

    ferramentas.

    Para se ter uma idia do nmero de fatores que devem ser considerados num processo de

    fabricao vejamos, por exemplo, a produo de um simples artigo: o clipe. Primeiro ele deve ser

    projetado para atender o requisito funcional que segurar folhas de papis juntas. Para tanto, ele

    deve exercer uma fora suficiente para evitar o deslizamento de uma folha sobre a outra. Eles so,

    geralmente, feitos de arame de ao, embora hoje se encontre no mercado clipe de plstico. O

    comprimento do arame requerido para sua fabricao cortado e ento dobrado vrias vezes, para

    dar a forma final prpria. Por sua vez, o arame feito por um processo de trefilao a frio. Neste

    processo a seo transversal de uma haste longa reduzida, ao passar por uma matriz de fieira, que

    tambm confere algumas propriedades mecnicas ao material, como resistncia e dureza. A haste

    por sua vez, obtida por processos como a trefilao e a extruso de um lingote. Para evitar

    delongas, nenhuma informao quanto ao processo de obteno deste lingote ser abordada. A

    fabricao de um simples clipe envolve projeto, seleo de um material adequado e de um mtodo

    de fabricao para atender os requisitos de servio do artigo. As selees so feitas no somente

    com base em requisitos tcnicos, mas tambm com base nas consideraes econmicas,

    minimizando os custos para que o produto possa ser competitivo no mercado.

    O projetista de produtos ou engenheiro projetista especifica as formas, dimenses, aparncia,

    e o material a ser usado no produto. Primeiro so feitos os prottipos do produto. Neste estgio,

    possvel fazer modificaes, tanto no projeto original como no material selecionado, se anlises

    tcnicas e/ou econmicas assim indicarem. Um mtodo de fabricao apropriado ento escolhido

  • 4

    pelo engenheiro de fabricao. A Figura 1.1 mostra um diagrama do procedimento correto para se

    chegar etapa de fabricao.

    Fabricao

    Desenho

    Avaliao Final

    Reviso do Projeto

    Avaliao

    Teste do Prottipo

    Modelos Fsicos e Analticos

    Anlise do Projeto

    Projeto do conceito

    Conceito Original

    Necessidade do Produto

    Especificao do Material; Seleo do Processo e deEquipamentos; Projeto e Construo de Ferramentas e Matrizes

    Figura 1.1 - Diagrama mostrando o procedimento requerido para o projeto de um produto, que so etapas que antecedem a fabricao.

    Os processos de transformao de metais e ligas metlicas em peas para a utilizao em

    conjuntos mecnicos so inmeros e variados: voc pode fundir, soldar, utilizar a metalurgia em p

    ou usinar o metal afim de obter a pea desejada. Evidentemente, vrios fatores devem ser

    considerados quando se escolhe um processo de fabricao. Como por exemplo:

    forma e dimenso da pea; material a ser empregado e suas propriedades; quantidade de peas a serem produzidas; tolerncias e acabamento superficial requerido; custo total do processamento.

  • 5

    A fundio um processo de fabricao sempre inicial, pois precede importantes processos

    de fabricao como usinagem, soldagem e conformao mecnica. Esses, utilizam produtos semi-

    acabados (barras, chapas, perfis, tubos, etc.) como matria prima que advm do processo de

    fundio.

    Podemos dividir os processos de fabricao de metais e ligas metlicas em: os com remoo

    de cavaco, e os sem remoo de cavaco. A Figura 1.2 mostra a classificao dos processos de

    fabricao, destacando as principais operaes de usinagem.

    Figura 1.2 Classificao dos processos de fabricao

    Retificao

    Brunimento

    Serramento

    Roscamento

    Aplainamento

    Alargamento

    Ultrasom

    Torneamento

    Fresamento

    Furao

    FUNDIO

    SOLDAGEM

    METALURGIA DO P

    CONFORMAO

    Laminao Extruso Trefilamento Forjamento Estampagem

    SEM REMOO DE CAVACO

    USINAGEM

    PROCESSOS DE FABRICAO

    COM REMOO DE CAVACO

    CONVENCIONAL NO CONVENCIONAL

    Mandrilamento

    Jato Dgua

    Jato Abrasivo

    Fluxo Abrasivo

    Eletroqumica

    Eletroeroso

    Laser

    Plasma

    Feixe de eltrons

    Qumica

  • 6

    Uma simples definio de usinagem pode ser tirada da Figura 1.2 como sendo processo de

    fabricao com remoo de cavaco. Consultando, porm, uma bibliografia especializada pode-se

    definir usinagem de forma mais abrangente, como sendo: Operao que ao conferir pea a forma,

    as dimenses, o acabamento, ou ainda a combinao qualquer destes itens, produzem cavacos. E

    por cavaco entende-se: Poro de material da pea, retirada pela ferramenta, caracterizando-se por

    apresentar uma forma geomtrica irregular.

    A usinagem reconhecidamente o processo de fabricao mais popular do mundo,

    transformando em cavacos algo em torno de 10% de toda a produo de metais, e empregando

    dezenas de milhes de pessoas em todo o mundo.

    1.1 CLASSIFICAO E NOMENCLATURA DE PROCESSOS

    CONVENCIONAIS DE USINAGEM

    TORNEAMENTO

    O torneamento um processo mecnico de usinagem destinado a obteno de superfcies de

    revoluo com o auxlio de uma ou mais ferramentas monocortantes. Para tanto, a pea gira em

    torno do eixo principal de rotao da mquina e a ferramenta se desloca simultaneamente segundo

    uma trajetria coplanar com o eixo referido. Quanto forma da trajetria, o torneamento pode ser

    retilneo ou curvilneo.

    TORNEAMENTO RETILNEO

    Processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetria retilnea. O

    torneamento retilneo pode ser:

    Torneamento cilndrico Processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetria paralela ao eixo principal de rotao da mquina. Pode ser externo (Figura 1.4 -

    a) ou interno (Figura 1.4 -b). Quando o torneamento cilndrico visa obter na pea um entalhe

    circular, na face perpendicular ao eixo principal de rotao da mquina, o torneamento

    denominado sangramento axial (Figura 1.4 -c).

  • 7

    Torneamento cnico Processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetria retilnea, inclinada em relao ao eixo principal de rotao da mquina. Pode ser

    externo (Figura 1.4 -d) ou interno (Figura 1.4 -e);

    Torneamento radial - Processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetria retilnea, perpendicular ao eixo principal de rotao da mquina.

    Quando o torneamento radial visa a obteno de uma superfcie plana, o torneamento

    denominado torneamento de faceamento (Figura 1.4 -f). Quando o torneamento radial visa a

    obteno de um entalhe circular, o torneamento denominado sangramento radial (Figura 1.4 -g).

    Perfilamento processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetria retilnea radial (Figura 1.4 -h) ou axial (Figura 1.3 -a), visando a obteno de uma

    forma definida, determinada pelo perfil da ferramenta.

    TORNEAMENTO CURVILNEO

    O torneamento curvilneo um processo onde a ferramenta se desloca segundo uma

    trajetria curvilnea (Figura 1.3 -b).

    Quanto finalidade, as operaes de torneamento podem ser classificadas ainda em

    torneamento de desbaste e torneamento de acabamento. Entende-se por acabamento, a operao de

    usinagem destinada a obter na pea as dimenses finais, o acabamento superficial especificado, ou

    ambos. O desbaste a operao de usinagem, que precede o acabamento, visando obter na pea a

    forma e dimenses prximas das finais

    a) Perfilamento axial

    b) Torneamento curvilneo

    Figura 1.3 Tipos de torneamento

  • 8

    a) Torneamento cilndrico externo

    b) Torneamento cilndrico interno

    c) Sangramento axial

    d) Torneamento cnico externo

    e) Torneamento cnico interno

    f) Torneamento de faceamento

    g) Sangramento radial

    h) Perfilamento radial

    Figura 1.4 Tipos de torneamento

  • 9

    APLAINAMENTO

    O aplainamento um processo de usinagem destinado obteno de superfcies regradas,

    geradas por um movimento retilneo alternativo da pea ou da ferramenta. O aplainamento pode ser

    horizontal ou vertical (Figuras 1.5 e 1.6). Quanto finalidade, as operaes de aplainamento podem

    ser classificadas ainda em aplainamento de desbaste e aplainamento de acabamento.

    a) Aplainamento de superfcies cilndricas de revoluo

    b) Aplainamento de superfcies cilndricas

    c) Aplainamento de guias

    d) Aplainamento de superfcies

    e) Aplainamento de perfis

    f) Aplainamento de rasgo de chaveta

    Figura 1.5 Tipos de aplainamento

  • 10

    a) Aplainamento de rasgos

    b) Aplainamento de ranhuras em T

    Figura 1.6 Tipos de aplainamento

    FURAO

    A furao um processo mecnico de usinagem destinado a obteno de um furo geralmente

    cilndrico numa pea, com auxlio de uma ferramenta multicortante. Para tanto a ferramenta ou a

    pea se desloca segundo uma trajetria retilnea, coincidente ou paralela ao eixo principal da

    mquina. A furao subdivide-se nas operaes:

    Furao em cheio Processo de furao destinado abertura de um furo cilndrico numa pea, removendo todo o material compreendido no volume do furo final, na forma de cavaco (Figura

    1.7 -a). Caso seja necessrio fazer furos de grandes profundidades, h a necessidade de

    ferramenta especial (Figura 1.7 -e);

    Furao escalonada Processo de furao destinado obteno de um furo com dois ou mais dimetros, simultaneamente (Figura 1.7 -c);

    Escareamento Processo de furao destinado abertura de um furo cilndrico numa pea pr-furada (Figura 1.7 -b);

    Furao de centros Processo de furao destinado obteno de furos de centro, visando uma operao posterior na pea (Figura 1.7 -d);

    Trepanao Processo de furao em que apenas uma parte de material compreendido no volume do furo final reduzida a cavaco, permanecendo um ncleo macio (Figura 1.7 -f).

  • 11

    a) Furao em cheio

    b) Furao com pr-furao

    c) Furao escalonada

    d) Furao de centros

    e) Furao profunda em cheio

    f) Trepanao

    Figura 1.7 Tipos de furao

    ALARGAMENTO

    O alargamento um processo mecnico destinado ao desbaste ou ao acabamento de furos

    cilndricos ou cnicos, com auxlio de ferramenta normalmente multicortante. Para tanto, a

  • 12

    ferramenta ou a pea gira e a ferramenta ou a pea se desloca segundo uma trajetria retilnea,

    coincidente ou paralela ao eixo de rotao da ferramenta. O alargamento pode ser:

    Alargamento de desbaste Processo de alargamento destinado ao desbaste da parede de um furo cilndrico (Figura 1.8 -a) ou cnico (Figura 1.8 -c);

    Alargamento de acabamento Processo de alargamento destinado ao acabamento da parede de um furo cilndrico (Figura 1.8 -b) ou cnico (Figura 1.8 -d);

    a) Alargamento cilndrico de desbaste

    b) Alargamento cilndrico de acabamento

    c) Alargamento cnico de desbaste

    d) Alargamento cnico de acabamento

    Figura 1.8 Tipos de alargamento

    REBAIXAMENTO

    O rebaixamento um processo mecnico de usinagem destinado obteno de uma forma

    qualquer na extremidade de um furo. Neste processo, geralmente, a ferramenta gira e desloca-se

    simultaneamente segundo uma trajetria retilnea, coincidente com o eixo de rotao da ferramenta

    (Figura 1.9).

  • 13

    a) Rebaixamento guiado

    b) Rebaixamento

    c) Rebaixamento guiado

    d) Rebaixamento guiado

    e) Rebaixamento guiado

    f) Rebaixamento

    Figura 1.9 Tipos de rebaixamentos.

    MANDRILAMENTO

    O mandrilamento um processo mecnico de usinagem destinado obteno de superfcies

    de revoluo com auxlio de uma ou vrias ferramentas de barra. Para tanto a ferramenta gira e se

    desloca segundo uma trajetria determinada.

  • 14

    Mandrilamento cilndrico Processo de mandrilamento no qual a superfcie usinada cnica de revoluo, cujo eixo coincide com o eixo em torno do qual a ferramenta gira (Figura 1.10 -

    a);

    Mandrilamento cnico Processo de mandrilamento no qual a superfcie usinada cnica de revoluo, cujo eixo coincide com o eixo no qual gira a ferramenta (Figura 1.10 - c);

    Mandrilamento radial Processo de mandrilamento no qual a ferramenta plana e perpendicular ao eixo em torno do qual gira a ferramenta (Figura 1.10 - b)

    Mandrilamento de superfcies especiais Processo de mandrilamento no qual a superfcie usinada uma superfcie de revoluo, diferente das anteriores, cujo eixo coincide com eixo

    em torno do qual gira a ferramenta. Exemplos: mandrilamento esfrico (Figura 1.10 -d),

    mandrilamento de sangramento, etc.

    Quanto finalidade, as operaes de mandrilamento podem ser classificadas ainda em

    mandrilamento de desbaste e mandrilamento de acabamento.

    a) Mandrilamento cilndrico

    b) Mandrilamento radial

    c) Mandrilamento cnico

    d) Mandrilamento esfrico

    Figura 1.10 Tipos de mandrilamento.

  • 15

    FRESAMENTO

    O fresamento um processo mecnico de usinagem destinado obteno de superfcies

    quaisquer com o auxlio de ferramentas geralmente multicortantes. Para tanto, a ferramenta gira e a

    pea ou a ferramenta se desloca segundo uma trajetria qualquer. As Figuras 1.11 e 1.12 mostram

    operaes de fresamentos.

    a) Fresamento frontal

    b) Fresamento cilndrico tangencial

    c) Fresamento de duas superfcies ortogonais

    Predominantemente Predominantemente tangencial frontal

    d) Fresamento tangencial de encaixes rabo de andorinha

    e) Fresamento frontal de canaletas com fresas de topo

    f) Fresamento frontal (caso especial)

    g) Fresamento tangencial de perfil

    h) Fresamento composto

    Figura 1.11 Tipos de fresamentos.

  • 16

    a) Fresamento cilndrico tangencial

    Concordante

    b) Fresamento cilndrico tangencial

    Discordante

    Figura 1.12 Tipos de fresamentos.

    Distinguem-se dois tipos bsicos de fresamento:

    Fresamento cilndrico tangencial Processo de fresamento destinado obteno de superfcies planas paralelas ao eixo de rotao da ferramenta (Figuras 1.12 -a, 1.12 -b e 1.11 -b). Quando a

    superfcie obtida no for plana ou o eixo de rotao da ferramenta for inclinado em relao

    superfcie originada na pea, ser considerada um processo especial de fresamento tangencial

    (Figura 1.11 g e Figura 1.12 -a).

    Fresamento frontal Processo de fresamento no qual destinado obteno de superfcies planas perpendiculares ao eixo de rotao da ferramenta (Figura 1.11 -e). O caso de

    fresamento indicado na Figura 1.11 -f considerado como um caso especial de fresamento

    frontal.

    H casos em que os dois tipos bsicos de fresamento comparecem simultaneamente,

    podendo haver ou no predominncia de um sobre outro (Figura 1.11 -c). A operao indicada na

    Figura 1.11 -h pode ser considerada como um fresamento composto.

    SERRAMENTO

    O serramento um processo mecnico de usinagem destinado ao seccionamento ou recorte

    com auxlio de ferramentas multicortantes de pequena espessura. Para tanto, a ferramenta gira, se

    desloca ou se mantm parada. O serramento pode ser:

    Serramento retilneo Processo de serramento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetria retilnea, com movimento alternativo ou no. Quando altenartivo, classifica-se o

  • 17

    serramento como retilneo alternativo (Figura 1.13 -a). Caso a contrrio o serramento

    retilneo contnuo (Figuras 1.13 b e 1.13 -c);

    Serramento circular Processo de serramento no qual a ferramenta gira ao redor do seu prprio eixo e a pea ou a ferramenta se desloca (Figuras 1.13 d, 1.13 f e 1.13 -e);

    a) Serramento alternativo

    b) Serramento contnuo (seccionamento)

    c) Serramento contnuo (recorte)

    d) Serramento circular

    e) Serramento circular

    f) Serramento circular

    Figuras 1.13 Tipos de serramento.

  • 18

    BROCHAMENTO

    O brochamento um processo mecnico de usinagem destinado obteno de superfcies

    quaisquer com o auxlio de ferramentas multicortantes. Para tanto, a ferramenta ou a pea se desloca

    segundo uma trajetria retilnea, coincidente ou paralela ao eixo da ferramenta. O brochamento pode

    ser:

    Brochamento interno - Processo de brochamento executado num furo passante da pea (Figuras 1.14 -a);

    Brochamento externo Processo de brochamento executado numa superfcie externa da pea (Figuras 1.14 -b).

    a) Brochamento interno

    b) Brochamento externo

    Figura 1.14 Tipos de brochamentos.

    ROSCAMENTO

    O roscamento um processo mecnico de usinagem destinado obteno de filetes , por

    meio da abertura de um ou vrios sulcos helicoidais de passo uniforme, em superfcies cilndricas ou

    cnicas de revoluo. Para tanto, a pea ou a ferramenta gira e uma delas se desloca

    simultaneamente segundo uma trajetria retilnea paralela ou inclinada ao eixo de rotao. O

    roscamento pode ser interno ou externo.

    Roscamento interno Processo de roscamento executado em superfcies internas cilndricas ou cnicas de revoluo (Figuras 1.15 -a, 1.15 b, 1.15 -c e 1.15 -d);

  • 19

    Roscamento externo Processo de roscamento executado em superfcies externas cilndricas ou cnicas de revoluo (Figuras 1.15 -e, 1.15 f, 1.15 g, 1.15 h, 1.16 a e 1.16 b).

    a) Roscamento interno com ferramenta de perfil nico

    b) Roscamento interno com ferramenta de perfil mltiplo

    c) Roscamento intero com macho

    d) Roscamento interno com fresa

    e) Roscamento externo ferramenta de perfil nico

    f) Roscamento externo com ferramenta de perfil mltiplo

    g) Roscamento externo com cossinete

    h) Roscamento externo com jogos de pentes

    Figura 1.15 Tipos de roscamentos.

  • 20

    a) Roscamento externo com fresa de perfil mltiplo

    b) Roscamento externo com fresa de perfil nico

    Figura 1.16 Tipos de roscamentos.

    LIMAGEM

    A limagem um processo mecnico de usinagem destinado obteno de superfcies

    quaisquer com auxlio de ferramentas multicortantes (elaboradas por picagem) de movimento

    contnuo ou alternado (Figuras 1.17 -a e 1.17 -b).

    a) Limagem contnua

    b) Limagem contnua

    Figura 1.17 Tipos de limagem.

  • 21

    RASQUETEAMENTO

    Processo manual de usinagem destinado ajustagem de superfcies com auxlio de

    ferramenta multicortante (Figura 1.18).

    Figura 1.18 Rasqueteamento.

    TAMBORAMENTO

    Processo mecnico de usinagem no qual as peas so colocadas no interior de um tambor

    rotativo, junto ou no de materiais especiais, para serem rebarbados ou receberem um acabamento

    (Figura 1.19).

    Figura 1.19 Tamboreamento.

  • 22

    RETIFICAO

    A retificao um processo de usinagem por abraso destinado obteno de superfcies

    com auxlio de ferramenta abrasiva de revoluo. Para tanto, a ferramenta gira e a pea ou a

    ferramenta desloca-se segundo uma trajetria determinada, podendo a pea girar ou no. A

    retificao pode ser tangencial ou frontal.

    RETIFICAO TANGENCIAL

    Processo de retificao executado com a superfcie de revoluo da ferramenta (Figura 1.20 -

    f). A retificao tangencial pode ser:

    Retificao cilndrica: Processo de retificao tangencial no qual a superfcie a ser trabalhada uma superfcie cilndrica (Figuras 1.20 -f e 1.20 -e). Esta superfcie pode ser interna ou

    externa, de revoluo ou no. Quanto ao avano automtico da ferramenta ou da pea, a

    retificao cilndrica pode ser com avano longitudinal da pea (Figura 1.20 -e), com avano

    radial do reblo (Figura 1.21 -a), com avano circular do reblo (Figura 1.21 -b) ou com o

    avano longitudinal do reblo.

    Retificao cnica: Processo de retificao tangencial no qual a superfcie usinada uma superfcie cnica. Esta superfcie pode ser interna ou externa. Quanto ao avano automtico da

    ferramenta ou da pea, a retificao cnica pode ser com avano longitudinal da pea (Figura

    1.21 -c), com avano radial do reblo, com avano circular do reblo ou com o avano

    longitudinal do reblo.

    Retificao de perfis: processo de retificao tangencial no qual a superfcie a ser usinada uma espcie qualquer gerada pelo perfil do reblo (Figuras 1.21 d e l.21 -e).

    Retificao tangencial plana: Processo no qual a superfcie usinada plana (Figura 1.21 -f). Retificao cilndrica sem centros: Processo de retificao cilndrica no qual a pea sem

    fixao axial usinada por ferramentas abrasivas de revoluo, com ou sem movimento

    longitudinal da pea. A retificao sem centros pode ser com avano longitudinal da pea

    (retificao de passagem) ou com avano radial do reblo (retificao em mergulho) (Figuras

    1.20 a, 1.20 -b e 1.21 -h).

  • 23

    RETIFICAO FRONTAL

    Processo de retificao executado com a face do reblo. geralmente executada na

    superfcie plana da pea, perpendicularmente ao eixo do reblo. A retificao frontal pode ser com

    avano retilneo da pea (Figura 1.20 -c), ou com avano circular da pea (Figura 1.20 -d).

    a) Retificao cilndrica sem centros com avano em fileiras de peas

    b) Retificao cilndrica sem centros com avano radial

    c) Retificao frontal com avano retilneo da pea

    d) Retificao frontal com avano circular da pea

    e) Retificao cilndrica externa com avano longitudinal

    f) Retificao cilndrica interna com avano longitudinal

    Figura 1.20 Tipos de retificao.

  • 24

    a) Retificao cilndrica externa com avano radial

    b) Retificao cilndrica interna com avano circular

    c) Retificao cnica externa com avano longitudinal

    d) Retificao de perfil com avano radial

    e) Retificao de perfil com avano longitudinal

    f) Retificao tangencial plana com movimento retilneo da pea

    g) Retificao cilndrica sem centros

    h) Retificao cilndrica sem centros com avano longitudinal contnuo da pea

    Figura 1.21 Tipos de retificao.

  • 25

    BRUNIMENTO

    Processo mecnico de usinagem por abraso empregado no acabamento de furos cilndricos

    de revoluo no qual os gros ativos da ferramenta abrasiva esto em constante contato com a

    superfcie da pea e descrevem trajetrias helicoidais (Figura 1.22). Para tanto, a ferramenta ou a

    pea gira e se desloca axialmente com movimento alternativo.

    Figura 1.22 Brunimento.

    ESPELHAMENTO

    Processo mecnico de usinagem por abraso no qual dado o acabamento final da pea por

    meio de abrasivos, associados a um porta-ferramenta especfico para cada tipo de operao.

    POLIMENTO

    Processo mecnico de usinagem por abraso no qual a ferramenta constituda por um disco

    (Figuras 1.25 a) ou conglomerado de discos revestidos de substncias abrasivas (Figuras 1.25 b).

  • 26

    a) Com um disco

    b) Conglomerado de discos

    Figura 1.25 Polimento.

    SUPERACABAMENTO

    Processo mecnico de usinagem por abraso empregado no acabamento de peas, no qual os

    gros ativos da ferramenta abrasiva esto em constante contato com a superfcie da pea. Nesse

    processo a pea gira lentamente enquanto a ferramenta se desloca com movimento alternativo de

    pequena amplitude e freqncia relativamente grande (Figuras 1.23 a e 1.23 -b).

    a) Super-acabamento cilndrico

    b) Super-acabamento plano

    Figura 1.23 Tipos de super acabamento.

  • 27

    LAPIDAO

    Processo mecnico de usinagem por abraso executado com um abrasivo aplicado por porta-

    ferramenta adequado, com o objetivo de se obter dimenses especficas das pea (Figura 1.24).

    Figura 1.24 - Lapidao

    LIXAMENTO

    Processo mecnico de usinagem por abraso executado por abrasivo aderido a uma tela que

    se movimenta com uma presso contra a pea (Figuras 1.26 a e 1.26 -b).

    a) Lixamento com folhas abrasivas

    b) Lixamento com fita abrasiva

    Figura 1.26 Tipos de lixamento.

    JATEAMENTO

  • 28

    Processo mecnico de usinagem por abraso no qual as peas so submetidas a um jato

    abrasivo para serem rebarbadas, asperizadas ou receberem um acabamento (Figura 1.27).

    Figura 1.27 Jateamento.

    AFIAO

    Processo mecnico de usinagem por abraso no qual dado o acabamento das superfcies da

    cunha cortante da ferramenta, com o fim de habilit-la fazer sua funo. Desta forma, so obtidos

    os ngulos finais da ferramenta (Figura 1.28).

    Figura 1.28 Afiao.

    DENTEAMENTO

    Processo mecnico de usinagem destinado obteno de elementos denteados. Pode-se

    subdividir esse processo em formao e gerao. A formao emprega uma ferramenta que

  • 29

    transmite a forma do seu perfil pea com os movimentos normais de corte e avano. A gerao

    emprega uma ferramenta de perfil determinado, que com os movimentos normais de corte

    associados s caractersticas de gerao, produz um perfil desejado na pea.

  • 30

    2 - GRANDEZAS FSICAS NO PROCESSO DE CORTE

    2.1 - MOVIMENTOS NO PROCESSO DE USINAGEM

    A) Movimentos que causam diretamente a sada do cavaco:

    Movimento de corte: movimento entre a pea e a ferramenta, no qual sem o movimento de avano, origina uma nica retirada do cavaco;

    Movimento de avano: movimento entre a pea e a ferramenta que juntamente com movimento de corte origina a retirada contnua de cavaco;

    Movimento efetivo: movimento resultante dos movimentos de corte e avano realizado ao mesmo tempo.

    B) Movimentos que no tomam parte direta na formao do cavaco:

    Movimento de aproximao; Movimento de ajuste; Movimento de correo; Movimento de recuo.

    2.2 DIREO DOS MOVIMENTOS E VELOCIDADES:

    Direo de corte: direo instantnea do movimento de corte: Direo de avano: direo instantnea do movimento de avano; Direo efetiva do movimento de corte; Velocidade de corte (vc): velocidade instantnea do ponto de referncia da aresta cortante da

    ferramenta, segundo a direo e sentido de corte;

    Velocidade de avano; Velocidade efetiva de corte.

    As Figuras 2.1, 2.2 e 2.3 mostram as direes dos movimentos de corte, de avano e efetivo

    no torneamento, na furao e no fresamento.

  • 31

    Figura 2.1 - Direo dos movimentos de corte, de avano e efetivo, no torneamento.

    Figura 2.2 - Direo dos movimentos de corte, de avano e efetivo na furao.

    Figura 2.3 - Direo dos movimentos de corte, de avano e efetivo no fresamento discordante.

  • 32

    VELOCIDADE DE CORTE (vc):

    Para processos com movimento de rotao (torneamento, fresagem) a velocidade de corte calculada pela equao:

    Tem-se que:

    d: dimetro da pea ou ferramenta (mm);

    n: nmero de rotaes por minuto (rpm)

    Para processos com movimento retilneo (aplainamento), a velocidade de corte calculada pela equao:

    Tem-se que:

    gpm: nmero de golpes por minuto;

    c: percurso da ferramenta.

    Obs:

    Os valores da velocidade de corte so encontradas em tabelas fornecidas pelos fabricantes de ferramentas de corte. A Tabela 2.1 mostra os valores de velocidade de corte na faixa

    recomendada para ferramentas de ao-rpido;

    Os valores de rpm e gpm so ajustados nas mquinas-ferramentas antes do incio da usinagem. Em mquinas de usinagem CNC os valores da velocidade de corte so inseridos nos programas e

    so convertidos em rpm automaticamente pelo comando da mquina.

    A velocidade de corte o parmetro de corte mais influente na vida da ferramenta. Fatores que influenciam na velocidade de corte:

    *Tipo de material da ferramenta. Como o carbono, o metal duro, ferramentas cermicas,

    ferramentas diamantadas (PCD e PCB);

    vc = .d .n /1000 [m / min]

    vc = 2 .c .gpm /1000 [m / min]

  • 33

    *Tipo de material a ser usinado;

    *Condies de refrigerao;

    *Condies da mquina.

    Maior velocidade de corte= maior temperatura = menor vida til

    Menor velocidade de corte= problemas de acabamento e de produtividade.

    VELOCIDADE DE AVANO(Vf)

    A velocidade de avano pode ser obtida pela frmula:

    f (avano) o percurso de avano em cada volta (mm/volta) ou em cada curso da ferramenta

    (mm/golpe).

    Obs:

    o parmetro mais influente na qualidade do acabamento superficial da pea;

    Vf = f .n [mm / min]

    Observao Aos com: At 60 kgf/mm2: aos

    macios; De 60 a 90 kgf/mm2: aos

    de dureza mdia; De 90 a 110 kgf/mm2: aos

    duros; Acima de 110kgf/mm2: ao

    extra-duros.

  • 34

    Para ferramentas multicortantes (fresas), distingui-se o avano por dente fz e o valor de f = fz .z ( z: nmero de dentes);

    Os valores de f ou fz so fornecidos pelos catlogos de fabricantes de ferramenta de corte. A Tabela 2.2 mostra o avano por dente para fresas de ao-rpido;

    Geralmente: Vf < Velocidade de corte, somente nos processos de roscamento Vf assume valores razoveis.

    Tabela 2.2 Escolha do avano por dente para fresas de ao-rpido

  • 35

    3 GEOMETRIA DAS FERRAMENTAS DE CORTE

    3.1 INTRODUO A geometria da ferramenta de corte exerce influncia, juntamente com outros fatores, a

    usinagem dos metais. necessrio, portanto, definir a ferramenta atravs dos ngulos da cunha

    para cortar o material. A Figura 3.1 ilustra este princpio para diversas ferramentas.

    Figura 3.1 Princpio da cunha cortante

    O ngulo de cunha dimensionado de acordo com a resistncia que o material usinado

    oferece ao corte. Essa resistncia ser tanto maior quando maior for a dureza e a tenacidade do

    material. A Figura 3.2 exemplifica a variao do ngulo de cunha de acordo com a dureza do

    material.

    Figura 3.2 Variao do ngulo da cunha, em funo da dureza do material.

    Somente o ngulo de cunha no garante que o material seja cortado com sucesso, outros

    ngulos tambm assumem papel importante e esto relacionados com a posio da ferramenta em

    relao a pea. A Figura 3.3 ilustra uma ferramenta de corte (ferramenta de plaina) com os ngulos

    de folga(), e de sada().

  • 36

    Figura 3.3 ngulo de folga () e de sada () para uma ferramenta de corte de plaina.

    3.2 DEFINIES

    As seguintes definies adotadas so necessrias para a determinao dos ngulos da cunha

    cortante de uma ferramenta de usinagem. As definies so mais bem compreendidas atravs das

    Figuras 3.4, 3.5 e 3.6. Cunha de corte: a cunha formada pelas superfcies de sada e de folga da ferramenta.

    Atravs do movimento relativo entre pea e ferramenta, formam-se os cavacos sobre a cunha de

    corte.

    Superfcie de Sada (A): a superfcie da cunha de corte sobre o qual o cavaco desliza.

    Superfcie de folga (A): a superfcie da cunha de corte, que determina a folga entre a

    ferramenta e a superfcie de usinagem. Distinguem-se a superfcie principal de folga A e a

    superfcie secundria de folga A.

    Figura 3.4 Cunha cortante e as direes de corte e avano definindo o plano de trabalho (Pf)

  • 37

    Arestas de corte: so as arestas da cunha de corte formadas pelas superfcies de sada e de

    folga. Deve-se distinguir a aresta principal de corte S e a aresta secundria de corte S.

    Ponta de corte: parte da cunha de corte onde se encontram a aresta principal e a aresta

    secundria de corte.

    Ponto de corte escolhido: ponto destinado determinao dos planos e ngulos da cunha de

    corte, ou seja, as definies se referem a um ponto da ferramenta, dito ponto de corte escolhido ou

    Ponto de Referncia.

    Figura 3.5 Arestas de corte e superfcies da parte de corte de uma ferramenta torno.

    Figura 3.6 Arestas de corte e superfcies das pontas de uma broca helicoidal.

  • 38

    3.3 FUNES E INFLUNCIAS DOS NGULOS DA CUNHA DE CORTE

    PLANOS EM UMA FERRAMENTA DE CORTE

    atravs destes planos que so definidos os ngulos da cunha cortante. Os principais planos

    so:

    Plano de Referncia (Pr): passa pelo ponto de corte escolhido e perpendicular direo de corte. No torneamento este plano paralelo ao plano de apoio da ferramenta;

    Plano de Trabalho (Pf): passa pelo ponto de corte contm as direes de avano e de corte;

    Plano de Corte: *Principal (Ps): passa pelo ponto de corte escolhido, tangente aresta principal de corte e

    perpendicular ao plano de referncia da ferramenta;

    *Secundrio (Ps'): Plano que passando pelo ponto de corte escolhido, tangente aresta

    secundria de corte e perpendicular ao plano de referncia da ferramenta.

    Plano Ortogonal (ou Plano de Medida) (Po): Plano que passando pelo ponto de referncia da aresta de corte perpendicular aos planos de referncia e ao plano de corte da ferramenta;

    Plano Dorsal (Pp): Plano que passando pelo ponto de corte escolhido, perpendicular aos planos de referncia da ferramenta e de trabalho;

    Plano Normal (Pn): Plano que passando pelo ponto de corte escolhido perpendicular a aresta de corte.

    A Figura 3.7 ilustra estes planos.

  • 39

    Figura 3.7 Planos do Sistema de Referncia da Ferramenta.

  • 40

    NGULOS MEDIDOS NO PLANO ORTOGONAL (Po)

    A) ngulo de sada (): ngulo entre a superfcie de sada e o plano de referncia da ferramenta. O ngulo (ngulo de sada) possui as seguintes caractersticas:

    Influi decisivamente na fora e na potncia necessria ao corte, no acabamento superficial e no calor gerado;

    Quanto maior for o ngulo menor ser o trabalho de dobramento do cavaco; O ngulo depende principalmente de :

    o Resistncia do material da ferramenta e da pea a usinar; o quantidade de calor gerado pelo corte; o velocidade de avano.

    O ngulo negativo muito usado para corte de materiais de difcil usinabilidade e em cortes interrompidos, com o inconveniente da necessidade de maior fora de e potncias de usinagem e

    maior calor gerado pela ferramenta, geralmente o ngulo est entre 10 e 30.

    O ngulo de sada pode ser positivo, nulo ou negativo, conforme a figura abaixo:

    Figura 3.8 ngulo de sada ( ) para uma ferramenta de torno.

    .

    DICAS TECNOLGICAS:

    O ngulo deve ser: Maior para materiais que oferecem pouca resistncia ao corte. Se (ngulo de sada) aumenta,

    o (ngulo de cunha da ferramenta) diminui;

    Menor (e as vezes at negativo) para materiais mais duros e com irregularidades na superfcie. Se o ngulo diminui, o (ngulo de cunha da ferramenta) aumenta;

    B) Angulo de cunha da ferramenta (): ngulo entre a superfcie da sada e a de folga.

    > 0 = 0 < 0

  • 41

    C) ngulo de folga (): ngulo entre a superfcie de folga e o plano de corte (Ps - plano que contm a aresta de corte e perpendicular ao plano de referncia, veja a Figura 3.8 ). O

    (ngulo de folga) possui as seguintes funes e caractersticas:

    Evitar o atrito entre a pea e a superfcie de folga da ferramenta; Se pequeno ( o ngulo aumenta) : a cunha no penetra convenientemente no material, a

    ferramenta perde o corte rapidamente, h grande gerao de calor que prejudica o acabamento

    superficial;

    Se grande (o ngulo diminui) : a cunha da ferramenta perde resistncia, podendo soltar pequenas lascas ou quebrar;

    depende principalmente da resistncia do material da ferramenta e da pea a usinar. Geralmente o ngulo esta entre 2 e 14. A Figura 3.9 ilustra de forma esquemtica os

    ngulos , e .

    + + = 90

    Figura 3.9 ngulos de folga (), de cunha () e de sada ().

    NGULOS MEDIDOS NO PLANO DE REFERNCIA (Pr)

    A) ngulo de posio ( ): ngulo entre o plano de corte (Ps) e o plano de trabalho (Pf). O ngulo de posio possui as seguintes funes e caractersticas:

  • 42

    Influi na direo de sada do cavaco; Se diminui, o ngulo de ponta () aumenta , aumentando a resistncia da ferramenta e a

    capacidade de dissipao de calor;

    O controle de reduz as vibraes, uma vez que as foras de corte esto relacionadas com este ngulo. Geralmente o ngulo est entre 30 e 90;

    B) ngulo de ponta (): ngulo entre os planos principal de corte (Ps) e o secundrio (Ps);

    C) ngulo de posio secundria (): ngulo entre o plano secundrio de corte (Ps) e o plano de trabalho. A Figura 3.10 ilustra os ngulos , e .

    + + = 180

    Figura 3.10 ngulos medidos no plano de referncia (Pr) , e .

    NGULO MEDIDO NO PLANO DE CORTE (Ps)

    ngulo de inclinao (): ngulo entre a aresta de corte e o plano de referncia. Funes do

    ngulo :

    controlar a direo de sada do cavaco; proteger a quina da ferramenta contra impactos; atenuar vibraes; geralmente (ngulo de inclinao) tem um valor de 4 a 4.

    Plano de referncia (Pr): plano da folha

    Ps

    Pf

    Ps'

    '

  • 43

    Obs:

    Quando a ponta da ferramenta for:

    * mais baixa em relao a aresta de corte ser positivo (usado nos trabalhos em desbaste nos cortes interrompidos nos materiais duros)

    *mais alta em relao a aresta de corte ser negativo (usado na usinagem de materiais macios, de baixa dureza);

    *da mesma altura da aresta de corte ser nulo (usado na usinagem de materiais duros, exige menor potncia no corte). A Figura 3.11 ilustra o ngulo .

    Figura 3.11 ngulo de inclinao .

    A Figura 3.12 mostra os planos e ngulos definidos anteriormente.

    - + Plano de corte (Ps): plano da folha

    Pr

    =0

  • 44

    Figura 3.12. ngulos de uma ferramenta de torneamento.

  • 45

    4 MATERIAIS PARA FERRAMENTA DE CORTE

    4.1 CONSIDERAES SOBRE AS FERRAMENTAS DE CORTE

    A ferramenta deve ser mais dura nas temperaturas de trabalho que o metal estiver sendo usinado (Dureza a Quente);

    A ferramenta deve ser dura, mas no a ponto de se tornar quebradia e de perder resistncia mecnica (tenacidade);

    O material da ferramenta deve ser resistente ao encruamento (endurecimento do metal aps ter sofrido deformao plstica resultante do processo de conformao mecnica) e a microsoldagem

    (adeso de pequenas partculas de material usinado ao gume cortante da ferramenta).

    As principais propriedades que um material de ferramenta de corte deve apresentar so

    listadas abaixo, no necessariamente em ordem de importncia. Dependendo da aplicao, uma ou

    mais propriedades podem se destacar.

    Alta dureza; Tenacidade suficiente para evitar falha por fratura; Alta resistncia ao desgaste; Alta resistncia compresso; Alta resistncia ao cisalhamento; Boas propriedades mecnicas e trmicas a temperaturas elevadas; Alta resistncia ao choque trmico; Alta resistncia ao impacto; Ser inerte quimicamente.

    A lista seguir refere-se materiais para ferramenta de corte, seqenciadas de acordo com a

    ordem crescente que foram surgindo. A medida que se desce na lista, a dureza aumenta e tenacidade

    diminui.

  • 46

    1. Ao Carbono comum com elementos de liga (V, Cr) 2. Ao Semi-Rpido (Baixo W) 3. Ao Rpido (Fundidos ou fabricadas pela

    Metalurgia do P)

    sem revestimento com revestimento 4. Ao Super-Rpido (Elevado teor de V) 5. Ligas Fundidas 6. Metal Duro (Com ou sem revestimento) Classes: P M K 7. Cermets (Com ou sem revestimento) 8. Cermicas com e sem revestimento a base de Si3N4 a base de Al2O3 (alumina)

    pura com adies

    ZrO2 (branca) TiC (preta ou mista) SiC (whiskers)

    9. Ultraduros CBN PCBN PCD 10. Diamante Natural

    Figura 4.1- Lista dos materiais para ferramentas de corte.

    Sabe-se que todos os materiais de engenharia apresentam uma queda de resistncia com o

    aumento da temperatura. A Figura 4.2 mostra o comportamento da dureza dos principais grupos de

    ferramentas de corte com a temperatura de trabalho. Nota-se que at as ferramentas de metal duro e

    cermica tm suas propriedades reduzidas, mas numa taxa bem menor que aquelas apresentadas

    pelos aos-rpidos. Isto garante a aplicao destas ferramentas em condies de corte bem mais

    desfavorveis que aquelas a que podem se submeter os aos-rpidos.

    Aum

    ento

    de

    dure

    za e

    res

    ist

    ncia

    ao

    desg

    aste

    Aum

    ento

    de

    tena

    cida

    de

  • 47

    Figura 4.2 - Variao da dureza de alguns materiais de ferramentas de corte com a temperatura.

    Consideraes sobre os materiais para ferramentas de corte.

    1 - Ao-carbono: utilizados em baixssimas velocidades de corte, no ajuste de peas.

    a) Comum: at 200 C (limas)

    b) Com elementos de liga (V, Cr, Mo e W): at 400 C (brocas, machos, etc.)

    2 - Ao-rpido: O 1 grande impulso para materiais para ferramentas de corte. Eles so indicados

    para operaes de baixa e mdia velocidade de corte, dureza a quente at 600 C. Seus elementos de

    ligas so o W, Co, Mo, Cr e V;

    3 - Ligas Fundidas: tm um elevado teor de Co, contendo tambm W e Cr, apresentam um bom

    rendimento na usinagem do FoFo, dureza a quente de 900 C.

  • 48

    4 - Metal duro: O 2 grande impulso, compreende o WC + Co, fabricado pelo processo de

    sinterizao (metalurgia do p: processo pelo qual os ps so misturados e levados condies

    controladas de presso e calor). O metal duro pode ser encontrado no mercado principalmente na

    forma de pastilhas intercambiveis, sem revestimento, ou revestidas com TiC, Al2O3. Existem 3

    classes de metais duros:

    Classe P: (WC + Co com adies de TiC, TaC e s vezes NbC ) aplicamos a usinagem de aos e materiais que produzem cavacos longos;

    Classe K: (WC + Co puros) usinagem do FoFo e das ligas no ferrosas que produzem cavacos curtos;

    Classe M: intermediria.

    As ferramentas de cortes de metal duro operam com elevadas velocidade de corte,

    temperaturas at 1300C.

    5 Cermets: Grupo intermedirio entre os metais duros e as cermicas. Constitudo por TiC e TiN

    e geralmente tem o Ni como elemento ligante. Devido baixa condutividade trmica e ao alto

    coeficiente de dilatao, os cermets tm um baixo coeficiente de resistncia ao choque trmico, bem

    inferior ao do metal duro. Da a explicao do cermets s ser eficiente em baixos avanos, pequenas

    profundidades de corte e altas velocidades (operaes de acabamento) na usinagem dos ferrosos.

    6 - Cermicas: so constitudas basicamente de gros finos de Al2O3 e Si3N4 sinterizados, a

    velocidade de corte de 3 a 6 vezes maiores que a do metal duro. Elas se dividem basicamente em

    dois grandes grupos:

    A base de Al2O3 (Alumina sinterizada); A base de Si3N4 (mesma resistncia ao desgaste porm com uma tenacidade superior).

    Principais caractersticas das ferramentas cermicas:

    Capacidade de suportar altas temperaturas (materiais refratrios); Alta resistncia ao desgaste (alta dureza); Baixa condutividade trmica; Boa estabilidade qumica (inrcia qumica);

  • 49

    No passado o principal limitador das ferramentas cermicas era a sua fragilidade. Hoje com a

    introduo no mercado de cermicas mistas, reforadas com SiC (Whiskers) e a base de nitreto de

    silcio o grau de tenacidade destas ferramentas melhorou significativamente, podendo ser usadas em

    cortes interrompidos (fresamento) em altssimas velocidades de corte e avano. No entanto, o uso de

    fluido de corte deve ser evitado, se requerido, deve-se usa-lo em abundncia na aresta de corte.

    7 - Ultra-duros: So materiais com 3000 HV. So considerados ultraduros:

    Diamante natural: Diamante sinttico monocristalino; Diamante sinttico policristalino (PCD); Nitreto cbico de boro sinttico monocristalino (CBN); Nitreto cbico de boro sinttico policristalino (PCBN);

    Devido sua fragilidade, risco de falha sob impacto e tambm seu alto custo, o diamante

    natural tem a sua aplicao limitada como ferramenta de corte, principalmente aps o surgimento

    dos diamantes e CBN sintticos, que podem substitu-lo com bastante eficincia. Tanto os PCDs

    como os CBNs podem ser encontrados apenas como uma camada de 0,5 a 1,0 mm, que so brasadas

    geralmente no metal duro (WC + Co), ou ento, mais raramente, como ferramentas totalmente

    slidas.

    O diamante sinttico policristalino (PCD) no usado para usinar materiais ferrosos, h

    desintegrao qumica quando as temperaturas ultrapassam 700 C. Ao contrrio, o CBN tem-se mostrado excelente na usinagem dos aos, ligas de nquel, titnio, FoFo, etc. Ele mantm sua

    estabilidade qumica at a temperaturas da ordem de 1200 C. O PCBN apresenta uma tenacidade melhor, chegando prxima do metal duro.

    O que limita a aplicao dos ultra-duros o seu alto custo. O preo destas pastilhas est em

    torno de 80 vezes o preo do metal duro e de 15 a 25 vezes o preo da cermica. Os preos mdios

    destas ferramentas variam de US$80,00 a US$120,00 cada aresta. Entretanto, este custo tem baixado

    nos ltimos anos.

  • 50

    4.2 - REVESTIMENTO PARA FERRAMENTAS DE CORTE A deposio de revestimentos em ferramentas de corte tem como principal objetivo o

    aumento da vida das ferramentas. Outros efeitos positivos, tais como o aumento da velocidade de

    corte (o que resulta em uma maior produtividade), reduo de foras de corte (menor potncia

    consumida) e reduo da tendncia adeso, tambm podem ser obtidos.

    As primeiras referncias sobre o estudo dos revestimentos para ferramentas de corte datam

    da segunda metade da dcada de 1960. As principais ferramentas revestidas so compostas por um

    substrato relativamente tenaz de metal duro ou ao-rpido sobre o qual aplicada uma fina camada

    de material resistente ao desgaste com granulometria extra fina (carbonetos, nitretos, carbonitretos e

    xidos). De forma geral, a utilizao de revestimentos conferem certas caractersticas s ferramentas

    de corte como:

    Resistncia ao calor e ao desgaste; Diminuio do choque trmico no substrato; Usinagem com velocidades e avanos mais altos; Possibilidade de corte a seco ou com mnima quantidade de fluido de corte; Melhor acabamento superficial da pea; Reduo do atrito; Reduo e at mesmo ausncia da aresta postia de corte; Reduo do desgaste de cratera e de flanco.

    A baixa condutividade trmica dos revestimentos funciona como uma barreira entre o

    material da pea e o substrato da ferramenta. Devido a esta barreira, a carga trmica no substrato, o

    atrito, a adeso, a difuso e a oxidao podem ser reduzidos e a resistncia abraso aumentada.

    As ferramentas podem ser revestidas basicamente por dois processos:

    Processo de deposio qumica a vapor - CVD (Chemical Vapour Deposition): a deposio dos revestimentos ocorre por meio de reaes qumicas em uma faixa de temperatura entre 900 e

    1100C; Processo de deposio fsica a vapor - PVD (Physical Vapour Deposition): a deposio ocorre por

    meio de vapores gerados no interior de um forno a baixa presso, em temperaturas em torno de

    500 C. O processo PVD traz benefcios como a possibilidade de revestir substratos de ao-rpido

  • 51

    (devido temperatura relativamente mais baixa), obteno de revestimentos com granulometria

    mais fina (possibilidade de revestir cantos vivos).

    A Tabela 4.1 mostra os principais revestimentos da atualidade e o processo de deposio.

    Tabela 4.1 - Principais revestimentos na atualidade e forma de deposio (Santos, 2002).

    PROCESSO DE APLICAO PVD CVD

    Revestimento TiN, TiAlN,TiCN, WC/C, CrN, MoS2 Diamante, SiC, Al2O3, TiC, TiN

    Uma evoluo no processo de revestimento surgido na dcada de 80 foi o revestimento

    multicamada, formado por uma combinao de TiC, TiN, TiCN, Al2O3 e ocasionalmente HfN que

    resultam em um revestimento de espessura total prxima a 10 m. O desenvolvimento dos revestimentos multicamadas possibilitou o aumento da vida e campo de aplicao das ferramentas.

    4.3 ESTUDO DOS CAVACOS

    Etapas de mecanismo de formao de cavaco:

    1. Recalque, devido a penetrao da ferramenta na pea;

    2. O material recalcado sofre deformao plstica, que aumenta progressivamente, at que

    tenses cisalhantes se tornem suficientemente grandes para que o deslizamento comece;

    3. Ruptura parcial ou completa, na regio de cisalhamento, dando origem aos diversos tipos

    de cavacos;

    4. Movimento sobre a superfcie de sada da ferramenta.

    Tipos de cavacos:

    Cisalhado (segmentado); De ruptura (descontnuo); Contnuo; Cavaco contnuo com aresta postia de corte (APC)

  • 52

    A Figura 4.3 mostra os principais tipos de cavacos, bem como sua formao e o material

    usinado propcio sua formao.

    Quanto forma, os cavacos so classificados como:

    Em fita; Helicoidal; Espiral; Em lasca ou pedaos.

    A norma ISO 3685 faz uma classificao mais detalhada, conforme pode ser visualizado na

    Figura 4.4.

    O material da pea o principal fator que vai influenciar na classificao quanto forma dos

    cavacos. Quanto s condies de corte: maior vc(velocidade de corte), f (avano) e (ngulo de

    sada) tende a produzir cavacos em fitas (ou contnuos, quanto ao tipo). O f o parmetro mais

    influente e o ap o que menos influencia na forma de cavacos. A figura 4.5 ilustra a influncia

    destes parmetros na forma do cavaco.

    Os cavacos do tipo contnuos (em fita) trs srios inconvenientes, entre eles destacam:

    Pode ocasionar acidentes, visto que eles se enrolam em torno da pea, da ferramenta ou dos componentes da mquina;

    Dificulta a refrigerao direcionada, desperdiando o fluido de corte; Dificulta o transporte (manuseio); Ele prejudica o corte, no sentido de poder afetar, o acabamento, as foras de corte e a vida til

    das ferramentas.

    Apesar das condies de corte poderem ser escolhidas para evitar ou pelo menos reduzir a

    tendncia de formao de cavacos longos em fita (contnuo ou cisalhado). At o momento, o mtodo

    mais efetivo e popular para produzir cavacos curtos o uso de dispositivos que promovem a quebra

    mecnica deles, que so os quebra-cavacos. Os tipos mais comuns de quebra-cavacos esto

    ilustrados na Figura 4.6, e so:

    Quebra-cavacos usinado diretamente na ferramenta; Quebra-cavacos fixado mecanicamente; Quebra-cavacos em pastilha sinterizada.

  • 53

    Como vantagens do uso de quebra-cavacos podemos enumerar:

    1. Reduo de transferncia de calor para a ferramenta por reduzir o contato entre o cavaco

    e ferramenta;

    2. Maior facilidade de remoo dos cavacos;

    3. Menor riscos de acidentes para o operador;

    4. Obstruo menor ao direcionamento do fluido de corte sobre a aresta de corte da

    ferramenta.

    Figura 4.3-Formas de cavacos produzidos na usinagem dos metais.

  • 54

    Tipo de cavaco Formao Material

    Forma-se na usinagem de materiais dcteis e tenazes, com o emprego de grandes avanos e velocidade de corte geralmente superiores a 100 m/mm

    Aos liga e ao-carbono

    Forma-se na usinagem de materiais frgeis com avano e velocidade de corte inferiores aos anteriores

    Ferro-fundido, bronze duro, lato.

    Forma-se de materiais dcteis e homogneos, com o emprego de avano mdio e pequeno da ferramenta, e com velocidade de corte geralmente superior a 60m/min

    Ao com baixo teor de carbono e alumnio.

    constituda por u depsito de material da pea que adere face de corte da ferramenta, e que ocorre durante o escoamento da apara contnua.

    Ao com baixo teor de carbono.

    Figura 4.4-Tipos de cavacos na usinagem dos metais.

  • 55

    Figura 4.5 -Influncia do f e do ap na forma dos cavacos.

    Figura 4.6 -Tipos mais comuns de quebra-cavacos. a) Quebra-cavaco fixado mecanicamente;

    b) Quebra-cavaco usinado diretamente na ferramenta; c) Quebra-cavaco em pastilha sinterizada.

    a) b) c)

  • 56

    5 FLUIDOS DE CORTE:

    5.1 INTRODUO:

    A busca por valores maiores de velocidade de corte sempre foi almejada em virtude de uma

    maior produo de peas, e isso foi possvel devido ao surgimento de novos materiais de corte

    (metal duro, cermicas, ultra-duros PCB e PCD) capazes de usinar os materiais com altssimas

    vc(velocidade de corte), em contrapartida grandes valores de temperaturas foram geradas na regio

    de corte devido a um grande atrito entre a pea e a ferramenta.

    O calor excessivo prejudica a qualidade do trabalho por vrias razes:

    1. Diminuio da vida til da ferramenta;

    2. Aumento da oxidao da superfcie da pea e da ferramenta;

    3. Aumento da temperatura da pea, provocando dilatao, erros de medidas e deformaes.

    Para resolver estes problemas surgiram fluidos de corte, que so materiais compostos por

    slidos, gases e, na maioria das vezes, lquidos.

    5.2 FUNES DOS FLUIDOS DE CORTE:

    As principais funes dos fluidos de corte so:

    Refrigerao a altas velocidades; Lubrificao a baixas velocidades.

    Outras funes:

    Ajudar a retirar cavaco da zona de corte; Proteger a mquina-ferramenta e a pea da corroso atmosfrica.

    Como refrigerante o fluido de corte evita que a ferramenta atinja uma temperatura elevada,

    tanto pela dissipao do calor (refrigerao), como tambm pela reduo da gerao de calor

  • 57

    (lubrificao). Quando um fluido de corte a base de gua, a dissipao de calor (refrigerao)

    mais importante que a reduo de calor (lubrificao).

    A eficincia do fluido de corte em reduzir a temperatura diminui com o aumento da

    velocidade de corte e da profundidade de corte .

    Como lubrificante, o fluido de corte forma um filme (pelcula) entre a ferramenta e a pea,

    impedindo quase totalmente o contato direto entre os mesmos. O fluido de corte pode tambm

    restringir o caldeamento (microssoldagem) de cavacos da superfcie de sada da ferramenta e evitar

    o aparecimento da aresta postia de corte (APC), isso quando so adicionados certos aditivos

    apropriados.

    baixas velocidades de corte, a refrigerao relativamente sem importncia, enquanto que

    a lubrificao importante para reduzir o atrito e evitar o aparecimento de APC (aresta postia de

    corte). Um fluido de corte base de leo seria o indicado.

    altas velocidades de corte, as condies no so favorveis para a penetrao do fluido de

    corte na interface cavaco-ferramenta para que ele exera o papel lubrificante. Nessas condies a

    refrigerao se torna mais importante e um fluido base de gua deve ser utilizado.

    5.3 RAZES PARA SE USAR FLUIDOS DE CORTE

    Usa-se os fluidos afim de obter um custo total por partes usinadas menor ou um aumento na

    taxa de produo.

    Isto possvel devido aos benefcios que os fluidos de corte podem proporcionar, como por

    exemplo:

    Aumento da vida til da ferramenta pela lubrificao e refrigerao (diminuio da temperatura);

    Reduo das foras de corte devido a lubrificao e, conseqentemente, reduo de potncia; Melhora do acabamento superficial; Fcil remoo do cavaco da zona de corte; Menor distoro da pea pela ao da ferramenta (controle dimensional da pea).

  • 58

    5.4 ADITIVOS

    Certas propriedades especiais so conferidas aos fluidos de corte por meio de aditivos, que

    so produtos qumicos ou orgnicos. Os aditivos mais usados so:

    Antiespumantes: evitam a formao de espuma que poderia impedir a boa viso da regio de corte e comprometer o efeito de refrigerao do fluido;

    Anticorrosivos: protegem a pea, a ferramenta e a mquina-ferramenta da corroso (so produtos base se nitrito de sdio);

    Antioxidantes: tem a funo de impedir que o leo se deteriore quando em contato com o oxignio no ar;

    Detergentes: reduzem a deposio de ido, lamas e borras (composto de magnsio, brio, clcio, etc);

    Emulgadores: so responsveis pela formao de emulses de leo na gua; Biocidas: substncias ou misturas qumicas que inibem o crescimento de microorganismos; Agentes EP (extrema presso): para operaes mais severas de corte, eles conferem aos fluidos

    de corte uma lubricidade melhorada para suportarem elevadas temperaturas e presses de corte

    reduzindo o contato da ferramenta com o material. Os principais agentes EP so base de

    enxofre, cloro e fsforo.

    5.5 GRUPO DOS FLUIDOS DE CORTE

    Sem sombras de dvidas o grupo dos fluidos de corte lquidos o mais importante e mais

    amplamente empregado, eles ocupam lugar de destaque por apresentarem propriedades refrigerantes

    e lubrificantes, enquanto os gasosos (Ar, CO2 e N ) s refrigeram e os slidos (grafite, bissulfeto de

    mobilidnio) s lubrificam.

    Podemos ainda subdividir o grupo dos fluidos refrigerantes em trs grandes grupos:

    1. leos de corte integrais (puros): leos minerais (derivados de petrleo), leos graxos (de

    origem animal ou vegetal), leos sulfurados (enxofre) e clorados (cloro) que so agentes

    EP.

    2. leos emulsionveis ou solveis: so fluidos de corte em forma de emulso composto

    por uma mistura de leo e gua na proporo de 1:10 a 1:1000. Sua composio base

  • 59

    de leos minerais, leos graxos, emulsificados, agentes EP (enxofre, cloro, fsforo ou

    clcio) e gua.

    3. Fluidos qumicos ou sintticos: no contm leo mineral em sua composio, formam

    solues transparentes (boa visibilidade no processo de corte). Composto por misturas de

    gua e agentes qumicos (amina, nitritos, fosfatos, boratos, sabes, agentes umectantes,

    glicis e germicidas).

    5.6 SELEO DO FLUIDO DE CORTE

    No existe um fluido universal, a escolha do fluido com determinada composio depende

    do material a ser usinado, do tipo de operao e da ferramenta usada. Os fluidos de corte solveis e

    sintticos so indicados quando a refrigerao for mais importante. Os leos minerais e graxos

    usados juntos ou separados, puros ou contendo aditivos especiais, so usados quando a lubrificao

    for o fator mais determinante.

    5.7 DICAS TECNOLGICAS

    Fofo cinzento: so normalmente usinados a seco, porm um leo emulsionvel pode ser til para ajudar a remover o cavaco que o tipo de ruptura;

    O alumnio e suas ligas podem ser usinados a seco. Para algumas ligas necessrio o fluido de corte, que pode ser uma emulso com mistura de leo mineral e graxo e a maioria das emulses

    solveis. No requer aditivos EP e o enxofre ataca o metal instantaneamente;

    Magnsio e suas ligas normalmente so usinados secos e a altssimas velocidades de corte, entretanto, um refrigerante pode ser usado. Emulses so proibidas, pois a gua reage com o

    cavaco para liberar hidrognio, que apresenta riscos de ignio. O enxofre ataca o metal;

    O cobre e suas ligas geralmente usam leos solveis. O enxofre causa descolorao das peas; Devido a altas fragilidades das ferramentas cermicas, deve-se tomar cuidado ao aplicar um

    refrigerante, porque os choques trmicos podem causar trincas superficiais.

  • 60

    5.8 - DIREES DE APLICAO DO FLUIDO

    Existem trs direes de aplicao dos fluidos de corte, como mostra a Figura 5.1.

    Figura 5.1 - As trs direes possveis de aplicao do fluido de corte.

    Direo A: Aplicao convencional de fluido na forma de jorro baixa presso (sobre-cabea);

    Direo B: Aplicao de fluido entre a superfcie de sada da ferramenta e a parte inferior do

    cavaco. Nesta aplicao, estudada em algumas pesquisas, o fluido aplicado sob alta presso;

    Direo C: Aplicao do fluido entre a superfcie de folga da ferramenta e a pea.

    5.9. MTODOS DE APLICAO DOS FLUIDOS DE CORTE

    Existem basicamente trs mtodos de aplicao do fluido:

    Jorro de fluido baixa presso (torneira presso normal); Pulverizao; Sistema alta presso.

  • 61

    O primeiro sistema o mais utilizado pela sua simplicidade. O segundo mtodo oferece

    vantagens sobre o primeiro devido ao maior poder de penetrao e velocidade. O terceiro mtodo

    mais engenhoso e bons resultados foram obtidos com o seu emprego. A Figura 5.2 mostra um

    sistema de aplicao de fluido de corte por jorro a baixa presso.

    Figura 5.2 Aplicao por jorro do fluido de corte semi-sinttico, vazo total de 1230 l/h.

    Nos ltimos tempos, na tentativa de reduzir custos e atender as normas ambientais, tem-se

    observado uma necessidade de reduzir o consumo de fluido de corte. A tcnica de aplicao de

    Mnima Quantidade de Fluido de Corte (MQF) tem sido objeto de pesquisas nos ltimos anos. Nesta

    tcnica o fluido aplicado em volumes muito baixos chegando a 10 ml/h. Normalmente, eles so

    aplicados juntamente com um fluxo de ar (mtodo da pulverizao), e direcionados contra a sada do

    cavaco, ou entre a superfcie de folga da ferramenta e a pea.

  • 62

    5.10 MANUSEIO DOS FLUIDOS E DICAS DE HIGIENE

    Providncias e cuidados no manuseio de fluidos de corte:

    Armazenamento: local adequado sem variaes de temperaturas, limpos e livres de contaminao;

    Alimentao: deve-se aplicar diretamente sobre a aresta de corte, a alimentao deve ser iniciada antes do incio do corte;

    Purificao e recuperao: por meio de decantao e filtragem; Controle de odor: contornado por meio de limpeza do local e pelo uso de bactericida da

    emulso;

    O contato do operador com os fluidos de corte mais os resduos da usinagem formam compostos que aderem pele das mos e dos braos. Essas substncias entopem os poros e os folculos

    capilares, impedindo a formao normal do suor e a ao da limpeza natural da pele, o que causa

    a dermatite. O controle desse problema mais uma questo de higiene pessoal (vestir um avental

    a prova de leo, lavar as reas da pele que entram em contato com o fluido, sujeiras e partculas

    metlicas ao menos duas vezes ao dia. Tratar e proteger imediatamente os cortes e arranhes,

    aplicar cremes adequados as mos e aos braos antes do incio do trabalho e depois de lav-los,

    instalar nas mquinas protetores contra salpicos, etc.).

  • 63

    6 COMANDO NUMRICO COMPUTADORIZADO (CNC)

    A sigla CNC significa comando numrico computadorizado e refere-se a mquinas-

    ferramenta comandadas por computadores. A primeira mquina-ferramenta controlada por

    computador foi uma fresadora. Ela surgiu em 1952 e destinava-se a usinar peas de geometria

    complicadas utilizadas em avies e helicpteros. Na verdade, tratava-se de uma fresadora j

    existente fabricada por uma empresa americana chamada Cincinnati que sofreu modificaes em

    seus componentes mecnicos e recebeu um controlador eletrnico.

    Este primeiro controlador eletrnico no lembra, nem de longe, os pequenos e numerosos

    controladores numricos atuais. Eles tinham vrias vezes o tamanho da prpria mquina,

    consumiam muita energia eltrica, falhavam freqentemente e sua capacidade de clculo era muito

    limitada, se comparada tecnologia atualmente disponvel.

    No entanto, apesar dessas limitaes, essa fresadora inaugurou a era das mquinas-

    ferramenta CNC.

    Durante cerca de oito anos, entre 1952 e 1960, a utilidade desse novo tipo de tecnologia foi

    testada nos mercados dos Estados Unidos e da Europa. Os usurios de mquinas-ferramenta,

    desconfiados da eficincia dos equipamentos e assustados com os preos elevados, no aderiram

    imediatamente ao novo conceito de produo. Apenas poucas indstrias, como a aeronutica e a

    automobilstica, tinham condies financeiras para adquirir este tipo de equipamento.

    Com a reduo progressiva dos custos e o aumento da capacidade de clculo dos

    controladores eletrnicos, a tecnologia CNC popularizou-se entre indstrias pequenas e mdias.

    Hoje, praticamente impossvel imaginar a indstria, principalmente os setores mecnico e

    metalrgico, sem a presena de mquinas-ferramenta CNC.

    Os benefcios trazidos pela aplicao de comandos numricos e mquinas-ferramenta foram:

    Fabricao de peas de geometria mais complexas, tolerncias dimensionais mais estreitas e melhor acabamento superficial;

    Maior repetibilidade das caractersticas do produto: j que as peas so produzidas so idnticas umas as outras, independentemente dos fatores humanos;

    Reduo da fadiga dos operadores humanos, que passam a ser responsveis apenas por tarefas de preparao programao e controles de uma grande variedade de peas, sem que para isso sejam

    necessrios ajustes demorados no equipamento;

  • 64

    Contudo, o uso das mquinas CNC trouxe alguns problemas, tais como:

    Necessidade de investimentos relativamente elevados para aquisio dos equipamentos; Necessidade de treinamento e capacitao de mo-de-obra para a utilizao de todo o potencial

    tecnolgico das mquinas;

    Desempregos nos segmentos da indstria onde foram instaladas.

    Alguns desses problemas, no entanto, poderiam ser solucionados na prpria empresa.

    Assim, a recapacitao dos operrios para novos postos de trabalho ou at sua absoro pelos

    prprios fabricantes dos equipamentos automticos so solues viveis que dependem

    basicamente da poltica social da empresa.

    6.1 - SISTEMAS DE COORDENADAS

    Toda geometria de pea transmitida ao comando com o auxlio de um sistema de

    coordenadas cartesianas.

    TORNO

    Figura 6.1 Eixos programveis de um torno CNC.

    Z - Movimento longitudinal

    pea

    placa OBS. Os movimentos em X e Z so dados pela ferramenta.

    X - Movimento transversal

  • 65

    FRESADORA (CENTRO DE USINAGEM)

    Figura 6.2 Eixos lineares programveis de uma fresadora CNC.

    O sistema de coordenadas definido no plano formado pelo cruzamento de uma linha

    paralela ao movimento longitudinal (Z) com outra paralela ao movimento transversal (X).

    Para o torneamento, todo o movimento da ponta da ferramenta descrito neste plano XZ em

    relao a uma origem pr-estabelecida (X0, Z0). Sendo assim, conveniente adotar-se que X

    sempre a medida do dimetro.

    Observao:

    O sinal positivo ou negativo introduzido na dimenso a ser programada dado pelo

    quadrante onde a ferramenta esta situada:

    OBS. Os movimentos em X e Y so dados pela mesa (pea) e o movimento em Z dado pela ferramenta

    ferramenta

    eixo-rvore Z

    pea

    X +

    Z + Y +

  • 66

    TORRE TRASEIRA TORRE DIANTEIRA

    Figura 6.3 Sinais dos quadrantes para tornos com torres traseira e dianteira.

    SISTEMA DE COORDENADAS ABSOLUTAS

    Neste sistema, a origem estabelecida em funo da pea a ser executada, para tanto,

    pode-se estabelece-la em qualquer ponto do espao facilitando a programao. Este processo

    denomina-se Zero Flutuante.

    Como vimos, a origem do sistema foi fixada como sendo os pontos X0, Z0. O ponto X0

    definido pela linha de centro-rvore. O ponto Z0 definido por qualquer linha perpendicular

    linha de centro do eixo-rvore.

    Durante a programao, normalmente a origem (X0, Z0) pr-estabelecida no fundo da

    pea ( encosto das castanhas) ou na face da pea, conforme a ilustrao que se segue:

    Figura 6.4 Zero-pea (zero programa).

    X

    Z(+)

    ORIGEM (X0, Z0)

    X

    Z(+)

    ORIGEM (X0, Z0)

    4 QUADRANTE 3 QUADRANTE

    2 QUADRANTE 1 QUADRANTE

    1 QUADRANTE 2 QUADRANTE

    3 QUADRANTE 4 QUADRANTE

  • 67

    EXEMPLO DE PROGRAMAO:

    SISTEMAS DE COORDENADAS INCREMENTAIS

    A origem deste sistema estabelecida para cada movimento da ferramenta. Aps qualquer

    deslocamento haver uma nova origem, ou seja, para qualquer ponto atingido pela ferramenta, a

    origem das coordenadas passar a ser o ponto alcanado. Todas as medidas so feitas atravs da

    distncia a ser deslocada.

    Se a ferramenta desloca-se de um ponto A at B (dois pontos quaisquer), as coordenadas a

    serem programadas sero as distncias entre os dois pontos, medidas (projetadas) em X e Z.

    MOVIMENTO COORDENADAS

    ABSOLUTAS

    PARTIDA META EIXO

    DE PARA X Z

    A B 30 30

    B C 50 20

    C D 80 20

    D E 80 0 80

    30

    20 10x45

    A

    C

    B

    D E

    FERRAMENTA

  • 68

    Figura 6.5 Movimento de uma ferramenta no sistema de coordenadas incrementais

    Note que o ponto A a origem do deslocamento para o ponto B. Aps a maquina chegar ao

    ponto B, esse ser a origem para o deslocamento at o ponto C, e assim sucessivamente.

    EXEMPLO DE PROGRAMAO:

    MOVIMENTO COORDENADAS

    ABSOLUTAS

    PARTIDA META EIXO

    DE PARA X Z

    A B 30 0

    B C 20 -10

    C D 30 0

    D E 0 -20

    80

    30

    20 10x45

    A

    C

    B

    D E

    C

    X

    B

    A Z

  • 69

    6.2 EXERCCIOS PROPOSTOS

    a)

    MOVIMENTO COORDENADAS

    ABSOLUTAS

    PARTIDA META EIXO

    DE PARA X Z

    A B

    B C

    C D

    D E

    E F

    F G

    G H

    MOVIMENTO COORDENADAS INCREMENTAIS

    PARTIDA META EIXO

    DE PARA X Z

    A B

    B C

    C D

    D E

    E F

    F G

    G H

    90

    E 10

    40

    50

    20

    10x45

    H G

    D

    F

    B

    A

    10

    C

  • 70

    b)

    MOVIMENTO COORDENADAS

    ABSOLUTAS

    PARTIDA META EIXO

    DE PARA X Z

    A B

    B C

    C D

    MOVIMENTO COORDENADAS INCREMENTAIS

    PARTIDA META EIXO

    DE PARA X Z

    A B

    B C

    C D

    40

    100

    R40

    A

    CD

    B

  • 71

    c)

    POSIO A:

    MOVIMENTO COORDENADAS INCREMENTAIS

    PARTIDA META EIXO

    DE PARA X Z

    1 2

    2 3

    3 4

    4 5

    5 6

    6 7

    7 8

    8 9

    9 10

    MOVIMENTO COORDENADAS

    ABSOLUTAS

    PARTIDA META EIXO

    DE PARA X Z

    1 2

    2 3

    3 4

    4 5

    5 6

    6 7

    7 8

    8 9

    9 10

    40

    2

    5

    40 Posio A

    3 x 45 R 3

    R 4

    30 15 20 10

    Posio B 1

    2 3 4

    5 6 7 8

    10 9

  • 72

    POSIO B:

    6.3 PROGRAMAO

    Um programa de usinagem CNC uma lista de instrues codificadas que descrevem como

    a pea projetada ser usinada. Cada linha do programa chamada de bloco, e estes blocos so

    executados seqencialmente. Nem todos os cdigos esto ainda sob controle da norma internacional

    ISO. Por isso, o mesmo cdigo pode ter um significado diferente dependendo do comando

    (Siemens, fanuc, Mach, etc.) ou da mudana de mquina (torno e fresa). A Tabela 6.1 fornece uma

    lista de caracteres que vo estar presentes em um programa CNC.

    MOVIMENTO COORDENADAS INCREMENTAIS

    PARTIDA META EIXO

    DE PARA X Z

    1 2

    2 3

    3 4

    4 5

    5 6

    6 7

    7 8

    8 9

    9 10

    MOVIMENTO COORDENADAS

    ABSOLUTAS

    PARTIDA META EIXO

    DE PARA X Z

    1 2

    2 3

    3 4

    4 5

    5 6

    6 7

    7 8

    8 9

    9 10

  • 73

    Tabela 6.1 Caracteres (siglas) presentes em um programa CNC

    CARACTERE Significado O Nmero do programa N Nmero da linha (bloco) G Funo preparatria X Movimento no eixo X Y Movimento no eixo Y Z Movimento no eixo Z I Distncia incremental paralela ao eixo X J Distncia incremental paralela ao eixo Y K Distncia incremental paralela ao eixo Z

    R Raio da trajetria da ferramenta/ Recuo da ferramenta no ciclo de desbaste - torno M Funo miscelnea H Altura da ferramenta T Nmero da ferramenta S Rotao do eixo-rvore F Avano

    U Profundidade de corte em X no raio /material deixado em X para acabamento - torno W Material deixado em Z para acabamento - torno P Nmero de um sub-programa

    ; ou # Fim de bloco

    Exemplo de um bloco: N20 G01 X20 Y30 Z2 F200 M03 S2000

    O fabricante de mquinas de usinagem Denford (comando Fanuc) traz em seus programas

    termos chamados de diretivas que so usados nos programas principalmente para auxiliar na gerao

    dos grficos de simulao, definir o dimetro e a altura das ferramentas.

    Exemplos:

    G21 [BILLET X100 Y90 Z20 Define o tarugo a ser usinado no sistema mtrico com 100 mm em X, 90 mm em Y e 20 mm em Z. [EDGMOVE X0 Y0 Define o deslocamento do zero pea; [TOOLDEF T2 D4 Define a ferramenta 2 com 4 mm de dimetro

    As funes G (preparatrias) e M (miscelneas) so funes que compem basicamente um

    programa CNC. As funes G definem mquina o que fazer preparando-a para executar

  • 74

    movimentos e reconhecer unidades de medida. As funes M funcionam como botes

    liga/desliga; a exemplo temos a funo M08 que tem a liga o refrigerante de corte e M09 que

    desliga. As Tabelas 6.2 e 6.3 mostram algumas funes G e M usadas regularmente em programas

    de usinagem CNC.

    Tabela 6.2 Funes Preparatrias (Funes G)

    CDIGO FUNO G00 Posicionamento rpido G01 Interpolao linear G02 Interpolao circular anti-horria (torre dianteira) G03 Interpolao circular horria (torre dianteira) G20 Sistema mtrico em polegadas G21 Sistema mtrico em milmetros G28 Retorno ao ponto de referncia (ponto de troca de ferramenta) G40 Cancela as funes G41 e G42 G41 Compensao do raio - ferramenta esquerda da pea G42 Compensao do raio - ferramenta direita da pea G71 Ciclo de desbaste em X G70 Cancela o ciclo de desbaste e chama o acabamento G81 Ciclo de furao G80 Cancela o ciclo de furao G90 Coordenadas absolutas G91 Coordenadas incrementais G94 Avano por minuto (fresadora) G95 Avano por rotao (fresadora) G96 Velocidade de corte constante G97 Rotao constante (torno) G98 Avano em mm/minuto (velocidade de avano) (torno) G98 Retorno posio inicial do ciclo de furao (fresadora) G99 Avano em mm/rotao (torno) G99 Retorno posio de referncia R no ciclo de furao (fresadora)

    Tabela 6.3 - Funes Miscelneas (Funes M)

  • 75

    A

    s funes G podem ser modais e no-modais. As funes modais, uma vez programadas,

    permanecem na memria do comando, valendo para todos os blocos posteriores. J as no-modais,

    todas as vezes que requeridas, devem ser programadas, ou seja, so vlidas somente nos blocos que

    as contm.

    FUNO G00: Posicionamento rpido. Os eixos movem-se para a meta programada com a maior velocidade de avano disponvel

    para cada modelo de mquina. A funo G00 modal e cancela as funes G1, G2, G3 e G73.

    FUNO G01: Interpolao linear com avano programvel. Com essa funo obtem-se movimentos retilneos com qualquer ngulo, atravs de

    coordenadas e com avano (F) pr-determinado pelo programador. Geralmente nos tornos CNC

    utiliza-se o avano em mm/ rotao, podendo tambm ser utilizado em mm/minuto.

    O avano um dado importante de corte e obtido levando-se em conta o material, a

    ferramenta e a operao a ser executada. A funo G1 modal e cancela as funes G0, G2, G3, e

    G73.

    FUNES: G2 E G3: Interpolar circular. Tanto G2 como G3 podem executar operaes de usinagem de arcos pr-definidos atravs de

    uma movimentao apropriada e simultnea dos eixos.

    Na programao de um arco deve-se observar as seguintes regras:

    O ponto de incio do arco a posio de incio da ferramenta;

    CDIGO FUNO M00 Parada programada M03 Ativa a rotao do eixo-rvore no sentido horrio M04 Ativa a rotao do eixo-rvore no sentido anti-horrio M05 Para a rotao do eixo-rvore M06 Troca automtica de ferramentas M08 Liga o fluido de corte M09 Desliga o fluido de corte M30 Finaliza o programa M98 Chama o subprograma M99 Encerra o subprograma e volta ao programa principal

  • 76

    Programa-se o sentido de interpolao circular (horria ou anti-horria) atravs dos cdigos G2 e G3;

    Juntamente com o sentido do arco programa-se as coordenadas do ponto final do arco X e Z e as funes I e K (coordenadas para o centro do arco) ,ou ento, a funo R (valor do raio)

    FUNO R: Definio do raio. possvel programar interpolao circular at 180 com o auxlio da funo R, definindo o

    valor do raio sempre com o sinal positivo.

    FUNES I e K: Coordenadas do centro do arco. As funes I e K definem a posio do centro do arco, no qual:

    I paralelo ao eixo X;

    K paralelo ao eixo Z.

    As funes I e K so programadas tomando-se coma referncia a distncia do centro do arco

    at a origem do sistema de coordenadas.

    Figura 6.6 - Funes I e K

    Z(+)

    K

    R

    X(+)

    Centro do arcoI

  • 77

    Notas:

    A funo I deve ser programada em dimetro. Caso o centro do arco ultrapasse a linha de

    centro deveremos dar o sinal correspondente ao quadrante.

    O sentido de execuo da usinagem do arco define-se em horrio ou anti-horrio, conforme

    as figuras abaixo:

    Figura 6.7 Funes G02 e G03 para torre traseira (quadrante positivo).

    G03 (ANTI-HORRIO)

    X+

    G02 (HORRIO)

    G02 (ANTI-HORRIO)

    G03 (HORRIO)

    X+

  • 78

    Figura 6.8 - Funes G02 e G03 para torre dianteira (quadrante positivo).

    Observao:

    Para o fresamento temos:

    EXEMPLO DE PROGRAMAO

    N30 G00 X21. Z81#

    N40 G1 Z80. F.25#

    N50 X24. Z78.5#

    N60 Z50.#

    N70 G2 X44. Z40. R10.#

    Ou

    N70 G2 X44. Z40. I44. K50.#

    N80 X50. Z25. #

    N90 X74.#

    N100 G3 X80. Z22. R3.#

    Ou

    N100 G3 X80. Z22. I74. K22.#

    N110 Z#

    Importante:

    Antes da execuo do bloco contendo a interpolao circular o comando verifica

    automaticamente o arco e, se for geometricamente impossvel a execuo, o comando para

    mostrando uma mensagem de erro. As funes G2 e G3 no so modais.

    50

    24

    1525

    80

    R10R3

    80

    1,5 x 45

    Z+

    X+

    G03

    G02

    X+

    Y+

  • 79

    6.4 - EXEMPLOS DE PROGRAMAS CNC

    Elabore um programa CNC para usinar as peas que se seguem:

    a)

    N10 O005

    N20 G21

    N30 [BILLET X19 Z50

    N40 G98

    N50 G28 U0 W0

    N60 M06 T0101

    N70 G97 S2500 M03

    N80 G00 X19 Z0.5

    N90 G71 U0.3 R0.25

    N100 G71 P110 Q200 U0.2 W0.2 F90

    N110 G00 X7 F70

    N120 G01 Z0

    N130 X9 Z-1

    N140 Z-6

    N150 G03 X12 Z-7.5 R1.5

    N160 G01 Z-12

    N170 G02 X16 Z-14 R2

    N180 G01 Z-22

    N190 X19 Z-31

    N200 G00 X19.5

    N210 G70 P110 Q200

    N220 M05

    N230 G28 U0 W0

    N240 M30

    R 2R 1,5

    1 x 45

    9 8 8 6

    1

    9

    1

    6

  • 80

    b) N10 O005

    N20 G21

    N30 [BILLET X19 Z50

    N40 G98

    N50 G28 U0 W0

    N60 M06 T01

    N70 G97 S2500 M03

    N80 G00 X19 Z0.5

    N90 G71 U0.3 R0.25

    N100 G71 P110 Q200 U0.2 W0.2 F90

    N110 G00 X3

    N120 G01 Z0 F70

    N130 X7 Z-2

    N140 Z-5.5

    N150 G03 X11 Z-7.5 R2

    N160 G02 X16 Z-10 R2.5

    N170 G01 Z-15

    N180 X18.7 Z-18

    N190 Z-30

    N200 G00 X19.5

    N210 G70 P110 Q200

    N220 M05

    N230 G28 U0 W0

    N240 M30

    2x45

    R 2.5R 2

    12 53 10

    18.

    7

    16

  • 81

    c)

    N10 O0011 N20 G21 N30 [BILLET X76 Y50 Z20 N40 [TOOLDEF T04 D10 N50 [TOOLDEF T03 D6 N60 [TOOLDEF T08 D8 N70 G91 G28 X0 Y0 Z0 N80 M06 T04 N90 G43 H04 N100 G90 G00 X-7 Y0 Z3 S2500 M03 N110 Z-0.95 N120 G01 X0 F120 N130 X76 Y50 N140 X83 N150 Z-1.9 N160 X76 N170 X0 Y0 N180 G00 Z5 M05 N190 G91 G28 X0 Y0 Z0 N200 M06 T08 N210 G43 H08 N220 G90 G00 X-6 Y24 Z 3 S2500 M03 N230 Z-0.8 N240 G01 X0 F120 N250 G03 X26 Y50 R26 N260 G01 Y56 N270 Z-1.6 N280 Y50 N290 G02 X0 Y24 R26 N300 G00 Z5 N310 X50 Y-4 N320 Z-0.8 N330 G01 Y0 F120 N340 G02 X76 Y26 R26 N350 G01 X82 N360 Z-1.6 N370 X76 N380 G03 X50 Y0 R26 N390 G00 Z5 M05 N400 G91 G28 X0 Y0 Z0 N410 M06 T03 N420 G43 H03 N430 G90 G00 X8 Y42 Z5 S2500 M03 N440 G99 G81 X8 Y42 Z-1.5 R2 F70 N450 X38 N460 Y8 N470 X68 N480 G91 G80 G28 X0 Y0 Z0 M05 N490 M30

    Canal A

    Canal C

    8

    76

    50Canal B

    830

    8 30

    R 26 (mdio)

    4 FUROS

    8

    Dados da pea:

    Canais A e C: largura 8 mm e profundidade 1.6 mm;

    Canal B: largura 10 mm e profundidade 1.9 mm; Quatro furos de 6 mm e profundidade 1.5 mm; O material da pea alumnio e o da ferramenta

    ao-rpido;

    Ferramentas a serem usadas: o Fresa de topo de 10 mm (T04); o Fresa de topo de 6 mm (T03); o Fresa de topo de 8 mm (T08).

  • 82

    d) N10 O0013 N20 G21 N30 [BILLET X76 Y50 Z20 N40 [TOOLDEF T04 D10 N50 [TOOLDEF T03 D6 N60 [TOOLDEF T08 D8 N70 G91 G28 X0 Y0 Z0 N80 M06 T04 N90 G43 H04 N100 S2500 M03 N110 G90 G00 X-7 Y5 Z3 N120 Z-0.95 N130 G01 X0 F120 N140 G03 Y45 R20 N150 G01 X-7 N160 Z-1.9 N170 X0 N180 G02 Y5 R20 N190 G00 Z5 N200 Y5 X83 N210 Z-0.95 N220 G01 X76 F120 N230 G02 Y45 R20 N240 G01 X83 N250 Z-1.9 N260 X76 N270 G03 Y5 R20 N280 G00 Z05 M05 N290 G91 G28 X0 Y0 Z0 N300 M06 T03 N310 G43 H03 N320 S2500 M03 N330 G90 G00 X20 Y25 Z3 N340 Z-0.75 N350 G01 X56 F120 N360 Z-1.5 N370 X20 N380 G00 Z5 M05 N390 G91 G28 X0 Y0 Z0 N400 M06 T08 N410 G43 H08 N420 G90 G00 X7.5 Y25 Z5 S2500 M03 N430 G99 G81 X7.5 Y25 Z-1.5 R2 F75 N440 X38 Y40 N450 Y10 N460 Y25 X68.5 N470 G91 G80 G28 X0 Y0 Z0 M05 N480 M30

    4 FUROS

    Canal B

    Canal A Canal C

    10

    7.5 30,5

    76

    5050

    Dados da pea:

    Canais A e C: largura 10 mm e profundidade 1.9 mm; Canal B: largura 6 mm e profundidade 1.5 mm; Quatro furos de 8 mm e profundidade 1.7 mm; O material da pea alumnio e o da ferramenta ao-rpido; Ferramentas a serem usadas:

    o Fresa de topo de 10 mm (T04); o Fresa de topo de 6 mm (T03); o Fresa de topo de 8 mm (T08).

  • 83

    6.5 - EXERCCIOS PROPOSTOS

    Elabore um programa CNC para usinar as peas abaixo:

    a)

    Consideraes:

    Ferramenta de metal-duro; O material da pea ao ABNT 1020; A pea no faceada; Uso de fluido de corte.

    R 1

    R 2,5

    5 10 89 3

    16

    18

    ,7

    1

    2

  • 84

    b)

    Consideraes: Os materiais das ferramentas so de ao-rpido e o da pea bronze; As su