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MOVIMENTOS E GRANDEZAS NO PROCESSO DE USINAGEM COM
DESTAQUE PARA OPERAÇÃO DE FURAÇÃO E OPERAÇÃO DE
APLAINAMENTO.
Acadêmico:
Árlei Huebra Póvoa
Disciplina: Usinagem dos materiais
GRUFAB / Departamento de Engenharia Mecânica
São João del-Rei, 26 de abril de 2009
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Sumário
1- INTRODUÇÃO .................................................................................................................................... 3
2- REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .................................................................................................................. 4
3- RESULTADOS E DISCUSSÕES ........................................................................................................... 10
4- CONCLUSÕES ................................................................................................................................... 10
5- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................................................... 11
Resumo
Este trabalho aborda as principais características dos movimentos e grandezas nas
operações de furação e aplainamento. Tais operações são muito comuns, e de suprema
importância na usinagem dos materiais, principalmente a operação de furação, que junto
com o torneamento formam uma grande parcela nos processos mais utilizados na
usinagem. No estudo das operações serão definidas as principais grandezas de corte e
como estas sofrem variações de acordo com a máquina e com, principalmente a
ferramenta.
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1- INTRODUÇÃO Nos dias atuais, a cada dia se tem alguma nova tecnologia usada na obtenção de
produtos industrializados, mas os conceitos fundamentais continuam os mesmos, como por
exemplo, os movimentos e grandezas nos processos de usinagem. Podemos perceber que
na história da humanidade, os princípios de todos os processos são muito antigos e que são
aplicados desde que o homem começou a fabricar suas ferramentas, mesmo elas sendo
completamente rudimentares. A constante evolução nos fez chegar ao ponto de qualificar e
quantificar, respectivamente, movimentos e grandezas nos processos de usinagem. Neste
trabalho será feita uma abordagem dos movimentos e grandezas com destaque nas
operações de furação e de aplainamento.
Segundo AGOSTINHO et al, (2004) furação é o processo de usinagem destinado à
obtenção de furos, geralmente cilíndricos, numa peça com auxílio de uma ferramenta,
geralmente multicortante. Já o aplainamento é definido como o processo mecânico de
usinagem usado quando se deseja obter superfícies planas, geradas por um movimento
retilíneo alternativo da peça ou da ferramenta.
O movimento de corte é o movimento entre a ferramenta e a peça que, mesmo sem
a ocorrência do movimento de avanço, provoca a remoção de cavaco com apenas uma
rotação da ferramenta.
O movimento de avanço juntamente com o movimento de corte, possibilita a
retirada contínua ou repetida do cavaco da peça.
O movimento efetivo é o movimento a partir do qual resulta o processo de
usinagem.
Os movimentos acima citados correspondem aos movimentos ativos do processo,
ou seja, os movimentos que promovem a remoção de material. Já os movimentos passivos
ocorrem sem a retirada de material, são eles os movimentos de ajuste, correção,
aproximação e recuo. Tanto os movimentos ativos e passivos são de grande importância na
usinagem, pois a eles estão associados tempos que, somados, resultam no tempo total de
fabricação.
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2- REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Operação de furação O processo de furação é um dos processos de usinagem mais utilizados na indústria
manufatureira (DINIZ et al, 2008). Na maioria das vezes, as peças têm de ser furadas em
cheio, ou seja, remoção de todo o material compreendido no volume de furo final na forma
de cavaco, ou terem seus pré-furos alargados pelo processo de furação, como pode ser
observado na Figura 1 abaixo.
Figura 1 - Furação em cheio e furação com pré-furo. (AGOSTINHO et al, 2004)
Num processo de furação a ferramenta ou a peça giram e, simultaneamente, a
ferramenta ou a peça se deslocam segundo uma trajetória retilínea coincidente ou paralela
ao eixo principal da máquina. Os movimentos de corte, avanço e efetivo pode ser visto
claramente na Figura 2.
Segundo AGOSTINHO et al, (2004), cerca de 20% das máquinas-ferramentas
existentes são furadeiras, o que evidencia a posição de destaque que o processo de furação
ocupa dentro dos processos de usinagem.
O processo de furação não evoluiu tanto quanto as ferramentas utilizadas no
torneamento e no fresamento. Tal atraso tem diversas razões, mas o principal é o diâmetro
dos furos. Uma broca de 10 mm de diâmetro, para ser utilizada com velocidades
compatíveis com o metal duro (VC em torno de 200m/min), precisaria de uma rotação da
ordem de 6400 rpm, muito alta para as máquinas furadeiras convencionais (DINIZ et al,
2008).
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Figura 2 – Direção dos movimentos de corte, de avanço e efetivo na furação (DINIZ et al, 2008).
A ferramenta mais empregada na furação é a broca helicoidal de aço rápido, que
pode ser com ou sem cobertura de nitreto de titânio. Apesar de todos os esforços no sentido
de aumentar o rendimento da operação de furação, as brocas helicoidais constituem
atualmente o gargalo de qualquer tipo de usinagem, exigindo freqüentemente a redução da
velocidade de corte das ferramentas de tomo, quando operam em maquinas automáticas
(AGOSTINHO et al, 2004). Além disso, a broca helicoidal não permite obter bons
acabamentos superficiais nem boas tolerâncias dimensionais devido a sua flexão durante o
processo, sendo assim freqüentemente a necessidade de se realizar uma operação de
acabamento nos furos. Esses processos podem ser, por exemplo, alargamento,
mandrilamento, brochamento ou retificação interna.
A broca helicoidal, basicamente, pode ser dividida em três partes: haste, que é a
parte que fica presa à máquina, pode ser cilíndrica ou cônica; o corpo é a parte que serve
de guia e corresponde ao comprimento útil da ferramenta; e a ponta que é a extremidade
cortante da ferramenta, que forma um ângulo de ponta (σ) entre as duas arestas principais
de corte, seu valor é normalmente 118º. Podemos ver na Figura 3 a ponta (1), o corpo (2) e
a haste (3).
As grandezas de corte no processo de furação são aquelas que devem ser ajustadas
na máquina, direta ou indiretamente, para a retirada do cavaco (CASTILLO, 2005)
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Figura 3 - Broca helicoidal (CASTILLO, 2005)
Segundo PAIVA (1986), velocidade de corte (VC) é a velocidade instantânea do
ponto de referência da aresta cortante, segundo a direção e sentido de corte.
Onde: = diâmetro da broca [mm];
rotações por minuto [rpm].
Pode-se perceber que a velocidade de corte está diretamente relacionada com o
diâmetro do furo e com a rotação da ferramenta.
O avanço é o percurso linear por revolução numa direção paralela ou
coincidente com o eixo do furo (FERRARESI, 1977). O aumento do avanço facilita a
quebra e, conseqüentemente, a remoção do cavaco (DINIZ et al, 2008).
A profundidade de corte é a profundidade de penetração do gume principal,
medida perpendicularmente ao plano de trabalho. Na furação em cheio, corresponde à
metade do diâmetro da broca. (Figura 4) (DINIZ et al, 2008).
A largura de usinagem é a largura do cavaco a ser retirado. A largura é medida
na superfície de corte, segundo a direção normal à direção de corte (CASTILLO, 2005).
Onde: = diâmetro da broca [mm];
= ângulo da ponta da ferramenta [graus].
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Figura 4 - Largura e profundidade de corte na furação (CASTILLO, 2005).
A espessura de usinagem é proporcional ao avanço e é medida
perpendicularmente ao gume.
Onde: = ângulo da ponta da ferramenta [graus];
avanço da ferramenta [mm].
Operação de aplainamento
Aplainamento é o processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de
superfícies planas, geradas por um movimento retilíneo alternativo da peça ou da
ferramenta. Tanto a máquina quanto o ferramental de uma operação de aplainamento são
relativamente baratos, mas é uma operação lenta, o que faz com que ela não seja muito
utilizada na produção seriada, e sim na fabricação de pequenos lotes de peças
(AGOSTINHO et al, 2004).
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Um fato que leva a operação de aplainamento ter um custo menor é porque as
ferramentas possuem somente uma aresta de corte, mas por outro lado, devido ao corte ser
feito em um único sentido, o curso de retorno da ferramenta é um tempo perdido.
O aplainamento apresenta grandes vantagens na usinagem de réguas, bases, guias e
barramentos de máquinas, porque a passada da ferramenta é capaz de retirar material em
toda superfície da peça (SENAI/ES, 1999). O aplainamento pode ser horizontal ou vertical.
Um exemplo de aplainamento é mostrado esquematicamente na Figura 5.
Figura 5 – Exemplo de movimentos no aplainamento (SENAI/ES, 1999)
Basicamente, existem dois tipos de ferramentas para o aplainamento, são as de
desbaste e as de alisar. Há ainda ferramentas específicas, como as de ranhura, de ponta
voltada, etc.
O movimento de corte no aplainamento é realizado pela ferramenta, e a ele está
relacionada a velocidade de corte.
Onde: = percurso da ferramenta [mm];
número de golpes por minuto.
O curso da ferramenta é dividido no curso útil, no qual há a remoção de cavaco, e o
curso de recuo, no qual a ferramenta volta a sua posição inicial. Os dois cursos constituem
o curso duplo, como mostrado na Figura 6.
Para garantir que toda a extensão da peça foi usinada usa-se fazer com que a
ferramenta ultrapasse um pouco o comprimento da peça , chamado de comprimento do
curso ulterior , e após o recuo, faz-se com que a ferramenta recue um pouco mais do
que o comprimento da peça , sendo essa distância a mais de recuo chamada de
comprimento de curso anterior . Geralmente usa- se = 20 mm e 10 mm.
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Figura 6 - Curso duplo (VIANNA, 2002).
A largura total a ser percorrida na usinagem é indicada por , a largura da peça
em si é indicada por . A largura anterior e ulterior é o espaço transversal antes e
depois da peça. Usualmente 5 mm. Assim:
Denomina-se a velocidade de corte corresponde à velocidade na qual há a remoção
do cavaco, ao movimento de recuo associamos a velocidade de recuo . Com isso
podemos definir o tempo do curso útil e o tempo de recuo ).
Se os tempos estiverem determinados, pode-se obter o número de cursos duplos (
que serão necessários no aplainamento.
Onde: avanço [mm].
No aplainamento o movimento de avanço produz a espessura do cavaco. No
aplainamento horizontal, a peça é movida contra a ferramenta, já no vertical a ferramenta é
movida contra a peça.
Movimento de ajustamento é o movimento no qual se determina a espessura do
cavaco. É determinado no aplainamento horizontal, geralmente, mediante deslocamento da
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ferramenta em altura e no aplainamento vertical, por deslocamento lateral da peça que se
trabalha.
3- RESULTADOS E DISCUSSÕES
A intenção deste trabalho foi reafirmar as características básicas principais nas
operações de furação e de aplainamento, como os movimentos e as velocidades associadas
aos processos. Os resultados encontrados se equivalem àqueles encontrados na literatura, o
que já era de se esperar, por se tratar de um tema bastante estudado e no qual seus
princípios continuam os mesmos.
4- CONCLUSÕES
O estudo dos movimentos e grandezas nas operações de furação e de aplainamento
leva a concluir que estes são processos de alta importância para usinagem, principalmente
o processo de furação que é um dos mais usados.
Pode-se perceber que a plaina vem perdendo seu espaço nas grandes indústrias,
pois são necessárias produções cada vez maiores e com mais qualidade e o aplainamento é
uma operação lenta. Uma alternativa é o processo de fresamento, que corta continuamente.
Mas a plaina ainda é bastante usada em pequenos ramos da engenharia, por ser uma
máquina prática, de fácil manuseio e baixo custo para operação. Ela é mais usada em
oficinas e pequenas indústrias.
As operações de furação com brocas helicoidais, que é a mais utilizada, não
permitem um bom acabamento superficial nem boas tolerâncias dimensionais, tendo assim
a necessidade de uma operação de acabamento do furo, fazendo assim crescer o tempo
gasto para usinagem. A furação pode ser executada com outras ferramentas, que resultam
em operações mais precisas e mais rápidas, mas não são largamente usadas, pois são
específicas para furos profundos e necessitam de máquinas especiais para sua execução.
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5- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AGOSTINHO, O. L.; VILELLA, R. C.; BUTTON, S. T. Processos de fabricação e
planejamento de processos. Campinas: UEC, 2004. 98 p. Disponível em:
< www.ebah.com.br/apostila-pdf-pdf-a873.html>. Acesso em: 21 de março de 2009.
CASTILLO, W. J. G. Furação profunda de ferro fundido cinzento GG25 com
brocas de metal-duro com canais retos. Florianópolis: UFSC, 2005. 134 p.
Disponível em: <www.tede.ufsc.br/teses/PEMC0867.pdf >. Acesso em 19 de abril de
2009.
DINIZ, A. E.; MARCONDES, F. C.; COPPINI, N. L. Tecnologia da usinagem dos
materiais. 6.ed. São Paulo: Artliber Editora, 2008. 262 p.
FERRARESI, D. Fundamentos da usinagem dos metais. São Paulo: Edgard
Blücher, 1977, 751 p.
PAIVA, C. M. S. Princípios de usinagem – Produção mecânica. São Paulo:
Nobel, 1986. 136 p.
SENAI/ES. Mecânica – Processos de fabricação. Vitória, 1999. 48 p.
VIANNA, F. D. Prática de oficina. Porto Alegre: UFRS, 2002. 25 p. Disponível
em: < www.em.pucrs.br/~filipi/pdfs/oficina.pdf >. Acesso em 22 de abril de 2009.
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