Dispositivo de Fixacao para Usinagem CNC 4 Eixos - Projeto e Construcao

Gest Tecnol Inov Vol v n AAAA ISSN 25953370 Página 1 de 21 Projeto e construção de dispositivo de fixação para usinagem Lucas Pacheco da Silva lucaspads1hotmailcom UniOpet RESUMO Neste artigo tratase do projeto de um dispositivo de fixação sendo desenvolvido especificamente para usinagem das peças Corpo Central e Tubo Guia ambas peças são utilizadas para a montagem da máquina de bobinagem e insolação da empresa Statomat Os mesmos serão usinados na fresadora CNC 4º eixo através de operação de fresamento com a pretensão de reduzir o tempo de usinagem e problemas referente a fixação irregular existentes atualmente Para tanto são definidos e analisados os requisitos do cliente para o desenvolvimento de um dispositivo de fixação que opere com integridade Após estudo e elaboração do projeto será desenvolvido o protótipo do dispositivo que após realização de diversos será comprovado uma redução significativa no tempo de preparação das peças a serem usinadas e tam bém atender a solicitações da empresa PALAVRAS CHAVES Usinagem tempo precisão fresamento fixação e dispositivo Design and construction of fixture for machining ABSTRACT In this article it is about the design of a fastening device being developed specifically for machining the parts Central Body and Guide Tube both parts are used for the assembly of the winding machine and insulation of the company Statomat They will be used on the 4th axis CNC milling machine through a milling operation with the aim of reducing machining time and problems related to irregular fixing that currently exist To this end customer requirements are defined and analyzed for the development of a fastening device that operates with integrity After study and elaboration of the project the prototype of the device will be developed which after carrying out several tests will prove a significant reduction in the preparation time of the parts to be machined and also meet the companys requests KEYWORDS Machining Time precision milling fixture and device Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 2 de 21 1 INTRODUÇÃO A usinagem tem papel extremamente importante no cenário da indústria ante a sua enorme capacidade de fabricação mecânica ABIMAQ e Vertex apontam para uma previsão otimista no aumento da demanda do mercado para empresas de usinagem principalmente de correndo das necessidades do setor de máquinas e equipamentos ABIMAQ 2018 e Ver tex2019 A repentina e abundante demanda dos métodos de fabricação gerou alguns desafios em paralelo acarretando competitividade entre companhias ainda mais acirrada e estimulando o desenvolvimento de novos dispositivos de fixação A elaboração destes novos dispositivos veio justamente com a finalidade de que algumas especificações tais como produzir peças dentro de especificações de forma tamanho e acaba mento ao menor custo possível sejam garantidas e ainda favoreçam às empresas com produti vidade qualidade das peças e competitividade no mercado atual Machado 2009 A gama de produtos existentes tem gerado desafios constantes às empresas de usinagem porém também tem propiciado crescimento e lucratividade para as mesmas as quais se adaptam facilmente às exigências do cliente entregando resultados no prazo estipulado e com a quali dade almejada É com base nessas exigências de mercado quanto à produtividade eficiência e qualidade que este trabalho propõe o estudo e desenvolvimento de um dispositivo de fixação para usina gem na fresadora CNC Controle Numérico Computadorizado que possa atender aos requisitos da empresa Statomat Maquinas Especiais 2 REVISÃO DA LITERATURA Definese usinagem como um processo mecânico que confere à peça forma dimensões ou acabamento superficial através da remoção de cavacos podendo ainda ser uma combinação de todas essas operações buscandose atender às especificações solicitadas pelo cliente a fim de satisfazer suas necessidades de forma integral Valim 2018 Ainda segundo o autor citado durante a operação de usinagem uma ferramenta de corte desliza sobre a superfície do material resultando na remoção do material em forma de cavaco o que proporciona uma nova forma à peça que está sendo usinada A Figura 1 ilustra um pro cesso de usinagem em um torno CNC vertical Figura 1 Processo de usinagem torno CNC Fonte Autoria própria Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 3 de 21 As principais operações de usinagem são torneamento serragem mandrilhamento aplai namento e retificação Chiaverini 1986 No presente projeto entendese como elementar para o seu desenvolvimento o Fresa mento 21 FRESAMENTO A operação de fresamento caracterizase pelo movimento de corte proporcionado pela rotação da fresa ao redor de seu eixo ou seja o movimento de avanço geralmente é realizado pela peça que está fixa em algum dispositivo sendo inevitável que a mesma passe por uma ferramenta giratória que removerá material excedente para que se tenha ao término a peça nas dimensões desejadas Diniz 2008 Uma das vantagens de utilizar a operação de fresamento é a possibilidade de usinar su perfícies que apresentem qualquer orientação uma vez que tanto a peça quanto a ferramenta podem ser movimentadas em mais de uma direção ao mesmo tempo proporcionando muitas vantagens Chiaverini 1986 211 Tolerância dimensional e geométrica Devido a uma série de fatores nos processos de usinagem todas as peças fabricadas apre sentam uma variação de seu dimensional portanto é quase impossível obter os valores nomi nais Para que essas peças não sejam consideradas incompatíveis é fundamental o uso de tole râncias dimensionais durante a montagem de um conjunto por exemplo o que requer um projeto bastante criterioso devendose classificar as tolerâncias em duas categorias dimensional e ge ométricas Medeiros et al2018 Tolerância dimensional pode ser conceituada como a tolerância de valores dimensionais que permitem a peça estar apta ao uso Já a tolerância geométrica conceituase como aquela que inclui tolerâncias de forma posição e orientação que caso não estejam conformes podem in terferir na montabilidade de um produto com tolerâncias mais restritas 22 PARÂMETROS DE CORTE Os parâmetros de corte são empregados para maximizar a qualidade e produtividade do produto garantir o máximo da vida útil da ferramenta preservar o bom funcionamento do equi pamento e segurança no processo Dentre outros benefícios o correto uso dos parâmetros de corte propicia especialmente a redução dos custos de fabricação Neste sentido classifica como os principais parâmetros a velocidade de corte a velocidade de avanço o tempo de corte a potência e o torque Valim 2018 A velocidade de corte é dada pela velocidade linear relativa entre a aresta de corte da ferramenta e a superfície da peça a ser usinada e é o principal parâmetro que influencia na vida útil da ferramenta Valim 2018 Grande parte dos fabricantes de ferramenta fornecem em seus catálogos a velocidade de corte em relação à dureza do material usinado e o tipo de ferramenta empregado na usinagem A velocidade de avanço diferentemente da velocidade de corte é determinada pelo pro duto entre a distância percorrida ou avanço da ferramenta rotação da peça e número de dentes da ferramenta Tal parâmetro está diretamente relacionado ao acabamento final da peça Valim 2018 Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 4 de 21 221 Tempo de corte O tempo de corte é a razão entre o comprimento de determinada peça a ser usinada e a velocidade de avanço da ferramenta É possível calcular o tempo decorrente de corte de uma peça para a condição de um processo de usinagem que apresente uma velocidade de avanço constante Valim 2018 A potência líquida PC tratase da capacidade da máquina que fornece a potência para as arestas de corte para efetuar a operação de corte Ao selecionar os dados de corte deve ser considerado a eficiência que a máquina que será usada Sandivik 2017 23 FERRAMENTAS DE CORTE As ferramentas de corte são amplamente utilizadas no mundo da usinagem e tem como função a remoção de material de uma determinada peça de modo a garantir uma nova forma ao produto Valim 2008 Atualmente existe uma infinidade de ferramentas de corte contemplando várias caracte rísticas que devem ser selecionadas em conformidade com fatores como o material a ser usi nado o processo de usinagem a condição da máquina operatriz a forma e dimensão da ferra menta o custo do material da ferramenta as condições de usinagem e as condições da operação Diniz 1999 3 METODOLOGIA Para que os processos de usinagem e operações de transformações mecânicas sejam exe cutados é necessário que a peça a ser processada esteja adequadamente fixada Assim quando aplicado um esforço sobre ela esta não se movimente garantindo que o processo seja realizado corretamente Para que isso ocorra são utilizados dispositivos de fixação os quais bloqueiam os movi mentos tanto de translação quando de rotação da peça Muitos dispositivos já fazem parte do nosso cotidiano Nos lares temse exemplos como parafusos maçanetas grampo de roupa etc Em oficinas morsas sargentos alicates de pressão e na indústria utilizase dispositivos pneu máticos e hidráulicos com grande capacidade de pressão para fixar as peças Os dispositivos devem seguir os critérios de rigidez repetibilidade e fácil preparação Neste sentido em se tratando da rigidez a pressão exercida na peça deve ser suficiente para que os movimentos sejam bloqueados evitando o deslocamento indesejado assim como para que o dispositivo possa absorver as vibrações e as tensões sejam compensadas com as variações di mensionais da peça bruta Cassaniga 2009 A repetibilidade deve ser assegurada para que todas as peças sejam fixadas de maneira uniforme após a troca e por fim a fácil preparação devese a uma maneira simplificada do operador alternar as peças usinadas com as peças brutas reduzindo o tempo de usinagem e o custo da operação 31 REQUISITOS Antes de fabricar o dispositivo para a empresa Statomat verificouse a indispensabilidade de alguns requisitos Assim para efeitos de estudos foram atribuídas pontuações para cada requisito mediante opinião dos consultados de acordo com graus de importância para o pro cesso de produção Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 5 de 21 311 Requisito da empresa Como a produção do dispositivo do presente estudo será restrita à empresa Statomat antes a indisponibilidade de contato com outros fabricantes nacionais foram levantados os requisitos principais de um equipamento Com base em pesquisas internas bem como de opinião realizadas com funcionários operadores de máquinas e coordenadores obtiverase os seguintes requisitos de projeto Quadro 1 Quadro 1 Requisito da Empresa Fonte Autoria própria Desta forma considerando os requisitos acima listados necessários alguns esclarecimen tos ante suas peculiaridades A proteção contra danos surge uma vez que em se tratando do parafuso para fixar não pode haver nenhum tipo de dano à peça não somente por questões estéticas mas principalmente pela possibilidade de comprometimento do funcionamento do produto A fixação adequada pois o dispositivo deve ser capaz de garantir a repetibilidade de fi xação das peças mantendoas sempre na posição independente da forma que o operador posi cionar no momento da troca Correlacionado com todos os demais requisitos a segurança é indispensável pois não havendo uma fixação perfeita e qualidade do dispositivo as peças podem soltarse a uma grande velocidade causando danos no centro de usinagem e principalmente no operador A precisão decorre da necessidade de que sejam produzidas peças com a tolerância exi gida devendo o dispositivo garantir a exatidão no processo de usinagem afastando o risco de inutilização do componente caso falhe Um dispositivo que seja de simples funcionamento reduz o tempo necessário pelo opera dor para ajustar a peça a ser usinada assim a facilidade de manuseio tornase imprescindível Como previsível o custo também figura entre os requisitos apresentados assim o dispo sitivo deve ser simplificado para reduzir o tempo de produção e consequentemente aumentar o lucro do fabricante e reduzir o preço para o cliente Por fim com máquinas trabalhando inin terruptamente durante 2 turnos caso um dispositivo venha a apresentar algum defeito o custo durante a troca ou reparo é muito alto portanto a vida útil sobrevém figurando entre as demais condições Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 6 de 21 312 Requisito de Produto Considerando os requisitos da empresa acima por traduzirem a qualidade final esperada dos produtos os requisitos do produto listado na Quadro 2 estão alinhados com os mesmos para que se garanta o objetivo almejado Quadro 2 Requisito de Produto Fonte Autoria própria 32 TIPOS DE FIXAÇÃO Existem diferentes formas de fixar um elemento em uma posição específica para que isso seja possível são utilizados mecanismos por acionamento elétrico manual e hidráulico sendo os dois últimos citados os mais utilizados na indústria de usinagem No acionamento manual utilizase de grampos e fusos e caracterizase pela aplicação do princípio da alavanca e atrito possibilitando assim aumentar a carga de aperto no dispositivo Vejase abaixo Figura 4 exemplificações de acionamentos manuais ilustrados por um grampo rápido grampo com parafuso e morsa respectivamente Figura 1 Exemplos de fixações manuais Fonte Adaptado de imal 2023 Na fixação hidráulica Figura 5 utilizasse atuadores hidráulicos que segundo Parker 2019 convertem a energia hidráulica em energia mecânica e tem muita utilização na indús tria em geral esse equipamento é empregado nos sistemas de articulação de diversas máqui nas Desta forma valendose de óleo sob pressão é possível que sejam atingidos elevados níveis de força os quais seriam impossíveis através de dispositivos manuais Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 7 de 21 Assim não obstante o custo elevado do método empregado a durabilidade e confiabili dade deste aparato são contrapartidas que compensam o alto investimento Figura 2 Exemplos de grampos articulados Fonte Adaptado de ROEMHELD 2023 Os blocos Manifold têm por finalidade interligar elementos de acionamento hidráulico sem a necessidade de mangueiras tratandose de bloco composto por um conjunto de válvulas e que visando facilitar a manutenção do elemento o mesmo poderá ser composto por diversos blocos menores 33 DISPOSITIVO DE FIXAÇÃO PARA CENTRO DE USINAGEM O presente trabalho pretende apresentar projeto um dispositivo de fixação manual sendo desenvolvido especificamente para usinagem das peças Corpo Central zentrierteile e Tubo guia fuehrungsrohr Assim o dispositivo de fixação é utilizado em centro de usinagem vertical de 4 eixos através de operação de fresamento com pretenção de consequente redução do tempo de troca de produto e problemas referentes a má fixação existentes atualmente e excesso de tempo de usinagem 331 CORPO CENTRAL O objeto de estudo do presente projeto ferramenta de isolar apresentado na Figura 6 Figura 6 Exemplo do conjunto montado Fonte Statomat 1998 Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 8 de 21 O corpo central indicado na Figura 7 é responsável por realizar o movimento dos porta punção que resultam na inserção do isolante interno na parte interna do estator Figura 7 Peça Corpo Central Fonte Autoria própria 332 Tubo guia O objeto de estudo do presente projeto conjunto de bobinagem apresentado na Figura 8 Figura 8 Conjunto de bobinagem Fonte Statomat 1998 Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 9 de 21 O tubo guia indicado na Figura 9 é responsável fixar a ferramenta Figura 9 Tubo guia Fonte Autoria própria 333 CENÁRIO ATUAL Atualmente a empresa utiliza dispositivos de fixação manuais em fresadora ferramentei ras convencionais Assim o operador com uso de uma chave sextavada aperta parafusos que garantem a estabilidade da peça e possibilitam a usinagem de apenas um item por vez As peças a serem usinadas são dispostas na posição conforme Figura 10 e 11 Figura 10 Corpo central Fonte Autoria própria Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 10 de 21 Figura 11 Tubo guia Fonte Autoria própria Como a empresa vem produzindo uma quantidade significativa de corpo central e tubo guia por ano foi detectada a necessidade de diminuir o tempo de usinagem das peças e melhora na qualidade Através de observações e crono análises constatouse que o tempo usinar cada peça corpo central na fresadora convencional é de aproximadamente 3 horas e que tempo de preparo da máquina é de 30 minutos e seu dispositivo tem peso total de 1900 kg sendo assim o tempo de preparo atual é equivalente a 17 do tempo total da operação Assim para garantir o torque de aperto necessário para fixar os parafusos o operador utiliza um tubo como prolon gador de alavanca na chave sextavada Para tubo guia constatouse que o tempo usinar cada peça corpo central na fresadora convencional é de aproximadamente 20 minutos para desbaste e 1 hora e 10 minutos para acabar e que tempo de preparo da máquina é de 30 minutos sendo assim o tempo de preparo atual é equivalente a 33 do tempo total da operação Assim para garantir o torque de aperto necessá rio para fixar as castanhas o operador utiliza um tubo como prolongador de alavanca na chave allen que para ambos casos ocorre de a ferramenta cair dentro da máquina ou no chão atra sando ainda mais o processo 334 OPERAÇÕES DE USINAGEM As operações são classificadas como operação 10 20 e 30 considerando sempre após o torneamento de ambas Seguindo a sequência em que a peça necessita moverse de posição de fixação para ser usinada Fresamento corpo central Utilizando um tarugo de alumínio B 51S T6 Ø8890 x 7000 mm como base de matéria prima será realizada a operação de torneamento da peça onde será obtido o elemento inicial para o desenvolvido de dispositivo de fixação que viabilize as operações de fresamento neces sárias na peça ilustrada na Figura 11 Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 11 de 21 Figura 11 Operação de torneamento Fonte Autoria própria Na sequência a próxima etapa é o realizar furações Ø8H7 x 1200 mm que terá função travar a peça para que a mesma não gire sob o dispositivo classificada como operação 10 Fi gura 12 para realizar está operação a peça será fixada com lachas sobre a mesa da fresadora CNC Posteriormente o será fixado a dispositivo no 4º da máquina Figura 13 e em seguida a peça para realizar o fresamento na lateral da peça com ferramenta woodruff com Ø 3000 mm na operação 20 Figura 14 Figura 13 Fresadora CNC 4º eixo Fonte Autoria própria Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 12 de 21 Figura 14 Operação de fresamento 20 Fonte Autoria própria Com a peça ainda fixada no dispositivo será realizado a operação 30 que é furações Ø1050 mm para roscas M10x15x15d M10 helicoil ou roscas postiças conforme figura 14 Fresamento tubo guia Utilizando um tarugo de AÇO VM40 Ø3800 x 39600 mm como base de matéria prima será realizada a operação de torneamento da peça onde será obtido o elemento inicial para o desenvolvido de dispositivo de fixação que viabilize as operações de fresamento necessárias na peça ilustrada na Figura 15 Obs Devido as tolerâncias de 002 mm de diâmetros concêntricos nessas peças será realizado um desbaste e a mesma será enviada para retifica cilíndrica Figura 15 Operação de torneamento Fonte Autoria própria Na sequência a próxima etapa é o realizar desbaste no canal de 1000 D10 x 12000mm Figura 16 deixando o mesmo com 100 mm de sobre metal Para realizar essa operação 10 será fixado o dispositivo Figura 17 no 4º eixo da fresadora CNC e com a fresa de topo Ø600 mm será desbastado o canal mencionado Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 13 de 21 Figura 17 Cota do canal 1000 D10 mm Fonte Statomat 1998 Figura 17 Operação de fresamento 10 Fonte Autoria própria Na operação 20 a peça será enviada para retifica cilíndrica e retornará semelhante a Figura 18 com os diâmetros externos acabados e concêntricos conforme solicitado Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 14 de 21 Figura 18 Operação Retifica cilíndrica Fonte Autoria própria Na terceira operação classificada como operação 30 consiste em uma usinagem de 4º eta pas para atender toda a solicitação da figura 19 sendo elas Figura 19 Desenho da peça acabada Fonte Statomat 1998 Primeiro passo após fixar peça no dispositivo e zerar a mesma onde foi desbas tado o canal 10D10 x 12000mm com uma ferramenta esférica metal duro com Ø800mm será realizado desbaste no canal de Ø800mm 005mm Em seguida a peça será rotacionado em 90º no 4º eixo para repassar o canal com Ø800m 005mm com fresa de todo aço rápido 795mm e para dar acabamento usaremos romicron Ø800mm Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 15 de 21 Segundo passo a peça retornará para ponto zero Onde foi desbastado o canal para acabar o canal de 10D10 x 12000mm onde será utilizado fresa de topo metal duro Ø800mm duas vezes sendo uma vez para desbastar e a segunda para aca bamento Terceiro passo a peça será rotacionado 180º no 4º eixo desbastar e acabar canal de 400 01 005mm usando fresa de topo metal duro 300 para desbaste em seguida a fresa de metal duro 400mm duas vezes sendo uma vez para desbastar e a segunda para acabamento Quarto passo a peça será rotacionado 90º no 4º eixo para realizar o furo de Ø400H7 com broca de centro Ø1000 em seguida broca aço rápido Ø370mm depois fresa de topo Ø395mm e concluindo com Ø400mm 34 PROJETO DO PRODUTO Cada operação realizada necessita de um tipo de fixação específica que irá limitar o mo vimento em cada uma das forças atuantes sejam elas de rotação quando a força faz a peça girar em torno do próprio eixo e forças de tração ou compressão 35 REQUISITO DE PROJETO Há fatores indispensáveis para que o dispositivo alcance total eficiência em seu funciona mento possibilitando garantir a planicidade de fixação Tais fatores são pontos de apoio adequados assegurando que o encaixe da peça seja cor reto pressão de aperto não haja deslocamento no momento da usinagem facilidade do operador para manusear os produtos pokayokes para evitar que o operador posicione a peça incorreta mente e também permita prever a saída de cavacos durante a usinagem para que os mesmos não venham a influenciar no posicionamento e aperto das peças 36 FIXAÇÃO PARA OPERAÇÃO 10 Para peça tubo guia analisando as restrições de fixação e forças atuantes constatouse que como a ferramenta contornará toda parte superior do elemento não é possível fixar através de grampos ou apoios onde para peça corpo central sendo possível ser fixado através de lachas Caso fosse utilizado a morsa a força de aperto na lateral poderá ser excessiva ocasio nando a ovalizarão de ambas as peças 361 FIXAÇÃO OPERAÇÃO 10 Para a fixação da peça corpo central será utilizado o mesmo princípio de uma morsa convencional Porém diferentemente da convencional as garras de apoio serão a mesa da fre sadora CNC e a ponta da lacha aumentando a área de contato entre os dois elementos assim o coeficiente de atrito entre a peça e as garras garantirá que o objeto não rotacione durante o processo de usinagem demonstrado na Figura 20 Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 16 de 21 Figura 20 Lacha de fixação operação 10 Fonte Autoria própria No entanto para a peça tubo guia será utilizado o dispositivo e o dispositivo será fixado pelos mordentes do 4º eixo o mesmo princípio usado em torno convencional a peça é fixada pelo seu diâmetro interno em apenas uma das pontas evitando que o mesmo possa ovalizar a peça ou até mesmo durante a usinagem a peça solte e no outro lado da peça usase contra ponta Figura 20 e 21 tubo de fixação interna foram projetadas para que as ferramentas avance total mente na peça impedindo que a mesma aqueça ocasionando uma fixação imprecisa além do fato de auxiliar no escoamento de cavacos Figura 20 Tubo fixação interna operação 10 Fonte Autoria própria Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 17 de 21 Figura 20 Fixação interna operação 10 Fonte Autoria própria 37 FIXAÇÃO PARA OPERAÇÃO 20 Verificando os requisitos para segunda operação esta necessita que as faces da peça es tejam alinhadas vertical e que não haja movimentação durante o processo de usinagem Não poderá haver grampos ou fixações na parte lateral da peça vez que na região será feito canais Figura 14 e 17 371 FIXAÇÃO OPERAÇÃO 20 Para a segunda operação na peça corpo central quando ocorrerá o fresamento do canal lateral e furos Com a finalidade de evitar o posicionamento incorreto da peça no momento da troca pelo operador ou em queda de energia foram utilizados dois pinos guia para orientação garantindo assim que a peça esteja sempre no ponto zero mostrados na Figura 18 Figura 21 Eixo de fixação operação 20 Fonte Autoria própria A Figura 14 complementa mostrando a vista lateral do dispositivo para operação 20 Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 18 de 21 É destacado também o uso de pinos guia atrelado a um furo da peça para garantir que a não gire e garantindo o auto posicionamento da peça sem que essa sofra danos Para operação 30 o eixo temse um rebaixo projetadas para que a broca avance totalmente na peça impedindo que fique cavacos na parte interna da peça ocasionando uma fixação imprecisa além do fato de auxiliar no escoamento de cavacos Na segunda operação da peça tubo guia o processo ocorrerá conforme a operação um ou 10 no que desrespeito a fixação Gest Tecnol Inov Vol v n AAAA ISSN 25953370 Página 19 de 21 4 CRONOGRAMA Lucas Pacheco da Silva 1101600370 Legenda Baixo risco Alto risco Não atribuído Professor Lucas Tomazi Durand Data de Início do Projeto 22022023 março abril maio junho Incremento de Rolagem 0 22 23 24 25 6 7 8 13 29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 26 27 28 29 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Descrição do marco Categoria Evol Início Dias q q s s s t q s q q s s d s t q q s s d s t q q s s d q q s s d s t q q s s d s t q q s s d s t q q s s d s t q q s s d s t q q s s d s t q q s s d s t q q s Decisões p TCC Escolher tema Objetivo 100 22022023 2 Escolher orientado Médio risco 100 06032023 3 Esrever breve resume Médio risco 100 13032023 5 Escrever artigo Introdução Médio risco 100 29032023 13 Referencial teórico Médio risco 100 12042023 9 Metodologia Médio risco 100 26042023 28 Resumo Médio risco 100 24052023 13 Conversa com Orientado No prazo 100 07062023 8 Correções e postagens No prazo 100 14062023 3 Médio risco No prazo PROJETO E CONSTRUÇÃO DE DISPOSITIVO DE FIXAÇÃO PARA USINAGEM fevereiro Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 20 de 21 Lucas Pacheco da Silva 1101600370 Legenda Baixo risco Médio risco Alto risco Não atribuído Professor Lucas Tomazi Durand Data de Início do Projeto 17072023 julho agosto Incremento de Rolagem 0 17 18 19 20 21 22 23 7 8 9 10 11 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Descrição do marco Categoria Evol Início Dias s t q q s s d s t q q s s t q q s s d s t q q s s d s t q q s s t q q s s d s t q q s s d s t q q s s d s t q q s s d s t q q s s d s t Iniciar projeto Compra do material Objetivo 0 17072023 7 Usinagem do dispositivo Alto risco 0 07082023 5 Usinagem da peça Alto risco 0 14082023 18 Controle da qualidade Alto risco 0 01092023 1 TCC nas normas ABNT Resultados Médio risco 0 04092023 10 Montar TCC Médio risco 0 13092023 5 Montar Apresentação Alto risco 0 18092023 14 Apresentação previa Médio risco 0 02102023 2 Correções No prazo 0 04102023 6 Apresentação final No prazo 0 09102023 1 setembro outubro PROJETO E CONSTRUÇÃO DE DISPOSITIVO DE FIXAÇÃO PARA USINAGEM No prazo Gest Tecnol Inov Vol v n AAAA ISSN 25953370 Página 21 de 21 REFERÊNCIAS AÇO ESPECIAL Disponível em httpswwwacoespecialcombraco1045 Acesso em 01 de junho de 2023 ALVES FILHO A Elementos finitos a base da tecnologia CAE 6a Ed São Paulo Erica 2013 BEER F P JOHNSTON E R DEWOLF J T MAZUREK D F Mecânica dos materiais 5a Ed McGrawHill Porto Alegre 2011 BRUMA Disponível em httpswwwbrumacombrblocosmanifoldsphp Acesso em 01 de junho de 2023 BUDYNAS Richard G NISBETT J Keith Coautor Elementos de máquinas de Shigley projeto de engenharia mecânica 8 ed Porto Alegre AMGH 2011 1084 p ISBN 9788563308207 broch CASSANIGA Fernando Disponível em httpwwwusinagembrasilcombr43dispositi vosdefixacaodepecasparamaquinascncpa5 Acesso em 01 de junho de 2023 CHIAVERINI V Tecnologia Mecânica Processos de Fabricação e Tratamento 2a ed Ed McGrawHill vol 3 São Paulo 1986 DINIZ A E COPPINI N L E MARCONDES F C Tecnologia da usinagem dos mate riais 6º edição Editora MM São Paulo 262f 2008 HALLIDAY D RESNICK R WALKER J Fundamentos de Física Vol 1 Mecânica 349 pp 8a Edição Livros Técnicos e Científicos 2009 HIBBELER R C Resistência dos Materiais 5 Ed Pearson 2006 HICOMP Disponível em httpwwwhicompspcombrmanutencaoblocomanifold Acesso em 01 de junho de 2023 MACHADO A ROCHA ABRÃO A MENDES COELHO R TEIXEIRA e SILVA M BACCI Teoria da usinagem dos materiais 1ª Edição Editora Edgard Blücher ltda São Paulo 2009 NORCINO AB Uma contribuição ao estudo das tensões residuais no fresamento Dis sertação PósGraduação Departamento de Engenharia Mecânica Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Universidade Estadual Paulista Ilha Solteira 2013 NORTON ROBERT L Projeto de máquinas uma abordagem integrada 4a Edição Editora Bookman Porto Alegre 2013 ROEMHELD Disponível em httpswwwroemheldgruppedeenhomehtml Acesso em 04 de junho de 2023 SANDVIK COROMANT Manual Técnico de Usinagem São Paulo 391 páginas 2017 VALIM D BATISTA Usinagem Editora Sagah Educação SA Porto Alegre 2018 VERTEX SOLUÇÕES EM MECANISMOS E USINADOS Disponível em httpvertexu sinagemindbrnoticiaempresasdeusinagemsetorequipamentos Acesso em 20 de maio de 2023 Revolução no processo de fabricação de uma peça industrial Lucas Pacheco da Silva lucaspads1hotmailcom UniOpet Lucas Tomazi Durand lucasdurand1uniopetedubr OrientadoUniOpet RESUMO O contexto geral antes depois problema Neste artigo tratase do projeto de um dispositivo de fixação sendo desenvolvido especificamente para usinagem das peças Corpo Central e Tubo Guia ambas peças são utilizadas para a montagem da máquina de bobinagem e insolação da empresa Statomat Os mesmos serão usinados na fresadora CNC 4º eixo através de operação de fresamento com a pretensão de reduzir o tempo de usinagem e problemas referente a fixação irregular existentes atualmente Para tanto são definidos e analisados os requisitos do cliente para o desenvolvimento de um dispositivo de fixação que opere com integridade Após estudo e elaboração do projeto será desenvolvido o protótipo do dispositivo que após realização de diversos será comprovado uma redução significativa no tempo de preparação das peças a serem usinadas e também atender a solicitações da empresa Precisa autorização da empresa por escrito PALAVRAS CHAVES Usinagem tempo precisão fresamento fixação e dispositivo Design and construction of fixture for machining ABSTRACT In this article it is about the design of a fastening device being developed specifically for machining the parts Central Body and Guide Tube both parts are used for the assembly of the winding machine and insulation of the company Statomat They will be used on the 4th axis CNC milling machine through a milling operation with the aim of reducing machining time and problems related to irregular fixing that currently exist To this end customer requirements are defined and analyzed for the development of a fastening device that operates with integrity After study and elaboration of the project the prototype of the device will be developed which after carrying out several tests will prove a significant reduction in the preparation time of the parts to be machined and also meet the companys requests KEYWORDS Machining Time precision milling fixture and device Gest Tecnol Inov Vol v n AAAA ISSN 25953370 Página 1 de 17 1 INTRODUÇÃO A usinagem tem papel extremamente importante no cenário da indústria ante a sua enorme capacidade de fabricação mecânica ABIMAQ e Vertex apontam para uma previsão otimista no aumento da demanda do mercado para empresas de usinagem principalmente decorrendo das necessidades do setor de máquinas e equipamentos ABIMAQ 2018 e Vertex2019 A repentina e abundante demanda dos métodos de fabricação gerou alguns desafios em paralelo acarretando competitividade entre companhias ainda mais acirrada e estimulando o desenvolvimento de novos dispositivos de fixação A elaboração destes novos dispositivos veio justamente com a finalidade de que algumas especificações tais como produzir peças dentro de especificações de forma tamanho e acabamento ao menor custo possível sejam garantidas e ainda favoreçam às empresas com produtividade qualidade das peças e competitividade no mercado atual MACHADO et al 2009 A gama de produtos existentes tem gerado desafios constantes às empresas de usinagem porém também tem propiciado crescimento e lucratividade para as mesmas as quais se adaptam facilmente às exigências do cliente entregando resultados no prazo estipulado e com a qualidade almejada A empresa Statomat possui déficit na maneira que realiza a usinagem de algumas peças pois é possível fabricar de modo mais rápido ágil garantir qualidade e a repetitividade da mesma É com base nessas exigências de mercado quanto à produtividade eficiência e qualidade que este trabalho propõe o estudo e desenvolvimento de um dispositivo de fixação para usinagem na fresadora CNC Controle Numérico Computadorizado que possa atender aos requisitos da empresa Statomat Maquinas Especiais 2 REVISÃO DA LITERATURA Definese usinagem como um processo mecânico que confere à peça forma dimensões ou acabamento superficial através da remoção de cavacos podendo ainda ser uma combinação de todas essas operações buscandose atender às especificações solicitadas pelo cliente a fim de satisfazer suas necessidades de forma integral VALIM et al 2018 Ainda segundo o autor citado durante a operação de usinagem uma ferramenta de corte desliza sobre a superfície do material resultando na remoção do material em forma de cavaco o que proporciona uma nova forma à peça que está sendo usinada A Figura 1 ilustra um processo de usinagem em um torno CNC vertical Os dispositivos devem seguir os critérios de rigidez repetibilidade e fácil preparação Neste sentido em se tratando da rigidez a pressão exercida na peça deve ser suficiente para que os movimentos sejam bloqueados evitando o deslocamento indesejado assim como para que o dispositivo possa absorver as vibrações e as tensões sejam compensadas com as variações dimensionais da peça bruta CASSANIGA et al 2009 Existem diferentes formas de fixar um elemento em uma posição específica para que isso seja possível são utilizados mecanismos por acionamento elétrico manual e hidráulico sendo os dois últimos citados os mais utilizados na indústria de usinagem No acionamento manual utilizase de grampos e fusos e caracterizase pela aplicação do princípio da alavanca e atrito possibilitando assim aumentar a carga de aperto no dispositivo Vejase abaixo Figura 4 exemplificações de acionamentos manuais ilustrados por um grampo rápido grampo com parafuso e morsa respectivamente Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 2 de 17 Figura 1 Exemplos de fixações manuais Fonte Adaptado de imal 2023 Na fixação hidráulica Figura 5 utilizasse atuadores hidráulicos que segundo Parker 2019 convertem a energia hidráulica em energia mecânica e tem muita utilização na indústria em geral esse equipamento é empregado nos sistemas de articulação de diversas máquinas Desta forma valendose de óleo sob pressão é possível que sejam atingidos elevados níveis de força os quais seriam impossíveis através de dispositivos manuais Assim não obstante o custo elevado do método empregado a durabilidade e confiabilidade deste aparato são contrapartidas que compensam o alto investimento Figura 2 Exemplos de grampos articulados Fonte Adaptado de ROEMHELD 2023 Os blocos Manifold têm por finalidade interligar elementos de acionamento hidráulico sem a necessidade de mangueiras tratandose de bloco composto por um conjunto de válvulas e que visando facilitar a manutenção do elemento o mesmo poderá ser composto por diversos blocos menores As principais operações de usinagem são torneamento serragem mandrilhamento aplainamento e retificação CHIAVERINI et al 1986 21 FRESAMENTO A operação de fresamento caracterizase pelo movimento de corte proporcionado pela rotação da fresa ao redor de seu eixo ou seja o movimento de avanço geralmente é realizado pela peça que está fixa em algum dispositivo sendo inevitável que a mesma passe por uma ferramenta giratória que removerá material excedente para que se tenha ao término a peça nas dimensões desejadas DINIZ et al 2008 Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 3 de 17 Uma das vantagens de utilizar a operação de fresamento é a possibilidade de usinar superfícies que apresentem qualquer orientação uma vez que tanto a peça quanto a ferramenta podem ser movimentadas em mais de uma direção ao mesmo tempo proporcionando muitas vantagens CHIAVERINI et al 1986 211 Tolerância dimensional e geométrica Devido a uma série de fatores nos processos de usinagem todas as peças fabricadas apresentam uma variação de seu dimensional portanto é quase impossível obter os valores nominais Para que essas peças não sejam consideradas incompatíveis é fundamental o uso de tolerâncias dimensionais durante a montagem de um conjunto por exemplo o que requer um projeto bastante criterioso devendose classificar as tolerâncias em duas categorias dimensional e geométricas MEDEIROS et al2018 Tolerância dimensional pode ser conceituada como a tolerância de valores dimensionais que permitem a peça estar apta ao uso Já a tolerância geométrica conceituase como aquela que inclui tolerâncias de forma posição e orientação que caso não estejam conformes podem interferir na montabilidade de um produto com tolerâncias mais restritas Prof ABREU et al 2015 22 PARÂMETROS DE CORTE Os parâmetros de corte são empregados para maximizar a qualidade e produtividade do produto garantir o máximo da vida útil da ferramenta preservar o bom funcionamento do equipamento e segurança no processo Dentre outros benefícios o correto uso dos parâmetros de corte propicia especialmente a redução dos custos de fabricação Neste sentido classifica como os principais parâmetros a velocidade de corte a velocidade de avanço o tempo de corte a potência e o torque VALIM et al 2018 A velocidade de corte é dada pela velocidade linear relativa entre a aresta de corte da ferramenta e a superfície da peça a ser usinada e é o principal parâmetro que influencia na vida útil da ferramenta VALIM et al 2018 Grande parte dos fabricantes de ferramenta fornecem em seus catálogos a velocidade de corte em relação à dureza do material usinado e o tipo de ferramenta empregado na usinagem A velocidade de avanço diferentemente da velocidade de corte é determinada pelo produto entre a distância percorrida ou avanço da ferramenta rotação da peça e número de dentes da ferramenta Tal parâmetro está diretamente relacionado ao acabamento final da peça Valim 2018 221 Tempo de corte O tempo de corte é a razão entre o comprimento de determinada peça a ser usinada e a velocidade de avanço da ferramenta É possível calcular o tempo decorrente de corte de uma peça para a condição de um processo de usinagem que apresente uma velocidade de avanço constante VALIM et al 2018 A potência líquida PC tratase da capacidade da máquina que fornece a potência para as arestas de corte para efetuar a operação de corte Ao selecionar os dados de corte deve ser considerado a eficiência que a máquina que será usada SANDIVIK et al 2017 23 FERRAMENTAS DE CORTE As ferramentas de corte são amplamente utilizadas no mundo da usinagem e tem como função a remoção de material de uma determinada peça de modo a garantir uma nova forma ao produto VALIM et al 2008 Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 4 de 17 Atualmente existe uma infinidade de ferramentas de corte contemplando várias características que devem ser selecionadas em conformidade com fatores como o material a ser usinado o processo de usinagem a condição da máquina operatriz a forma e dimensão da ferramenta o custo do material da ferramenta as condições de usinagem e as condições da operação DINIZ et al 1999 3 METODOLOGIA Explicar qual é a metodologia do trabalho Para que os processos de usinagem e operações de transformações mecânicas sejam executados é necessário que a peça a ser processada esteja adequadamente fixada Assim quando aplicado um esforço sobre ela esta não se movimente garantindo que o processo seja realizado corretamente Para que isso ocorra são utilizados dispositivos de fixação os quais bloqueiam os movimentos tanto de translação quando de rotação da peça Muitos dispositivos já fazem parte do nosso cotidiano Nos lares temse exemplos como parafusos maçanetas grampo de roupa etc Em oficinas morsas sargentos alicates de pressão e na indústria utilizase dispositivos pneumáticos e hidráulicos com grande capacidade de pressão para fixar as peças A repetibilidade deve ser assegurada para que todas as peças sejam fixadas de maneira uniforme após a troca e por fim a fácil preparação devese a uma maneira simplificada do operador alternar as peças usinadas com as peças brutas reduzindo o tempo de usinagem e o custo da operação Logo para execução 31 REQUISITOS Isso aqui já são resultados da sua pesquisa 32 DISPOSITIVO DE FIXAÇÃO PARA CENTRO DE USINAGEM O presente trabalho pretende apresentar projeto um dispositivo de fixação manual sendo desenvolvido especificamente para usinagem das peças Corpo Central zentrierteile e Tubo guia fuehrungsrohr Assim o dispositivo de fixação é utilizado em centro de usinagem vertical de 4 eixos através de operação de fresamento com pretenção de consequente redução do tempo de troca de produto e problemas referentes a má fixação existentes atualmente e excesso de tempo de usinagem 321 CORPO CENTRAL O objeto de estudo do presente projeto ferramenta de isolar apresentado na Figura 6 Figura 6 Exemplo do conjunto montado Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 5 de 17 Fonte Statomat 1998 O corpo central indicado na Figura 7 é responsável por realizar o movimento dos porta punção que resultam na inserção do isolante interno na parte interna do estator Figura 7 Peça Corpo Central Fonte Autoria própria 322 CENÁRIO ATUAL Atualmente a empresa utiliza dispositivos de fixação manuais em fresadora ferramenteiras convencionais Assim o operador com uso de uma chave sextavada aperta parafusos que garantem a estabilidade da peça e possibilitam a usinagem de apenas um item por vez As peças a serem usinadas são dispostas na posição conforme Figura 10 e 11 Figura 10 Corpo central Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 6 de 17 Fonte Autoria própria Como a empresa vem produzindo uma quantidade significativa de corpo central por ano foi detectada a necessidade de diminuir o tempo de usinagem das peças e melhora na qualidade Através de observações e crono análises constatouse que o tempo usinar cada peça corpo central na fresadora convencional é de aproximadamente 3 horas e que tempo de preparo da máquina é de 30 minutos e seu dispositivo tem peso total de 1900 kg sendo assim o tempo de preparo atual é equivalente a 17 do tempo total da operação Assim para garantir o torque de aperto necessário para fixar os parafusos o operador utiliza um tubo como prolongador de alavanca na chave sextavada 323 OPERAÇÕES DE USINAGEM As operações são classificadas como operação 10 20 e 30 considerando sempre após o torneamento de ambas Seguindo a sequência em que a peça necessita moverse de posição de fixação para ser usinada Fresamento corpo central Utilizando um tarugo de alumínio B 51S T6 Ø8890 x 7000 mm como base de matéria prima será realizada a operação de torneamento da peça onde será obtido o elemento inicial para o desenvolvido de dispositivo de fixação que viabilize as operações de fresamento necessárias na peça ilustrada na Figura 11 Figura 11 Operação de torneamento Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 7 de 17 Fonte Autoria própria Na sequência a próxima etapa é o realizar furações Ø8H7 x 1200 mm que terá função travar a peça para que a mesma não gire sob o dispositivo classificada como operação 10 Figura 12 para realizar está operação a peça será fixada com lachas sobre a mesa da fresadora CNC Posteriormente o será fixado a dispositivo no 4º da máquina Figura 13 e em seguida a peça para realizar o fresamento na lateral da peça com ferramenta fresa woodruff com Ø 3000 mm na operação 20 Figura 14 Fresa woodruff é uma ferramenta de corte usada para abertura de chavetas e canais T em peças de metal A ranhura de chaveta é uma ranhura em forma de cunha que é usada para alojar uma chaveta que é uma peça que é inserida na ranhura para fixar duas peças juntas Figura 13 Fresadora CNC 4º eixo Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 8 de 17 Fonte Autoria própria Figura 14 Operação de fresamento 20 Fonte Autoria própria Com a peça ainda fixada no dispositivo será realizado a operação 30 que é furações Ø1050 mm para roscas M10x15x15d M10 helicoil ou roscas postiças conforme figura 14 33 PROJETO DO PRODUTO Cada operação realizada necessita de um tipo de fixação específica que irá limitar o movimento em cada uma das forças atuantes sejam elas de rotação quando a força faz a peça girar em torno do próprio eixo e forças de tração ou compressão 34 REQUISITO DE PROJETO Há fatores indispensáveis para que o dispositivo alcance total eficiência em seu funcionamento possibilitando garantir a planicidade de fixação Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 9 de 17 Tais fatores são pontos de apoio adequados assegurando que o encaixe da peça seja correto pressão de aperto não haja deslocamento no momento da usinagem facilidade do operador para manusear os produtos pokayokes para evitar que o operador posicione a peça incorretamente e também permita prever a saída de cavacos durante a usinagem para que os mesmos não venham a influenciar no posicionamento e aperto das peças 35 FIXAÇÃO PARA OPERAÇÃO 10 Para peça tubo guia analisando as restrições de fixação e forças atuantes constatouse que como a ferramenta contornará toda parte superior do elemento não é possível fixar através de grampos ou apoios onde para peça corpo central sendo possível ser fixado através de lachas Caso fosse utilizado a morsa a força de aperto na lateral poderá ser excessiva ocasionando a ovalizarão de ambas as peças 351 FIXAÇÃO OPERAÇÃO 10 Para a fixação da peça corpo central será utilizado o mesmo princípio de uma morsa convencional Porém diferentemente da convencional as garras de apoio serão a mesa da fresadora CNC e a ponta da lacha aumentando a área de contato entre os dois elementos assim o coeficiente de atrito entre a peça e as garras garantirá que o objeto não rotacione durante o processo de usinagem demonstrado na Figura 20 Figura 20 Lacha de fixação operação 10 Fonte Autoria própria 36 FIXAÇÃO PARA OPERAÇÃO 20 Verificando os requisitos para segunda operação esta necessita que as faces da peça estejam alinhadas vertical e que não haja movimentação durante o processo de usinagem Não poderá haver grampos ou fixações na parte lateral da peça vez que na região será feito canais Figura 14 e 17 361 FIXAÇÃO OPERAÇÃO 20 Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 10 de 17 Para a segunda operação na peça corpo central quando ocorrerá o fresamento do canal lateral e furos Com a finalidade de evitar o posicionamento incorreto da peça no momento da troca pelo operador ou em queda de energia foram utilizados dois pinos guia para orientação garantindo assim que a peça esteja sempre no ponto zero mostrados na Figura 18 Figura 21 Eixo de fixação operação 20 Fonte Autoria própria A Figura 14 complementa mostrando a vista lateral do dispositivo para operação 20 É destacado também o uso de pinos guia atrelado a um furo da peça para garantir que a não gire e garantindo o auto posicionamento da peça sem que essa sofra danos Para operação 30 o eixo temse um rebaixo projetadas para que a broca avance totalmente na peça impedindo que fique cavacos na parte interna da peça ocasionando uma fixação imprecisa além do fato de auxiliar no escoamento de cavacos 37 RESUTADO OBTIDO Verificando os requisitos para segunda operação esta necessita que as faces da peça estejam alinhadas vertical e que não haja movimentação durante o processo de usinagem Não poderá haver grampos ou fixações na parte lateral da peça vez que na região será feito canais Figura 14 e Antes de fabricar o dispositivo para a empresa Statomat verificouse a indispensabilidade de alguns requisitos Assim para efeitos de estudos foram atribuídas pontuações para cada requisito mediante opinião dos consultados de acordo com graus de importância para o processo de produção 371 Requisitos Antes de fabricar o dispositivo para a empresa Statomat verificouse a indispensabilidade de alguns requisitos Assim para efeitos de estudos foram atribuídas pontuações para cada requisito mediante opinião dos consultados de acordo com graus de importância para o processo de produção 372 Requisito da empresa Como a produção do dispositivo do presente estudo será restrita à empresa Statomat antes a indisponibilidade de contato com outros fabricantes nacionais foram levantados os Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 11 de 17 requisitos principais de um equipamento Com base em pesquisas internas bem como de opinião realizadas com funcionários operadores de máquinas e coordenadores obtiverase os seguintes requisitos de projeto Quadro 1 Quadro 1 Requisito da Empresa Requisito da Empresa Custo Eficiência Facilidade de manseio Fixação Precisão Proteção contra danos Vida util Fonte Autoria própria Desta forma considerando os requisitos acima listados necessários alguns esclarecimentos ante suas peculiaridades A proteção contra danos surge uma vez que em se tratando do parafuso para fixar não pode haver nenhum tipo de dano à peça não somente por questões estéticas mas principalmente pela possibilidade de comprometimento do funcionamento do produto A fixação adequada pois o dispositivo deve ser capaz de garantir a repetibilidade de fixação das peças mantendoas sempre na posição independente da forma que o operador posicionar no momento da troca Correlacionado com todos os demais requisitos a segurança é indispensável pois não havendo uma fixação perfeita e qualidade do dispositivo as peças podem soltarse a uma grande velocidade causando danos no centro de usinagem e principalmente no operador A precisão decorre da necessidade de que sejam produzidas peças com a tolerância exigida devendo o dispositivo garantir a exatidão no processo de usinagem afastando o risco de inutilização do componente caso falhe Um dispositivo que seja de simples funcionamento reduz o tempo necessário pelo operador para ajustar a peça a ser usinada assim a facilidade de manuseio tornase imprescindível Como previsível o custo também figura entre os requisitos apresentados assim o dispositivo deve ser simplificado para reduzir o tempo de produção e consequentemente aumentar o lucro do fabricante e reduzir o preço para o cliente Por fim com máquinas trabalhando ininterruptamente durante 2 turnos caso um dispositivo venha a apresentar algum defeito o custo durante a troca ou reparo é muito alto portanto a vida útil sobrevém figurando entre as demais condições 373 Requisito de Produto Considerando os requisitos da empresa acima por traduzirem a qualidade final esperada dos produtos os requisitos do produto listado na Quadro 2 estão alinhados com os mesmos para que se garanta o objetivo almejado Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 12 de 17 Quadro 2 Requisito de Produto Requisito de Produto Componente Duráveis Dimensionamento correto Escoamento de cavaco Materiais de alta densidade Não causar interferência com a fresadora Não pode ser pesada Posicionar a peça corretamente Sistema de fixação eficiente Fonte Autoria própria 374 Cálculos Necessários Para a operação 010 que tratase de uma fresadora CNC é necessário realizar alguns cálculos para se definir parâmetros das ferramentas sendo eles Calculo da rpm n rpm vc velocidade de corte D diâmetro da fresa ou broca π 314 nvc1000 dπ Avanço da ferramenta F avanço por revolução mm z número de dentes fz avanço por dente por revolução mm vf velocidade de avanço mmmin n frequência de rotação rpm fz f z vf nzfz Velocidade de Corte vf velocidade de avanço mmmin vc velocidade de corte mmin D diâmetro da fresa mm n frequência de rotação rpm vcπDn 1000 Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 13 de 17 Claro que devemos lembrar que as informações que serão calculadas acimas são informações já fornecidas pelo fabricante da ferramenta sendo qual seja Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 14 de 17 4 CRONOGRAMA Lucas Pacheco da Silva 1101600370 Legenda Baixo risco Alto risco Não atribuído Professor Lucas Tomazi Durand Data de Início do Projeto 22022023 março abril maio junho Incremento de Rolagem 0 22 23 24 25 6 7 8 13 29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 26 27 28 29 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Descrição do marco Categoria Evol Início Dias q q s s s t q s q q s s d s t q q s s d s t q q s s d q q s s d s t q q s s d s t q q s s d s t q q s s d s t q q s s d s t q q s s d s t q q s s d s t q q s Decisões p TCC Escolher tema Objetivo 100 22022023 2 Escolher orientado Médio risco 100 06032023 3 Esrever breve resume Médio risco 100 13032023 5 Escrever artigo Introdução Médio risco 100 29032023 13 Referencial teórico Médio risco 100 12042023 9 Metodologia Médio risco 100 26042023 28 Resumo Médio risco 100 24052023 13 Conversa com Orientado No prazo 100 07062023 8 Correções e postagens No prazo 100 14062023 3 Médio risco No prazo PROJETO E CONSTRUÇÃO DE DISPOSITIVO DE FIXAÇÃO PARA USINAGEM fevereiro Gest Tecnol Inov Vol v n AAAA ISSN 25953370 Página 15 de 17 Lucas Pacheco da Silva 1101600370 Legenda Baixo risco Médio risco Alto risco Não atribuído Professor Lucas Tomazi Durand Data de Início do Projeto 17072023 julho agosto Incremento de Rolagem 0 17 18 19 20 21 22 23 7 8 9 10 11 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Descrição do marco Categoria Evol Início Dias s t q q s s d s t q q s s t q q s s d s t q q s s d s t q q s s t q q s s d s t q q s s d s t q q s s d s t q q s s d s t q q s s d s t Iniciar projeto Compra do material Objetivo 0 17072023 7 Usinagem do dispositivo Alto risco 0 07082023 5 Usinagem da peça Alto risco 0 14082023 18 Controle da qualidade Alto risco 0 01092023 1 TCC nas normas ABNT Resultados Médio risco 0 04092023 10 Montar TCC Médio risco 0 13092023 5 Montar Apresentação Alto risco 0 18092023 14 Apresentação previa Médio risco 0 02102023 2 Correções No prazo 0 04102023 6 Apresentação final No prazo 0 09102023 1 setembro outubro PROJETO E CONSTRUÇÃO DE DISPOSITIVO DE FIXAÇÃO PARA USINAGEM No prazo Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 16 de 17 REFERÊNCIAS AÇO ESPECIAL Disponível em httpswwwacoespecialcombraco1045 Acesso em 01 de junho de 2023 ALVES FILHO A Elementos finitos a base da tecnologia CAE 6a Ed São Paulo Erica 2013 BEER F P JOHNSTON E R DEWOLF J T MAZUREK D F Mecânica dos materiais 5a Ed McGrawHill Porto Alegre 2011 BRUMA Disponível em httpswwwbrumacombrblocosmanifoldsphp Acesso em 01 de junho de 2023 BUDYNAS Richard G NISBETT J Keith Coautor Elementos de máquinas de Shigley projeto de engenharia mecânica 8 ed Porto Alegre AMGH 2011 1084 p ISBN 9788563308207 broch CASSANIGA Fernando Disponível em httpwwwusinagembrasilcombr43 dispositivosdefixacaodepecasparamaquinascncpa5 Acesso em 01 de junho de 2023 CHIAVERINI V Tecnologia Mecânica Processos de Fabricação e Tratamento 2a ed Ed McGrawHill vol 3 São Paulo 1986 DINIZ A E COPPINI N L E MARCONDES F C Tecnologia da usinagem dos materiais 6º edição Editora MM São Paulo 262f 2008 HALLIDAY D RESNICK R WALKER J Fundamentos de Física Vol 1 Mecânica 349 pp 8a Edição Livros Técnicos e Científicos 2009 HIBBELER R C Resistência dos Materiais 5 Ed Pearson 2006 HICOMP Disponível em httpwwwhicompspcombrmanutencaoblocomanifold Acesso em 01 de junho de 2023 MACHADO A ROCHA ABRÃO A MENDES COELHO R TEIXEIRA e SILVA M BACCI Teoria da usinagem dos materiais 1ª Edição Editora Edgard Blücher ltda São Paulo 2009 NORCINO AB Uma contribuição ao estudo das tensões residuais no fresamento Dissertação PósGraduação Departamento de Engenharia Mecânica Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Universidade Estadual Paulista Ilha Solteira 2013 NORTON ROBERT L Projeto de máquinas uma abordagem integrada 4a Edição Editora Bookman Porto Alegre 2013 ROEMHELD Disponível em httpswwwroemheldgruppedeenhomehtml Acesso em 04 de junho de 2023 SANDVIK COROMANT Manual Técnico de Usinagem São Paulo 391 páginas 2017 VALIM D BATISTA Usinagem Editora Sagah Educação SA Porto Alegre 2018 VERTEX SOLUÇÕES EM MECANISMOS E USINADOS Disponível em httpvertexusinagemindbrnoticiaempresasdeusinagemsetorequipamentos Acesso em 20 de maio de 2023 Gest Tecnol Inov Vol v n AAAA ISSN 25953370 Página 21 de 17 XX X ø 5 2 ø 0 5 ø 1 5 ø 5 8 ø8 a 0 8 R 45 6 6 1 1 45 x 7 H 0 15 00 10x 51 x 51 d M o li cile H o tr e AA C A B 5 6 5 9 4 M 0 1 2 1 7 H 0 021 0 7 H 0 21 00 7 H 0 18 00 ø 4 6 2 627 2 0 6 a x m vo itis dospo p 002 002 5 4 a 0 8 R B 0 3 8 1 0 02 A 03 0 0 03 A 0 03 A A R 3 0 a 0 8 R a 0 8 R A A e t tfir ti Z ie chnungsN r besch m tamped Drawing No S R a 0 8 a 3 2 R A XX X XX X lu Form u Lageabw ohn e T elo ranzangab e DIN 7168 Z r T elo ranc e la Ang alu om ni N mm ni h cie ennmaß B re N ta e D elo rance ADIN 7168 oit n wo t n des aiv oitis f orm and po elbis erm si P 30 10 05 03 r Ang alu aic elo rân T elo rance t r ng alu A t o atéb si t o t o atéb si téb si a ranz elo reimaßt F la Dimen ois n omni N ennmaß N u fr ac e Symbol S orkpieceedg e w ti hou i t nd ci a it on DIN 6784 W erkstückenkanten ohn e Angab e DIN 6 784 W anto s s emc ota s DIN 6 784 C TATOMAT S rava r N r Desenho G 11 orpo Cen rt la C nte s d e Executar A ifir que st a Peç a Ve E em o desenho e Es alc reça b s Dú iv da s oda a s t 2 037 0 00 0 06 6 03 4 uebra r cantos05x45 Q esoGew ci h t Mass 0 65 7 Kg P ciló o B 998 1 lu J3 1 lumínio B51ST6 A 312x70 ø Ltda siaic áquina sEspe M 10 80 23 1 52 a µm R XX X Pa tr laitin I s imen ois n D tand dep t S hecked C e gis ned D ta a D ta um Nom eName D lie z Rohmaß Ausgang ts a em Br tu o H bla e did M o Norm tsi V e s Gep r D jo Entw r P ear nil la n a om ni e did M ada c s onform e DIN 7168 cific s nã o espe elo rân aic T Tratamento Térm ci oWärmebehan uld ngHea t Treatmen t 0 8 0 5 21 10 0 2 0 3 2 0 5 1 0 6 0 3 0 1 400 10 0 050 1 0120 5 20400 1 0120 3 20315 1 30 6 1000 151000 3 DesenhoZ cie hnungsN r Draw ni g No N obre e ts e desenho pe tr encem a Statoma t tie o s s rid odo s o s T hts f o t r h si draw ni g gir ll e r eserve a W Rechte v o r ella eid se Z cie hnung beh tla en w ri un s Fü r works dilo S lo T Zen irt e tr e eli r T elo ran z ng alu A t o téb si a n g A lo T elo rance ea r T niL L ni ear elo rân aic T la a Nomni e did M eltiT enom ni açãoBenennung D Z cie h lfr ímboloObe S f z ü r Re alp cemen t Fo r epo çis ão par a Ersat R t r o hSim ali ciln em hle anteÄh S tz durchRe alp ced B y ubs tit uído po r Erset S N r Pa tr N r elie ó gid o de E ts oqueT C sc ala Maß ts abSc ela E l l W erksto ff Mate air ate air M 5092003 2 0072001 3 ataDatumDate D In lc uído s 2 f x uro s 8H 7 par a u is nagem osé J cu tr o sia mm m 51 Alumínio lair ovo mate N m a ic r po osé J a it on Desc ir çãoÄnderungMod cifi om e Name N B x 2 A x 2 Ie ndex Índ ci Nº Revolução no processo de fabricação de uma peça industrial Lucas Pacheco da Silva lucaspads1hotmailcom UniOpet Lucas Tomazi Durand lucasdurand1uniopetedubr OrientadoUniOpet RESUMO O contexto geral antes depois problema Neste artigo tratase do projeto de um dispositivo de fixação sendo desenvolvido especificamente para usinagem das peças Corpo Central e Tubo Guia ambas peças são utilizadas para a montagem da máquina de bobinagem e insolação da empresa Statomat Os mesmos serão usinados na fresadora CNC 4º eixo através de operação de fresamento com a pretensão de reduzir o tempo de usinagem e problemas referente a fixação irregular existentes atualmente Para tanto são definidos e analisados os requisitos do cliente para o desenvolvimento de um dispositivo de fixação que opere com integridade Após estudo e elaboração do projeto será desenvolvido o protótipo do dispositivo que após realização de diversos será comprovado uma redução significativa no tempo de preparação das peças a serem usinadas e também atender a solicitações da empresa Precisa autorização da empresa por escrito PALAVRAS CHAVES Usinagem tempo precisão fresamento fixação e dispositivo Design and construction of fixture for machining ABSTRACT In this article it is about the design of a fastening device being developed specifically for machining the parts Central Body and Guide Tube both parts are used for the assembly of the winding machine and insulation of the company Statomat They will be used on the 4th axis CNC milling machine through a milling operation with the aim of reducing machining time and problems related to irregular fixing that currently exist To this end customer requirements are defined and analyzed for the development of a fastening device that operates with integrity After study and elaboration of the project the prototype of the device will be developed which after carrying out several tests will prove a significant reduction in the preparation time of the parts to be machined and also meet the companys requests KEYWORDS Machining Time precision milling fixture and device Gest Tecnol Inov Vol v n AAAA ISSN 25953370 Página 1 de 17 1 INTRODUÇÃO A usinagem tem papel extremamente importante no cenário da indústria ante a sua enorme capacidade de fabricação mecânica ABIMAQ e Vertex apontam para uma previsão otimista no aumento da demanda do mercado para empresas de usinagem principalmente decorrendo das necessidades do setor de máquinas e equipamentos ABIMAQ 2018 e Vertex2019 A repentina e abundante demanda dos métodos de fabricação gerou alguns desafios em paralelo acarretando competitividade entre companhias ainda mais acirrada e estimulando o desenvolvimento de novos dispositivos de fixação A elaboração destes novos dispositivos veio justamente com a finalidade de que algumas especificações tais como produzir peças dentro de especificações de forma tamanho e acabamento ao menor custo possível sejam garantidas e ainda favoreçam às empresas com produtividade qualidade das peças e competitividade no mercado atual MACHADO et al 2009 A gama de produtos existentes tem gerado desafios constantes às empresas de usinagem porém também tem propiciado crescimento e lucratividade para as mesmas as quais se adaptam facilmente às exigências do cliente entregando resultados no prazo estipulado e com a qualidade almejada A empresa Statomat possui déficit na maneira que realiza a usinagem de algumas peças pois é possível fabricar de modo mais rápido ágil garantir qualidade e a repetitividade da mesma É com base nessas exigências de mercado quanto à produtividade eficiência e qualidade que este trabalho propõe o estudo e desenvolvimento de um dispositivo de fixação para usinagem na fresadora CNC Controle Numérico Computadorizado que possa atender aos requisitos da empresa Statomat Maquinas Especiais 2 REVISÃO DA LITERATURA Definese usinagem como um processo mecânico que confere à peça forma dimensões ou acabamento superficial através da remoção de cavacos podendo ainda ser uma combinação de todas essas operações buscandose atender às especificações solicitadas pelo cliente a fim de satisfazer suas necessidades de forma integral VALIM et al 2018 Ainda segundo o autor citado durante a operação de usinagem uma ferramenta de corte desliza sobre a superfície do material resultando na remoção do material em forma de cavaco o que proporciona uma nova forma à peça que está sendo usinada A Figura 1 ilustra um processo de usinagem em um torno CNC vertical Os dispositivos devem seguir os critérios de rigidez repetibilidade e fácil preparação Neste sentido em se tratando da rigidez a pressão exercida na peça deve ser suficiente para que os movimentos sejam bloqueados evitando o deslocamento indesejado assim como para que o dispositivo possa absorver as vibrações e as tensões sejam compensadas com as variações dimensionais da peça bruta CASSANIGA et al 2009 Existem diferentes formas de fixar um elemento em uma posição específica para que isso seja possível são utilizados mecanismos por acionamento elétrico manual e hidráulico sendo os dois últimos citados os mais utilizados na indústria de usinagem No acionamento manual utilizase de grampos e fusos e caracterizase pela aplicação do princípio da alavanca e atrito possibilitando assim aumentar a carga de aperto no dispositivo Vejase abaixo Figura 4 exemplificações de acionamentos manuais ilustrados por um grampo rápido grampo com parafuso e morsa respectivamente Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 2 de 17 Figura 1 Exemplos de fixações manuais Fonte Adaptado de imal 2023 Na fixação hidráulica Figura 5 utilizasse atuadores hidráulicos que segundo Parker 2019 convertem a energia hidráulica em energia mecânica e tem muita utilização na indústria em geral esse equipamento é empregado nos sistemas de articulação de diversas máquinas Desta forma valendose de óleo sob pressão é possível que sejam atingidos elevados níveis de força os quais seriam impossíveis através de dispositivos manuais Assim não obstante o custo elevado do método empregado a durabilidade e confiabilidade deste aparato são contrapartidas que compensam o alto investimento Figura 2 Exemplos de grampos articulados Fonte Adaptado de ROEMHELD 2023 Os blocos Manifold têm por finalidade interligar elementos de acionamento hidráulico sem a necessidade de mangueiras tratandose de bloco composto por um conjunto de válvulas e que visando facilitar a manutenção do elemento o mesmo poderá ser composto por diversos blocos menores As principais operações de usinagem são torneamento serragem mandrilhamento aplainamento e retificação CHIAVERINI et al 1986 21 FRESAMENTO A operação de fresamento caracterizase pelo movimento de corte proporcionado pela rotação da fresa ao redor de seu eixo ou seja o movimento de avanço geralmente é realizado pela peça que está fixa em algum dispositivo sendo inevitável que a mesma passe por uma ferramenta giratória que removerá material excedente para que se tenha ao término a peça nas dimensões desejadas DINIZ et al 2008 Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 3 de 17 Uma das vantagens de utilizar a operação de fresamento é a possibilidade de usinar superfícies que apresentem qualquer orientação uma vez que tanto a peça quanto a ferramenta podem ser movimentadas em mais de uma direção ao mesmo tempo proporcionando muitas vantagens CHIAVERINI et al 1986 211 Tolerância dimensional e geométrica Devido a uma série de fatores nos processos de usinagem todas as peças fabricadas apresentam uma variação de seu dimensional portanto é quase impossível obter os valores nominais Para que essas peças não sejam consideradas incompatíveis é fundamental o uso de tolerâncias dimensionais durante a montagem de um conjunto por exemplo o que requer um projeto bastante criterioso devendose classificar as tolerâncias em duas categorias dimensional e geométricas MEDEIROS et al2018 Tolerância dimensional pode ser conceituada como a tolerância de valores dimensionais que permitem a peça estar apta ao uso Já a tolerância geométrica conceituase como aquela que inclui tolerâncias de forma posição e orientação que caso não estejam conformes podem interferir na montabilidade de um produto com tolerâncias mais restritas Prof ABREU et al 2015 22 PARÂMETROS DE CORTE Os parâmetros de corte são empregados para maximizar a qualidade e produtividade do produto garantir o máximo da vida útil da ferramenta preservar o bom funcionamento do equipamento e segurança no processo Dentre outros benefícios o correto uso dos parâmetros de corte propicia especialmente a redução dos custos de fabricação Neste sentido classifica como os principais parâmetros a velocidade de corte a velocidade de avanço o tempo de corte a potência e o torque VALIM et al 2018 A velocidade de corte é dada pela velocidade linear relativa entre a aresta de corte da ferramenta e a superfície da peça a ser usinada e é o principal parâmetro que influencia na vida útil da ferramenta VALIM et al 2018 Grande parte dos fabricantes de ferramenta fornecem em seus catálogos a velocidade de corte em relação à dureza do material usinado e o tipo de ferramenta empregado na usinagem A velocidade de avanço diferentemente da velocidade de corte é determinada pelo produto entre a distância percorrida ou avanço da ferramenta rotação da peça e número de dentes da ferramenta Tal parâmetro está diretamente relacionado ao acabamento final da peça Valim 2018 vfnzf z 1 Onde n rotação da peça z número de dentes da ferramenta fz avanço da ferramenta 221 Tempo de corte O tempo de corte é a razão entre o comprimento de determinada peça a ser usinada e a velocidade de avanço da ferramenta É possível calcular o tempo decorrente de corte de uma peça para a condição de um processo de usinagem que apresente uma velocidade de avanço constante VALIM et al 2018 Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 4 de 17 A potência líquida PC tratase da capacidade da máquina que fornece a potência para as arestas de corte para efetuar a operação de corte Ao selecionar os dados de corte deve ser considerado a eficiência que a máquina que será usada SANDIVIK et al 2017 23 FERRAMENTAS DE CORTE As ferramentas de corte são amplamente utilizadas no mundo da usinagem e tem como função a remoção de material de uma determinada peça de modo a garantir uma nova forma ao produto VALIM et al 2008 Atualmente existe uma infinidade de ferramentas de corte contemplando várias características que devem ser selecionadas em conformidade com fatores como o material a ser usinado o processo de usinagem a condição da máquina operatriz a forma e dimensão da ferramenta o custo do material da ferramenta as condições de usinagem e as condições da operação DINIZ et al 1999 3 METODOLOGIA Para este artigo foi abordado a metodologia de otimização complementar onde através da captação dos métodos de realização de uma atividade anterior buscaremos melhorála a fim de otimizar o seu método de confecção No caso em questão iremos substituir o sistema atual de fresamento convencional por um sistema de fresamento CNC com o intuito de reduzir o tempo necessário para conclusão da peça e garantindo maior eficiência da produção Para que os processos de usinagem e operações de transformações mecânicas sejam executados é necessário que a peça a ser processada esteja adequadamente fixada Assim quando aplicado um esforço sobre ela esta não se movimente garantindo que o processo seja realizado corretamente Para que isso ocorra são utilizados dispositivos de fixação os quais bloqueiam os movimentos tanto de translação quando de rotação da peça Muitos dispositivos já fazem parte do nosso cotidiano Nos lares temse exemplos como parafusos maçanetas grampo de roupa etc Em oficinas morsas sargentos alicates de pressão e na indústria utilizase dispositivos pneumáticos e hidráulicos com grande capacidade de pressão para fixar as peças A repetibilidade deve ser assegurada para que todas as peças sejam fixadas de maneira uniforme após a troca e por fim a fácil preparação devese a uma maneira simplificada do operador alternar as peças usinadas com as peças brutas reduzindo o tempo de usinagem e o custo da operação Logo para execução deste projeto foi desenvolvido um novo dispositivo de fixação para o centro de usinagem em questão 31 REQUISITOS Com base em pesquisas internas os requisitos necessários para este projeto além da fixação adequada como mencionado anteriormente É necessário que seja de fácil manuseio por parte do operador apresente um baixo custo de confecção além de precisar apresentar uma ótima precisão na fixação do corpo de prova Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 5 de 17 32 DISPOSITIVO DE FIXAÇÃO PARA CENTRO DE USINAGEM O presente trabalho pretende apresentar projeto um dispositivo de fixação manual sendo desenvolvido especificamente para usinagem das peças Corpo Central zentrierteile e Tubo guia fuehrungsrohr Assim o dispositivo de fixação é utilizado em centro de usinagem vertical de 4 eixos através de operação de fresamento com pretenção de consequente redução do tempo de troca de produto e problemas referentes a má fixação existentes atualmente e excesso de tempo de usinagem 321 CORPO CENTRAL O objeto de estudo do presente projeto ferramenta de isolar apresentado na Figura 6 Figura 6 Exemplo do conjunto montado Fonte Statomat 1998 O corpo central indicado na Figura 7 é responsável por realizar o movimento dos porta punção que resultam na inserção do isolante interno na parte interna do estator Figura 7 Peça Corpo Central Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 6 de 17 Fonte Autoria própria 322 CENÁRIO ATUAL Atualmente a empresa utiliza dispositivos de fixação manuais em fresadora ferramenteiras convencionais Assim o operador com uso de uma chave sextavada aperta parafusos que garantem a estabilidade da peça e possibilitam a usinagem de apenas um item por vez As peças a serem usinadas são dispostas na posição conforme Figura 10 e 11 Figura 10 Corpo central Fonte Autoria própria Como a empresa vem produzindo uma quantidade significativa de corpo central por ano foi detectada a necessidade de diminuir o tempo de usinagem das peças e melhora na qualidade Através de observações e crono análises constatouse que o tempo usinar cada peça corpo central na fresadora convencional é de aproximadamente 3 horas e que tempo de preparo da máquina é de 30 minutos e seu dispositivo tem peso total de 1900 kg sendo assim o tempo de preparo atual é equivalente a 17 do tempo total da operação Assim para Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 7 de 17 garantir o torque de aperto necessário para fixar os parafusos o operador utiliza um tubo como prolongador de alavanca na chave sextavada 323 OPERAÇÕES DE USINAGEM As operações são classificadas como operação 10 20 e 30 considerando sempre após o torneamento de ambas Seguindo a sequência em que a peça necessita moverse de posição de fixação para ser usinada Fresamento corpo central Utilizando um tarugo de alumínio B 51S T6 Ø8890 x 7000 mm como base de matéria prima será realizada a operação de torneamento da peça onde será obtido o elemento inicial para o desenvolvido de dispositivo de fixação que viabilize as operações de fresamento necessárias na peça ilustrada na Figura 11 Figura 11 Operação de torneamento Fonte Autoria própria Na sequência a próxima etapa é o realizar furações Ø8H7 x 1200 mm que terá função travar a peça para que a mesma não gire sob o dispositivo classificada como operação 10 Figura 12 para realizar está operação a peça será fixada com lachas sobre a mesa da fresadora CNC Posteriormente o será fixado a dispositivo no 4º da máquina Figura 13 e em seguida a peça para realizar o fresamento na lateral da peça com ferramenta fresa woodruff com Ø 3000 mm na operação 20 Figura 14 Fresa woodruff é uma ferramenta de corte usada para abertura de chavetas e canais T em peças de metal A ranhura de chaveta é uma ranhura em forma de cunha que é usada para alojar uma chaveta que é uma peça que é inserida na ranhura para fixar duas peças juntas Figura 13 Fresadora CNC 4º eixo Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 8 de 17 Fonte Autoria própria Figura 14 Operação de fresamento 20 Fonte Autoria própria Com a peça ainda fixada no dispositivo será realizado a operação 30 que é furações Ø1050 mm para roscas M10x15x15d M10 helicoil ou roscas postiças conforme figura 14 33 PROJETO DO PRODUTO Cada operação realizada necessita de um tipo de fixação específica que irá limitar o movimento em cada uma das forças atuantes sejam elas de rotação quando a força faz a peça girar em torno do próprio eixo e forças de tração ou compressão 34 REQUISITO DE PROJETO Há fatores indispensáveis para que o dispositivo alcance total eficiência em seu funcionamento possibilitando garantir a planicidade de fixação Tais fatores são pontos de apoio adequados assegurando que o encaixe da peça seja correto pressão de aperto não haja deslocamento no momento da usinagem facilidade do operador para manusear os produtos pokayokes para evitar que o operador posicione a peça incorretamente e também permita prever a saída de cavacos durante a usinagem para que os mesmos não venham a influenciar no posicionamento e aperto das peças Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 9 de 17 35 FIXAÇÃO PARA OPERAÇÃO 10 Para peça tubo guia analisando as restrições de fixação e forças atuantes constatouse que como a ferramenta contornará toda parte superior do elemento não é possível fixar através de grampos ou apoios onde para peça corpo central sendo possível ser fixado através de lachas Caso fosse utilizado a morsa a força de aperto na lateral poderá ser excessiva ocasionando a ovalizarão de ambas as peças 351 FIXAÇÃO OPERAÇÃO 10 Para a fixação da peça corpo central será utilizado o mesmo princípio de uma morsa convencional Porém diferentemente da convencional as garras de apoio serão a mesa da fresadora CNC e a ponta da lacha aumentando a área de contato entre os dois elementos assim o coeficiente de atrito entre a peça e as garras garantirá que o objeto não rotacione durante o processo de usinagem demonstrado na Figura 20 Figura 20 Lacha de fixação operação 10 Fonte Autoria própria 36 FIXAÇÃO PARA OPERAÇÃO 20 Verificando os requisitos para segunda operação esta necessita que as faces da peça estejam alinhadas vertical e que não haja movimentação durante o processo de usinagem Não poderá haver grampos ou fixações na parte lateral da peça vez que na região será feito canais Figura 14 e 17 361 FIXAÇÃO OPERAÇÃO 20 Para a segunda operação na peça corpo central quando ocorrerá o fresamento do canal lateral e furos Com a finalidade de evitar o posicionamento incorreto da peça no momento da troca pelo operador ou em queda de energia foram utilizados dois pinos guia para orientação garantindo assim que a peça esteja sempre no ponto zero mostrados na Figura 18 Figura 21 Eixo de fixação operação 20 Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 10 de 17 Fonte Autoria própria A Figura 14 complementa mostrando a vista lateral do dispositivo para operação 20 É destacado também o uso de pinos guia atrelado a um furo da peça para garantir que a não gire e garantindo o auto posicionamento da peça sem que essa sofra danos Para operação 30 o eixo temse um rebaixo projetadas para que a broca avance totalmente na peça impedindo que fique cavacos na parte interna da peça ocasionando uma fixação imprecisa além do fato de auxiliar no escoamento de cavacos 37 RESULTADO OBTIDO Verificando os requisitos para segunda operação esta necessita que as faces da peça estejam alinhadas verticalmente e que não haja movimentação durante o processo de usinagem Não poderá haver grampos ou fixações na parte lateral da peça vez que na região será feito canais Figura 14 Antes de fabricar o dispositivo para a empresa Statomat verificouse a indispensabilidade de alguns requisitos Assim para efeitos de estudos foram atribuídas pontuações para cada requisito mediante opinião dos consultados de acordo com graus de importância para o processo de produção 371 Requisitos Antes de fabricar o dispositivo para a empresa Statomat verificouse a indispensabilidade de alguns requisitos Assim para efeitos de estudos foram atribuídas pontuações para cada requisito mediante opinião dos consultados de acordo com graus de importância para o processo de produção 372 Requisito da empresa Como a produção do dispositivo do presente estudo será restrita à empresa Statomat antes a indisponibilidade de contato com outros fabricantes nacionais foram levantados os requisitos principais de um equipamento Com base em pesquisas internas bem como de opinião realizadas com funcionários operadores de máquinas e coordenadores obtiverase os seguintes requisitos de projeto Quadro 1 Quadro 1 Requisito da Empresa Requisito da Empresa Custo Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 11 de 17 Eficiência Facilidade de manseio Fixação Precisão Proteção contra danos Vida util Fonte Autoria própria Desta forma considerando os requisitos acima listados necessários alguns esclarecimentos ante suas peculiaridades A proteção contra danos surge uma vez que em se tratando do parafuso para fixar não pode haver nenhum tipo de dano à peça não somente por questões estéticas mas principalmente pela possibilidade de comprometimento do funcionamento do produto A fixação adequada pois o dispositivo deve ser capaz de garantir a repetibilidade de fixação das peças mantendoas sempre na posição independente da forma que o operador posicionar no momento da troca Correlacionado com todos os demais requisitos a segurança é indispensável pois não havendo uma fixação perfeita e qualidade do dispositivo as peças podem soltarse a uma grande velocidade causando danos no centro de usinagem e principalmente no operador A precisão decorre da necessidade de que sejam produzidas peças com a tolerância exigida devendo o dispositivo garantir a exatidão no processo de usinagem afastando o risco de inutilização do componente caso falhe Um dispositivo que seja de simples funcionamento reduz o tempo necessário pelo operador para ajustar a peça a ser usinada assim a facilidade de manuseio tornase imprescindível Como previsível o custo também figura entre os requisitos apresentados assim o dispositivo deve ser simplificado para reduzir o tempo de produção e consequentemente aumentar o lucro do fabricante e reduzir o preço para o cliente Por fim com máquinas trabalhando ininterruptamente durante 2 turnos caso um dispositivo venha a apresentar algum defeito o custo durante a troca ou reparo é muito alto portanto a vida útil sobrevém figurando entre as demais condições 373 Requisito de Produto Considerando os requisitos da empresa acima por traduzirem a qualidade final esperada dos produtos os requisitos do produto listado na Quadro 2 estão alinhados com os mesmos para que se garanta o objetivo almejado Quadro 2 Requisito de Produto Requisito de Produto Componente Duráveis Dimensionamento correto Escoamento de cavaco Materiais de alta densidade Não causar interferência com a fresadora Não pode ser pesada Posicionar a peça corretamente Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 12 de 17 Sistema de fixação eficiente Fonte Autoria própria 374 Cálculos Necessários Para a operação 010 que tratase de uma fresadora CNC é necessário realizar alguns cálculos para se definir parâmetros das ferramentas sendo eles Calculo da rpm nvc1000 πD 2 n Rotação por minuto vc Velocidade de corte D Diâmetro da fresa ou broca π 314 Avanço da ferramenta fz f z 3 vf nzfz 4 f Avanço por revolução mm z Número de dentes fz Avanço por dente por revolução mm vf Velocidade de avanço mmmin n Frequência de rotação rpm Velocidade de Corte vf Velocidade de avanço mmmin vc Velocidade de corte mmin D Diâmetro da fresa mm n Rotação por minuto vcπdn 1000 5 Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 13 de 17 Claro que devemos lembrar que as informações que serão calculadas acimas são informações já fornecidas pelo fabricante da ferramenta sendo qual seja 4 CONCLUSÃO Com o projeto desenvolvido e confeccionado podemos informar ao operador o manual de operações para a peça em questão que se trata 1 Fixação do dispositivo na placa com castanhas através de furação prévia 2 Efetuar 8 furos H7 e fixar o dispositivo na mesa para efetuar o canal de alívio 3 Repetindo para as outras 5 peças necessitando resetar a máquina a cada peça 4 Efetuar o tombamento em 45 e iniciar a usinagem do desbaste do canal 18H7 5 Iniciar o processo de préacabamento e acabamento 6 Efetuar o rosqueamento 7 Fixar o dispositivo na placa com castanha e zerar o centro para fazer o canal 60H7 Ferramentas 1 Etapas 4 e 5 Fresa topo D 3C ALUPOWER metal duro Ø10 com 7800 RPM avanço lateral 1500 e incremento 1250 em toda a peça 2 Etapa 6 e 7 Fresa topo D 3C ALUPOWER metal duro Ø1020 para roscas helicoil M10 Com isso podemos chegar no tempo total economizado para a peça de 2 horas ou seja levando apenas 3333 do tempo original quando feito na fresadora convencional Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 14 de 17 5 CRONOGRAMA Lucas Pacheco da Silva 1101600370 Legenda Baixo risco Alto risco Não atribuído Professor Lucas Tomazi Durand Data de Início do Projeto 22022023 março abril maio junho Incremento de Rolagem 0 22 23 24 25 6 7 8 13 29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 26 27 28 29 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Descrição do marco Categoria Evol Início Dias q q s s s t q s q q s s d s t q q s s d s t q q s s d q q s s d s t q q s s d s t q q s s d s t q q s s d s t q q s s d s t q q s s d s t q q s s d s t q q s Decisões p TCC Escolher tema Objetivo 100 22022023 2 Escolher orientado Médio risco 100 06032023 3 Esrever breve resume Médio risco 100 13032023 5 Escrever artigo Introdução Médio risco 100 29032023 13 Referencial teórico Médio risco 100 12042023 9 Metodologia Médio risco 100 26042023 28 Resumo Médio risco 100 24052023 13 Conversa com Orientado No prazo 100 07062023 8 Correções e postagens No prazo 100 14062023 3 Médio risco No prazo PROJETO E CONSTRUÇÃO DE DISPOSITIVO DE FIXAÇÃO PARA USINAGEM fevereiro Gest Tecnol Inov Vol v n AAAA ISSN 25953370 Página 15 de 17 Lucas Pacheco da Silva 1101600370 Legenda Baixo risco Médio risco Alto risco Não atribuído Professor Lucas Tomazi Durand Data de Início do Projeto 17072023 julho agosto Incremento de Rolagem 0 17 18 19 20 21 22 23 7 8 9 10 11 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Descrição do marco Categoria Evol Início Dias s t q q s s d s t q q s s t q q s s d s t q q s s d s t q q s s t q q s s d s t q q s s d s t q q s s d s t q q s s d s t q q s s d s t Iniciar projeto Compra do material Objetivo 0 17072023 7 Usinagem do dispositivo Alto risco 0 07082023 5 Usinagem da peça Alto risco 0 14082023 18 Controle da qualidade Alto risco 0 01092023 1 TCC nas normas ABNT Resultados Médio risco 0 04092023 10 Montar TCC Médio risco 0 13092023 5 Montar Apresentação Alto risco 0 18092023 14 Apresentação previa Médio risco 0 02102023 2 Correções No prazo 0 04102023 6 Apresentação final No prazo 0 09102023 1 setembro outubro PROJETO E CONSTRUÇÃO DE DISPOSITIVO DE FIXAÇÃO PARA USINAGEM No prazo Gest Tecnol Inov XX X AAAA ISSN 25953370 Página 16 de 17 6 REFERÊNCIAS AÇO ESPECIAL Disponível em httpswwwacoespecialcombraco1045 Acesso em 01 de junho de 2023 ALVES FILHO A Elementos finitos a base da tecnologia CAE 6a Ed São Paulo Erica 2013 BEER F P JOHNSTON E R DEWOLF J T MAZUREK D F Mecânica dos materiais 5a Ed McGrawHill Porto Alegre 2011 BRUMA Disponível em httpswwwbrumacombrblocosmanifoldsphp Acesso em 01 de junho de 2023 BUDYNAS Richard G NISBETT J Keith Coautor Elementos de máquinas de Shigley projeto de engenharia mecânica 8 ed Porto Alegre AMGH 2011 1084 p ISBN 9788563308207 broch CASSANIGA Fernando Disponível em httpwwwusinagembrasilcombr43 dispositivosdefixacaodepecasparamaquinascncpa5 Acesso em 01 de junho de 2023 CHIAVERINI V Tecnologia Mecânica Processos de Fabricação e Tratamento 2a ed Ed McGrawHill vol 3 São Paulo 1986 DINIZ A E COPPINI N L E MARCONDES F C Tecnologia da usinagem dos materiais 6º edição Editora MM São Paulo 262f 2008 HALLIDAY D RESNICK R WALKER J Fundamentos de Física Vol 1 Mecânica 349 pp 8a Edição Livros Técnicos e Científicos 2009 HIBBELER R C Resistência dos Materiais 5 Ed Pearson 2006 HICOMP Disponível em httpwwwhicompspcombrmanutencaoblocomanifold Acesso em 01 de junho de 2023 MACHADO A ROCHA ABRÃO A MENDES COELHO R TEIXEIRA e SILVA M BACCI Teoria da usinagem dos materiais 1ª Edição Editora Edgard Blücher ltda São Paulo 2009 NORCINO AB Uma contribuição ao estudo das tensões residuais no fresamento Dissertação PósGraduação Departamento de Engenharia Mecânica Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira Universidade Estadual Paulista Ilha Solteira 2013 NORTON ROBERT L Projeto de máquinas uma abordagem integrada 4a Edição Editora Bookman Porto Alegre 2013 ROEMHELD Disponível em httpswwwroemheldgruppedeenhomehtml Acesso em 04 de junho de 2023 SANDVIK COROMANT Manual Técnico de Usinagem São Paulo 391 páginas 2017 VALIM D BATISTA Usinagem Editora Sagah Educação SA Porto Alegre 2018 VERTEX SOLUÇÕES EM MECANISMOS E USINADOS Disponível em httpvertexusinagemindbrnoticiaempresasdeusinagemsetorequipamentos Acesso em 20 de maio de 2023 Gest Tecnol Inov Vol v n AAAA ISSN 25953370 Página 21 de 17