Forças e Potências na Usinagem

FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM FORÇAS NA USINAGEM A força necessária para formar o cavaco é dependente da tensão de cisalhamento do material da peça das condições de usinagem e da área do plano de cisalhamento Força de usinagem força total resultante que atua durante a usinagem sobre a cunha cortante FORÇAS NA USINAGEM Material peça Avanço Profundidade Mat ferramenta Desgaste Geometria Vel de corte Força de usinagem Influências básicas Influências corrigíveis FORÇAS NA USINAGEM Componentes Força de corte Fc Força de avanço Ff Força de profundidade Fp Força de apoio Fap FORÇAS NA USINAGEM Força ativa Ft Força de corte Fc Força de avanço Ff Força de apoio Fap 2 2 f ap t F F F FORÇAS NA USINAGEM Força de usinagem Fu Força ativa Ft Força de profundidade Fp 2 2 t p u F F F FORÇAS E AS CONDIÇÕES DE CORTE Introduzindose um fator de proporcionalidade obtém uma relação entre as componentes da força de usinagem e a área da seção de corte O fator de proporcionalidade Ks é denominado força específica de corte Força e potência de corte Grandezas do processo de usinagem Onde χr ângulo de direção do gume apProfundidade de corte f Avanço b largura de usinagem h Espessura de usinagem Seção de usinagem A Fc A Kc A b h A ap f b ap sin χr h f sin χr Força especifica de corte ks em Nmm² de seccão de cavaco 1000 dn v c π Vc velocidade de corte mmin d diâmetro da peça ferramenta mm n rotação da peça ferramenta rpm VELOCIDADE DE CORTE Velocidades de corte Vc para torno em metros por minuto FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM Cálculo do Ks Propostas Taylor ASME AWF Kronenberg e Kienzle Kienzle Ks fh b h K F s c z s s h K K 1 Ks1 e z constantes do material z s c b h K F 1 1 Ks1 tabelado para algumas condições CÁLCULO DE Ks Cálculo da pressão específica de corte Ks Material Material σσt Nmm t Nmm²² 11zz KKs1 s1 AAçço 1030 o 1030 520 520 074 074 1990 1990 1040 1040 620 620 083 083 2110 2110 1050 1050 720 720 070 070 2260 2260 1045 1045 670 670 086 086 2220 2220 1060 1060 770 770 082 082 2130 2130 8620 8620 770 770 074 074 2100 2100 4320 4320 630 630 070 070 2260 2260 4140 4140 730 730 074 074 2500 2500 4137 4137 600 600 079 079 2240 2240 6150 6150 600 600 074 074 2220 2220 Fofo Fofo HRc 46 HRc 46 081 081 2060 2060 15 Prof Fernando Penteado POTÊNCIAS NA USINAGEM Uma máquinaferramenta gera potência para girar seu eixoárvore executar o movimento de corte e para executar o movimento de avanço 10 60 P 3 c kW V F c c Fc N e Vc mmin 10 60 P 6 f kW V F f f Ff N e Vc mmmin POTÊNCIAS NA USINAGEM A potência de Avanço Pf é normalmente muitas vezes menor que a de corte Pc chegando até a 140 vezes É possível então desprezar a potência de avanço no dimensionamento do motor da máquina nas que somente um motor é responsável tanto pelo movimento de avanço quanto pelo movimento de corte η c m P P η rendimento da máquina 60 a 80 em máquinas convencionais Maior que 90 em máquinas CNC FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM Fatores que influenciam o Ks Material da peça FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM Fatores que influenciam o Ks Material da peça Material e geometria da ferramenta Ângulos de saída positivos e negativos 20 Prof Fernando Penteado FERRAMENTA DE CORTE Ângulos de folga α de cunha β e de saída γ κ capa Ângulo de posição ε epsolon Ângulo de ponta Ângulo de inclinação λ FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM Fatores que influenciam o Ks Material da peça Material e geometria da ferramenta Seção de corte FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM Pressão específica de corte k s kgmm² Pressão específica de corte k s kgmm² FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM Fatores que influenciam o Ks Material da peça Material e geometria da ferramenta Seção de corte Velocidade de corte FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM Fatores que influenciam o Ks Material da peça Material e geometria da ferramenta Seção de corte Velocidade de corte Estado de afiação da ferramenta Condições de lubrificação e refrigeração FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM Muitos dos fatores que influenciam os valores da força de corte também influenciam as forças de avanço e profundidade Porém alguns fatores como o raio de ponta da ferramenta os ângulos de posição e de inclinação tem uma influência mais marcante nestas componentes da força de usinagem FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM A medida que o raio de ponta cresce a força de profundidade aumenta e a de avanço diminui FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM Com o crescimento do ângulo de posição há um aumento da força de avanço e diminuição na de profundidade FORÇAS E POTÊNCIAS NA USINAGEM Com a diminuição do ângulo de inclinação há um aumento da força de profundidade A Força de Corte em uma ferramenta para tornear é de 600N e a Velocidade de Corte Vc 40mmin Calcular a Potência de Corte b Potência Induzida motor quando o rendimento η 070 Exemplo 1 Exemplo 2 Um eixo de aço com resistência mecânica de 600 Nmm2 St60 é usinado no torno com a velocidade de corte VC 16 mmin Calcule a Potência de corte e a Potência induzida Dados Avanço f 113mm Profundidade ap 8mm Ângulo da Ferramenta χ 45o Rendimento da máquina η070 Determinar a potência do motor de um torno universal que deve fazer um torneamento cilíndrico em uma barra de aço 8620 com diâmetro 50 mm Parâmetros de corte Vc 110 mmin ap 14 mm e f 04 mmrot Ângulo da Ferramenta χ 90o Rendimento mecânico da transmissão do motor à árvore principal 70 39 Exemplo 3