Processo de Furação: Teoria e Práticas

Práticas Industriais 29112022 Prof Paulo Rodolfo Buffon Ortiz Processo de Furação Exercícios de tempo de corte Exercícios de potência de corte O processo de furação Furadeiras de Coluna Furadeiras Radiais O processo de furação Furadeiras em Série Gang drilling O processo de furação Furadeiras em Série com cabeçote multifuso Gang drilling Modalidades de furação Broca de centrar usada para marcação da posição Tipos de furação convencionais Execução de um furo em material cheio ou seja que ainda não foi furado Execução de furo em material previamente furado Características do processo Processo de maior importância 30 a 40 do total de aplicações dos processos de usinagem A broca helicoidal é a ferramenta mais fabricada e mais difundida para usinagem A broca helicoidal resulta em furos de baixa qualidade de dimensão IT11 e forma Existem aproximadamente 150 formas de afiações e uma série de perfis específicos Utilização em furos curtos ou profundos Características do processo Utilização na furação em cheios ou com pré furo A velocidade de corte vai de um valor máximo na periferia da broca até o valor zero no seu centro Dificuldade no transporte dos cavacos para fora da região do corte Distribuição não adequada de calor na região do corte Desgaste acentuado nas quinas com canto vivo Atrito das guias nas paredes do furo Geometria da ferramenta broca O gumearesta transversal é parte integrante da aresta principal e tem como função extrudar o material na direção da aresta principal γ tem valor máximo na quina da broca ang hélice λ e diminui no sentido de centro da broca tornandose negativo na passagem para o gume transversal Quanto mais duro o material menor pode ser o angulo Geometria da ferramenta broca Gumearesta principal é a aresta cortante e aponta no sentido de corte O ângulo de incidência ou de folga α tem a função de reduzir o atrito entre a broca e a peça e facilitar sua penetração no material variando entre 6º e 15º de acordo com o material da peça a ser furada Quanto mais duro o material menor deve ser o ângulo de incidência Variação dos ângulos de acordo com material cortado De uma maneira geral as brocas as brocas são classificadas como H N e W As brocas do tipo H são indicadas para materiais duros eou que produzem cavaco curto descontinuo Variação dos ângulos de acordo com material cortado De uma maneira geral as brocas as brocas são classificadas como H N e W As brocas tipo N são indicadas para materiais de tenacidade e dureza normais medianos Variação dos ângulos de acordo com material cortado De uma maneira geral as brocas as brocas são classificadas como H N e W As brocas tipo W são indicadas para materiais macios eou que produzem cavaco longo Erros comuns na geometria do furo Erros de forma diâmetro não uniforme Rebarba rebarba na entrada ou saída do furo Erros comuns na geometria do furo Erros de posicionamento deslocamento do centro do furo Erros de circularidade seção circular distorcida Erros de dimensão diâmetro resultante diferente da broca Precisão média de furos produzidos com brocas helicoidais Considerações importantes sobre o processo LD 5 uso de brocas helicoidais convencionais com furação contínua LD 510 uso de brocas helicoidais convencionais com furação em ciclos LD 1015 uso de brocas com comprimento de hélices mais longos LD 15 processos específicos empregando brocas de canais retos brocas canhão brocas BTA e Ejektor httpswwwyoutubecomwatchv60052AWpRkk httpswwwyoutubecomwatchvnbsU0vBU04 Considerações importantes sobre o processo Broca de canais retos Considerações importantes sobre o processo Broca canhão Considerações importantes sobre o processo Broca BTA Considerações importantes sobre o processo Broca Ejektor Movimentos e Forças atuantes durante a Furação httpswwwyoutubecomwatchv9gragB82g0 httpswwwyoutubecomwatchv5KlMNLYRhq0 Parâmetros de corte para brocas de HSS Parâmetros de corte para brocas de Metal Duro Fatores que influenciam a qualidade e precisão do furo Fatores que influenciam a qualidade e precisão do furo Processo Material da Peça Ferramenta Máquina Parâmetros Rigidez do sistema de fixação Tempo no processo de furação Onde L1 Posicionamento de segurança L2 Espessura da peça L3 ponta da broca calcular L4 distância de segurança de passagem do furo 02Øbroca Forças na furação FORÇA DE CORTE Fc Essa corresponde à parcela da força de corte Fc que atua em cada um dos gumes cortantes e é decorrente da resistência ao corte do material usinado tendo grande influência sobre o momento torçor que atua na furação 𝐹𝑐 𝐾𝑐 𝑓 𝑑 4 f avanço da ferramenta mmvolta d diâmetro da broca mm Kc Força Específica de corte Nmm2 Momento Torçor na furação MOMENTO TORÇOR Mt Resultado das forças atuantes nos gumes principais da ferramenta são responsáveis pelo momento torçor contribuindo entre 70 e 90 do valor do mesmo 𝑀𝑡 𝐾𝑐 𝑓 𝑑2 8000 Mt Momento torçorNmm Kc Força específica de corte Nmm2 f Avanço mmvolta d Diâmetro da broca mm Potência na furação POTÊNCIA DE CORTE Pc É resultante do produto entre o momento torçor e a velocidade angular da ferramenta 𝑃𝑐 𝑀𝑡 𝑛 9549 Mt Momento torçor Nmm Pc Potência de corte kW n rotação rpm Fator para conversão de unidades para que a potência seja calculada em kW Demais equações já vistos na aula anterior que seguiremos utilizando na furação ROTAÇÃO n 𝑛 𝑣𝑐 1000 𝜋 𝑑 𝑃𝑎 𝑃𝑐 η POTÊNCIA DE ACIONAMENTO Pa 𝑡𝑐 𝑙 𝑣𝑓 TEMPO DE CORTE tc Demais equações já vistos na aula anterior que seguiremos utilizando na furação FORÇA ESPECÍFICA DE CORTE Kc 𝐾𝑐 𝐶1 𝐶2 𝐾𝑐11 ℎ𝑚𝑐 Velocidade de corte mmin C1 10 30 13 31 80 11 81 400 10 400 09 Processo C2 Furação 12 VELOCIDADE DE AVANÇO vf 𝑣𝑓 𝑓 𝑛 ℎ 𝑓𝑧 sin χ𝑟 Quando Xr 90 𝑣𝑓 𝑓𝑧 𝑧 𝑛 Exemplo de cálculos de furação 1 Desejase realizar um furo numa chapa de aço ligado SAE 4340 de 20 mm de espessura com uma broca tipo H 140 de aço rápido de diâmetro 8 mm com avanço de 010 mmrot a uma velocidade de corte de 20 mmin Calcule a Potência necessária na furadeira η 85 SAE 4340 Kc11 2600 Nmm² e mc 022 Exemplo de cálculos de furação 1 Desejase realizar um furo numa chapa de aço ligado SAE 4340 de 20 mm de espessura com uma broca tipo H 140 de aço rápido de diâmetro 8 mm com avanço de 010 mmrot a uma velocidade de corte de 20 mmin Calcule a Potência da furadeira η 85 SAE 4340 Kc11 2600 Nmm² e mc 022 𝑃𝑎 𝑃𝑐 η 𝑃𝑐 𝑀𝑡 𝑛 9549 𝑀𝑡 𝐾𝑐 𝑓 𝑑2 8000 𝐾𝑐 𝐶1 𝐶2 𝐾𝑐11 ℎ𝑚𝑐 ℎ 𝑓𝑧 sin χ𝑟 POTÊNCIA DE ACIONAMENTO Pa 𝑛 𝑣𝑐 1000 𝜋 Exemplo de cálculos de furação 1 Desejase realizar um furo numa chapa de aço ligado SAE 4340 de 20 mm de espessura com uma broca tipo H 140 de aço rápido de diâmetro 8 mm com avanço de 010 mmrot a uma velocidade de corte de 20 mmin Calcule a Potência da furadeira η 85 SAE 4340 Kc11 2600 Nmm² e mc 022 𝑀𝑡 𝐾𝑐 𝑓 𝑑2 8000 𝐾𝑐 𝐶1 𝐶2 𝐾𝑐11 ℎ𝑚𝑐 ℎ 𝑓𝑧 sin χ𝑟 ℎ 005 sin 70 ℎ 0047 𝑚𝑚 ℎ 005 094 𝐾𝑐 13 12 2600 0047022 𝐾𝑐 4056 196 𝐾𝑐 794976 Nmm2 𝑀𝑡 794976 010 82 8000 𝑀𝑡 794976 64 8000 𝑀𝑡 636 𝑁 𝑚𝑚 Exemplo de cálculos de furação 1 Desejase realizar um furo numa chapa de aço ligado SAE 4340 de 20 mm de espessura com uma broca tipo H 140 de aço rápido de diâmetro 8 mm com avanço de 010 mmrot a uma velocidade de corte de 20 mmin Calcule a Potência da furadeira η 85 SAE 4340 Kc11 2600 Nmm² e mc 022 𝑃𝑎 𝑃𝑐 η 𝑃𝑐 𝑀𝑡 𝑛 9549 𝑃𝑐 636 796 9549 𝑃𝑐 506256 9549 𝑃𝑐 053 𝑘𝑊 𝑃𝑎 053 085 𝑷𝒂 𝟎 𝟔𝟐𝟒 𝒌𝑾 Exemplo de cálculos de furação 1 Desejase furar toda uma chapa de SAE 1020 de 30 mm de espessura com uma broca tipo N 118 de aço rápido de diâmetro 16 mm com avanço de 015 mmrotação a uma velocidade de corte de 60 mmin Calcule a Potência da furadeira η 90 e o tempo de furação para este processo levando em conta que a broca precisa ultrapassar toda a peça com todo o gume principal SAE 1020 Kc11 1350 Nmm² e mc 021 Exemplo de cálculos de furação 1 Desejase furar toda uma chapa de SAE 1020 de 30 mm de espessura com uma broca tipo N 118 de aço rápido de diâmetro 16 mm com avanço de 015 mmrotação a uma velocidade de corte de 60 mmin Calcule a Potência da furadeira η 90 e o tempo de furação para este processo levando em conta que a broca precisa ultrapassar toda a peça com todo o gume principal SAE 1020 Kc11 1350 Nmm² e mc 021 𝑃𝑎 𝑃𝑐 η 𝑃𝑐 𝑀𝑡 𝑛 9549 𝑀𝑡 𝐾𝑐 𝑓 𝑑2 8000 𝐾𝑐 𝐶1 𝐶2 𝐾𝑐11 ℎ𝑚𝑐 ℎ 𝑓𝑧 sin χ𝑟 POTÊNCIA DE ACIONAMENTO Pa 𝑛 𝑣𝑐 1000 𝜋 Exemplo de cálculos de furação 1 Desejase furar toda uma chapa de SAE 1020 de 30 mm de espessura com uma broca tipo N 118 de aço rápido de diâmetro 16 mm com avanço de 015 mmrotação a uma velocidade de corte de 60 mmin Calcule a Potência da furadeira η 90 e o tempo de furação para este processo levando em conta que a broca precisa ultrapassar toda a peça com todo o gume principal SAE 1020 Kc11 1350 Nmm² e mc 021 𝑀𝑡 𝐾𝑐 𝑓 𝑑2 8000 𝐾𝑐 𝐶1 𝐶2 𝐾𝑐11 ℎ𝑚𝑐 ℎ 𝑓𝑧 sin χ𝑟 ℎ 0075 sin 59 ℎ 0064 𝑚𝑚 ℎ 0075 0857 𝐾𝑐 11 12 1350 0064021 𝐾𝑐 1782 1781 𝐾𝑐 317374 Nmm2 𝑀𝑡 317374 015 162 8000 𝑀𝑡 317374 384 8000 𝑀𝑡 15234 𝑁 𝑚𝑚 Exemplo de cálculos de furação 1 Desejase furar toda uma chapa de SAE 1020 de 30 mm de espessura com uma broca tipo N 118 de aço rápido de diâmetro 16 mm com avanço de 015 mmrotação a uma velocidade de corte de 60 mmin Calcule a Potência da furadeira η 90 e o tempo de furação para este processo levando em conta que a broca precisa ultrapassar toda a peça com todo o gume principal SAE 1020 Kc11 1350 Nmm² e mc 021 𝑃𝑎 𝑃𝑐 η 𝑃𝑐 𝑀𝑡 𝑛 9549 𝑃𝑐 15234 1194 9549 𝑃𝑐 18189396 9549 𝑃𝑐 1905 𝑘𝑊 𝑃𝑎 1905 09 𝑷𝒂 𝟐 𝟏𝟏𝟕 𝒌𝑾 Cálculo de Tempo Exemplo de cálculos de furação 1 Desejase furar toda uma chapa de SAE 1020 de 30 mm de espessura com uma broca tipo N 118 de aço rápido de diâmetro 16 mm com avanço de 015 mmrotação a uma velocidade de corte de 60 mmin Calcule a Potência da furadeira η 90 e o tempo de furação para este processo levando em conta que a broca precisa ultrapassar toda a peça com todo o gume principal SAE 1020 Kc11 1350 Nmm² e mc 021 𝑡𝑐 𝑙 𝑣𝑓 TEMPO DE CORTE tc 𝑣𝑓 𝑓𝑧 𝑧 𝑛 É preciso calcular o quanto precisamos entrar com a broca para que ela passe todo a chapa 59 Raio broca Y Agora vamos aos cálculos de todas as equações Exemplo de cálculos de furação 1 Desejase furar toda uma chapa de SAE 1020 de 30 mm de espessura com uma broca tipo N 118 de aço rápido de diâmetro 16 mm com avanço de 015 mmrotação a uma velocidade de corte de 60 mmin Calcule a Potência da furadeira η 90 e o tempo de furação para este processo levando em conta que a broca precisa ultrapassar toda a peça com todo o gume principal SAE 1020 Kc11 1350 Nmm² e mc 021 𝑡𝑐 𝑙 𝑣𝑓 𝑣𝑓 0075 2 1194 59 8 Y tan 59 8 𝑌 𝑌 8 tan 59 𝑌 4808 𝑚𝑚 𝑣𝑓 1791 𝑚𝑚𝑚𝑖𝑛 𝑡𝑐 2 30 4808 32 1791 𝒕𝒄 𝟎 𝟐𝟐𝟑 𝒎𝒊𝒏 𝑡𝑐 40008 1791 𝒕𝒄 𝟏𝟑 𝟒 𝒔 Exercícios de cálculos de furação 1 Calcule a Potência de corte necessária para realizar um furo passante de 10 mm em uma chapa de 1 de SAE 1070 com uma broca normal ângulo de ponta 118 considerando os parâmetros de corte recomendados pelo fabricante a saber Vc 40 mmin e f 015 mmrot Utilizar Kc11 1700 Nmm2 e mc 024 Resposta Pc 108 kW 1 Desejase realizar 32 furos numa chapa de SAE 1020 de 20 mm de espessura com uma broca tipo N σ 118 de aço rápido de diâmetro 12 mm com avanço de 012 mmrot a uma velocidade de corte de 40 mmin Calcule a Potência da furadeira η 85 e o tempo de furação para este processo levando em conta que a broca precisa ultrapassar toda a peça com toda o gume principal SAE 1020 Kc11 1350 Nmm² e mc 024 Sabese que o tempo de deslocamento entre cada um dos furos é de 15 segundos A broca estará posicionada 2mm antes da face da chapa por questão de segurança Resposta Pa 102 kW e tctotal 78min Finalização de nossa aula de hoje 1 Dúvidas sobre o processo de furação 2 Dúvidas sobre os exercícios disponibilizados das aulas anteriores de Torneamento e Furação Boa noite a todos Até a próxima aula