Parâmetros e Potência de Usinagem em Processos de Fabricação Mecânica

Processos de Fabricação Professor Eryson Felipe Fernandes UC Processos de Fabricação Mecânica Professor Eryson Felipe Fernandes 02 PARÂMETROS DE USINAGEM Definir parâmetros significa criar um padrão ou uma regra a ser seguida Parâmetros que se executados conforme planejado garantem o sucesso da operação 03 POTÊNCIA DE USINAGEM A Potência está relacionada ao conjunto de esforços que a máquina exerce para vencer a resistência ao cisalhamento do material Esses esforços dependem de alguns parâmetros como Velocidade de corte Avanço da peça ou da ferramenta Profundidade de corte Rotações por minuto da máquina Tipo e geometria da pastilha de corte Material da peça entre outros 04 POTÊNCIA DE CORTE Para calcular a potência de corte que é o esforço exercido pela máquina para cortar um material utilizamos a seguinte fórmula 05 VELOCIDADE DE CORTE A Velocidade de corte Vc é o resultado do produto da rotação da máquina n vezes o comprimento da circunferência da peça cilíndrica D vezes Pi dividido por mil ou seja 07 Considerações sobre Velocidade de corte Os valores da velocidade de corte são encontradas em tabelas fornecidas pelos fabricantes de ferramentas de corte As Tabelas fornecidas mostram os valores de velocidade de corte na faixa recomendada para diversos tipos de Operações e Ferramentas Em máquinas de usinagem CNC os valores da velocidade de corte são inseridos nos programas e são convertidos em rpm automaticamente pelo comando da máquina A velocidade de corte é o parâmetro de corte mais influente na vida da ferramenta No geral 50 no aumento da velocidade de corte resulta em 90 de perda na vida útil da ferramenta Aumento da velocidade de corte é o meio menos desejável para aumentar a produtividade Uma alta velocidade de corte pode gerar problemas com vibração vida de componentes da máquina produção e segurança 08 Fatores que influenciam na velocidade de Corte Material da Ferramenta como o Aço Rápido Metal Duro Cerâmicas Carbonetos Material da peça a ser usinado Condições de refrigeração Condições da máquina OBS Maior velocidade de corte maior temperatura menor vida útil Menor velocidade de corte problemas de acabamento e de produtividade 09 ROTAÇÃO POR MINUTO RPM A partir da fórmula de Velocidade de corte podemos encontrar a rotação adequada para a máquina operatriz simplesmente invertendo suas variáveis Vejamos 10 FORÇA DE CORTE Assim para chegar ao resultado da Potência de corte é necessário encontrar a Força de corte Força de corte Fc que é a força exercida pela ferramenta de corte sobre o material representada pela fórmula 11 Força de corte Fc é o resultado do produto entre a constante de Kienzle Kc1 ou seja da pressão específica de corte valor encontrado em tabela de acordo com o material a ser usinado vezes a espessura do cavaco elevada ao expoente de Kienzle h1Z também tabelado Kc1 e 1z são valores obtidos através de ensaios experimentais vezes a largura do cavaco b que é o material removido da matériaprima durante o processo de usinagem 13 ESPESSURA DO CAVACO A espessura do cavaco representada na fórmula pela letra h corresponde ao produto do avanço e ao seno do ângulo da ferramenta de corte Vejamos a fórmula 14 LARGURA DO CAVACO A Largura do cavaco representada na fórmula pela letra b corresponde ao quociente do valor da profundidade de corte pelo seno do ângulo da ferramenta de corte Vejamos a fórmula 15 CONSIDERAÇÕES SOBRE PROFUNDIDADE DE CORTE Parâmetro que menos afeta a vida da ferramenta Pequenos efeitos na vida da ferramenta para profundidades de corte 10 vezes maiores que o avanço de corte Aumento de 50 na profundidade de corte gera apenas 15 de redução na vida util da ferramenta Aumentar a profundidade de corte é o melhor método para aumentar a taxa de remoção de material Limitantes da profundidade de corte potencia disponível na máquina capacidade da ferramenta rigidez do sistema máquinapeçaferramenta e acabamentos superficial e precisão requeridas 16 POTÊNCIA DO MOTOR Para o cálculo da potência do motor é necessário considerar o esforço que todo o sistema mecânico realiza para mover seus mecanismos Esse valor pode ser encontrado por meio do quociente da potência de corte pelo rendimento da máquina 17 O rendimento da máquina por sua vez pode ser utilizado balanceando o quanto se quer exigir do equipamento como a produtividade com a preservação do equipamento por exemplo Entre outros fatores é comum que para máquinas novas seja utilizado um valor maior e para máquinas usadas um valor menor 18 TEMPO DE USINAGEM Os tempos relacionados aos processos de usinagem dependem de vários fatores como a experiência do operador a disponibilidade dos recursos o tipo de matériaprima a geometria da peça entre outros Mas independentemente desses fatores podemos estimar o tempo de forma prática utilizando as variáveis conhecidas no processo de usinagem Observe a fórmula 19 Verificamos que o tempo total estimado no processo de usinagem Tu é a soma dos tempos que a ferramenta trabalha cortando o material Tc e o tempo gasto sem cortar Ou seja na preparação Tp início e finalização do processo de usinagem Esse tempo é determinado pelo programador da operação e normalmente aplicase um percentual sobre o período que a ferramenta irá produzir O operador deve ficar atento a este parâmetro pois quando estipulado de forma incorreta pode impactar todo o processo demandando tempo desnecessário e aumentando os custos de produção 20 TEMPO DE CORTE O tempo de corte pode ser calculado pelo quociente do percurso que a ferramenta realizou cortando pela velocidade de avanço conforme fórmula a seguir 21 VELOCIDADE DE AVANÇO Neste caso a velocidade de avanço Vf será o produto entre o valor do avanço da ferramenta e a rotação obs o valor do avanço deve ser considerado avanço por dente de corte 22 CONSIDERAÇÕES SOBRE AVANÇO DE CORTE Tem grande efeito na vida da ferramenta 50 de aumento na taxa de avanço provoca redução de 60 na vida útil da ferramenta Aumentos do avanço são limitados pois dependem da capacidade da máquina tipo de ferramenta peça e requisitos de qualidade superficial 23 RUGOSIDADE ESPECÍFICA Rugosidade específica é o grau de deformações na superfície de uma peça Tendo os valores dos parâmetros da operação avanço da ferramenta de corte f em mmrot e a medida do raio da aresta de contato da ferramenta de corte r em mm obtemos o valor da rugosidade específica 26 EXERCÍCIO Calcule o tempo de corte para desbastar a peça abaixo Dados f 02 mmrevolução Material da peça Aço 1020 Material da ferramenta Aço rápido Ap 1 mm Material bruto 101 x 150 mm 28 EXERCÍCIO Calcule o tempo de corte para dar acabamento na peça abaixo Dados f 02 mmrevolução Material da peça Aço 1020 Material da ferramenta Aço rápido Ap 05 mm Material bruto 100 x 150 mm