Usinagem e Afiação de Metais - Operações, Processos e Segurança

2REFERÊNCIA TEÓRICO 21 OPERAÇÃO DOS METAIS As operações dos metais dividemse em duas grandes classes As operações de usinagem e as operações de conformação Ferraresi 1969 p XXV define como operações de usinagem capazes de alterar a geometria da peça ou a dimensões ou o acabamento ou ainda uma junção de todas ou uma combinação parcial delas gerando a produção de cavacos A definição de cavaco é o material sobressalente da peça que é removido durante a usinagem e apresenta um formato irregular FERRARESI 1969 Como operações de conformação caracterizam aquelas têm como objetivo alterar a peça em relação a sua forma ou dimensões ou acabamento específico ou ainda a junção de todas ou de algumas dessas características por meio da deformação plástica do metal sem a retida de material da peça cavacos FERRARESI 1969 O projeto tratase de um dispositivo para afiação de ferramentas de corte atuando como melhoria no processo mecânico de torneamento Gerando redução no tempo de operação das afiações e aumento da segurança do operador na afiação de ferramentas monocortantes Conforme especifica o autor em relação ao processo de torneamento e também ilustrado na figura 1 Processo mecânico de usinagem destinado a obtenção de superfícies de revolução com o auxílio de uma ferramenta uma ou mais ferramentas monocortantes Para tanto a peça gira em torno do eixo principal de rotação da máquina e a ferramenta se desloca simultaneamente segundo uma trajetória coplanar com o referido eixo FERRARESI 1969 P XXVI Figura 1 Torneamento cilíndrico externo Figura 1 Torneamento cilíndrico externo Fonte FERRARESI 1969 Processo mecânico de usinagem por abrasão no qual é dado o acabamento das superfícies da cunha cortante da ferramenta com o fim de habilitála desempenhar sua função Desta forma são obtidos os ângulos finais da ferramenta mostrado na figura 2 Figura 2 Afiação Fonte FERRARESI 1969 22 Segurança A afiação de ferramentas de corte é inevitável devido ao desgaste proveniente no processo e sua reabilitação das arestas de corte em sua grande maioria é realizada de forma manual Tal operação implica em riscos ao operador devido a proximidade a elementos rotativos rebolo riscos de ferimentos causados por choque de lascas provenientes da ferramenta a ser afiada ou o rebolo e a queimaduras nas mãos causadas pelo aquecimento da ferramenta Como respaldo para pesquisa e desenvolvimento do projeto temos a NR 12 Norma Regulamentadora 12 O artigo 121 diz Esta Norma Reguladora e seus anexos definem referências técnicas princípios fundamentais e medidas de proteção para garantir a saúde e a integridade física dos trabalhadores e estabelece requisitos mínimos para a prevenção de acidentes e doenças do trabalho nas fases de projeto e de utilização de máquinas e equipamentos de todos os tipos Partindo dessa definição o projeto será construído e adaptado visando cumprir o que a NR12 em sua definição e nos demais artigos que estabelecem parâmetros que serão usados no projeto Nessa mesma NR temos o artigo 1248 que cita As máquinas e equipamentos que ofereçam risco de ruptura de suas partes projeção de materiais partículas ou substâncias devem possuir proteções que garantam a saúde e a segurança dos trabalhadores portanto imprescindível o cumprimento dessa norma para a proteção do operador Segundo também o artigo 12109 Devem ser adotadas medidas de proteção contra queimaduras causadas pelo contato da pele com superfícies aquecidas de máquinas e equipamentos tais como a redução da temperatura superficial isolação com materiais apropriados e barreiras sempre que a temperatura da superfície for maior do que o limiar de queimaduras do material do qual é constituída para um determinado período de contato Que nos possibilita eliminar o contato direto do operador com a ferramenta em alta temperatura assegurando sua integridade física e a permitir toda a atenção requerida do processo esteja voltada para a construção dos ângulos da ferramenta de corte 12 23 Geometria da Cunha da Ferramenta de Aço Rápido na Usinagem do Aço Devido à constante busca por maior produtividade menores custos de produção bem como segurança de operação o investimento para se desenvolver ferramentas com maior vida útil tornouse uma necessidade para as grandes empresas Sendo assim a geometria da ferramenta de corte exerce papel muito importante para o alcance destes resultados de tal forma que se tornou necessário criar uma norma a NBR 6163 Conceitos da Técnica de Usinagem Geometria da Cunha Cortante Terminologia ABNT 1980 que trata deste assunto MACHADO et al 2015 De acordo com Machado et al 2015 a geometria da ferramenta de corte é fundamental para o bom desempenho de um processo de usinagem Os autores ainda afirmam que este quesito exerce total influência e é essencial para que este processo ocorra da melhor forma com menor custo maior agilidade e sem riscos durante a operação Logo por mais robusta que seja a ferramenta se esta não obtiver as dimensões e ângulos específicos adequados para a sua aplicação possivelmente não resultará em uma boa usinagem pois algumas condições ficarão sobrecarregadas podendo gerar superfícies irregulares dimensões incorretas aquecimento excessivo na peça de trabalho e até mesmo a fraturadano seja da peça ou mesmo da ferramenta A geometria da ferramenta de corte exerce um papel tão importante na usinagem que por meio dela são encontradas as melhores condições para a força e potência de corte desgaste da ferramenta temperatura de usinagem acabamento superficial o tipo e forma do cavaco entre outros Neste sentido quanto maior for a precisão requerida do processo mais específica e adequada deverá ser a geometria da ferramenta para atender tais condições de corte METALS HANDBOOK 1989 Para ilustrar a geometria de uma ferramenta de corte observase a Fig3 a qual apresenta as arestas e superfícies que formam a cunha cortante de uma ferramenta de barra para torneamento Figura 4 Geometria de uma ferramenta de barra para torneamento 13 Fonte FERRARESI 1977 A Fig 4 apresenta os ângulos medidos no plano ortogonal ou de medida da ferramenta ângulo de folga α0 ângulo de cunha β0 e ângulo de saída γ0 considerados os mais importantes da cunha Observase que os três ângulos são complementares podendo apresentar composição com angulo de saída positivo ou negativo A composição positiva facilita o escoamento do cavaco mas enfraquece a cunha enquanto que a negativa deixa a ferramenta mais rígida sacrificando o escoamento do cavaco Figura 5 Os ângulos de folga αo de cunha β0 e de saída γ0 medidos no plano ortogonal ou de medida da ferramenta Fonte Reis 1987 Assim como a geometria da ferramenta de corte as condições lubrirefrigerantes exercem importância no processo pois reduzem a temperatura na interface cavaco ferramenta aumentam a vida útil da mesma além de reduzir gastos com reafiacão ou troca da ferramenta Mas estas condições somente geram bons resultados quando combinadas da melhor forma com a geometria de corte Sendo assim é comum usar ângulos de saída positivos na usinagem de aço Valores de 5 a 6 são frequentemente usados Valores similares também são comuni para os ângulos de folga o que imp de a cunha em torno de 78 a 80 24 Aço rápido