Slide Aspectos Geométricos das Ferramentas e Suas Influências-2020 2

Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Aspectos Geométricos das Ferramentas e suas Influências Prof. Fabio Antonio Xavier, Dr. Eng. Fonte fotos: A. Ellermeier Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina • Direções dos movimentos • Cunha de corte • Sistema de referência • Planos • Ângulos • Influência da geometria da cunha de corte Plano da Aula 2 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Definições Superfície a Usinar Superfície Transitória Superfície Usinada Peça Ferramenta de Corte 3 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Definições  Definições  Velocidade de corte (vc): velocidade instantânea do ponto de referência do gume, segundo a direção e o sentido de corte [m/min, ...];  Velocidade de avanço (vf): velocidade instantânea da ferramenta segundo a direção e o sentido do avanço [mm/min, ...];  Velocidade efetiva de corte (ve): velocidade instantânea do ponto de referência do gume, segundo a direção efetiva de corte [m/min, ...]. • Direções dos movimentos  Direção de corte: direção instantânea do movimento de corte;  Direção de avanço: direção instantânea do movimento de avanço;  Direção efetiva de corte: direção instantânea do movimento efetivo de corte. • Velocidades 4 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Direções de movimento • Torneamento Mov. efetivo Ve Vc Mov. de corte Peça Vf Mov. de avanço Ferramenta 5 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Direções de movimento Sentido do Movimento de Avanço Sentido do Movimento de Corte Sentido do Resultante de Corte Plano de Trabalho Efetivo Ponto selecionado sobre o gume principal  = Ângulo da direção resultante do corte  = Ângulo da direção de avanço Vc = Velocidade de corte [m/min] Ve = Velocidade efetiva de corte [m/min] Vf = Velocidade de avanço [mm/min] • Torneamento 6 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Direções de movimento Elementos da cunha de Corte - Furação Haste Quina 7 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina • Fresamento Direções de movimento Mov. de avanço Vf Ve Mov. efetivo Vc Mov. de corte Fresa Peça 8 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Cunha de corte Face Gume Secundário Flanco Secundário Quina Flanco Principal Gume Principal Haste Elementos da cunha de Corte - Torneamento 9 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Cunha de corte Direção do avanço Gume Secundário Quina Gume Principal Flanco Secundário Face ou superfície de saída Flanco Principal Elementos da cunha de Corte - Torneamento 10 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Cunha de corte Elementos da cunha de Corte - Furação Haste Quina Cana Gume principa Flanco Face Guia Quina Gume transversal 11 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Terminologia e Definições Elementos da cunha de Corte - Torneamento Interseção efetiva dos gumes Quina arredondada Quina chanfrada b = Comprimento da quina chanfrada r = Raio de quina 12 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina "You know what's better than building things up in your imagination?" 13 "Building things up in real life." The obstacle is the way – Ryan Holiday Faça parte da Equipe do ! f.xavier@ufsc.br Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Aspectos Geométricos das Ferramentas e suas Influências Prof. Fabio Antonio Xavier, Dr. Eng. Fonte fotos: A. Ellermeier Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina • 1º - Sistemas de Referência da Ferramenta na Mão (Para sua fabricação e medição) • 2º - Sistema da Ferramenta em Trabalho (Ângulos quando a ferramenta está cortando o material) • 3º - Sistema de Referência da Máquina (Orientar ferramenta em relação à máquina-ferramenta) Tipos de Sistemas de Referência 15 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina • Sistema de referência da ferramenta:  Plano de referência da ferramenta, Pr  Plano de corte Principal da ferramenta, Ps  Plano de corte Secundário da ferramenta, Ps’  Plano ortogonal (ou de medida) da ferramenta, Po • Sistema efetivo de referência:  Plano de referência efetivo, Pre  Plano de corte efetivo (principal e secundário), Pse  Plano ortogonal (ou de medida) efetivo, Poe Sistemas Utilizados na Determinação dos Ângulos da Cunha Cortante: 16 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Planos Planos: Passivo, de Trabalho e de Referência Pr Po Ps Pn Ponto selecionado sobre o gume Direção presumida do movimento de corte PS = Plano do gume da ferramenta (tangente ao ponto e perpendicular a Pr) Pn = Plano normal do gume (perpendicular ao gume) PO = Plano ortogonal da ferramenta (perpendicular a Pr e perpendicular a Ps) Pr = Plano de referência da ferramenta (Paralelo ou perpendicular ao eixo da ferramenta) Direção do avanço 17 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Planos 18 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Ângulos vf Direção do avanço (f)  Ângulo da Quina ε (Epsilon) É o ângulo entre o plano do gume principal e secundário da ferramenta. ε rε Raio da Quina  Ângulo de Posição  (Kappa) É o ângulo entre o plano do gume principal da ferrametna e o plano de trabalho convencional Pf, medido no plano de referência da ferramenta Pr. Ângulos do Sistema de Referência da Ferramenta 19  Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Ângulos da Ferramenta na Mão 20 α = ângulo de incidência β = ângulo de cunha γ = ângulo de saída ε = ângulo de quina  = ângulo de direção λ = ângulo de inclinação re = raio de quina  Torneamento Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Ângulos da Ferramenta na Mão 21 r        Furação  = ângulo de ponta  = ângulo do gume transversal Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Ângulos da Ferramenta na Mão 22 Seção 0 – 0 Seção N – N Seção S – S Sentido do Avanço Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Ângulos da Ferramenta na Mão 23 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Ângulos Ângulos da Ferramenta 24 Mov. efetivo Ve Vc Mov. de corte Peça Vf Mov. de avanço Ferramenta Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Terminologia e Definições Relação entre ângulos 25  = Ângulos de saída da ferramenta ()  = Ângulos de cunha ()  = Ângulos de incidência ()  90º   o o o    Planos Pn e Pr Movimento de corte Movimento de avanço Ferramenta Plano Ps Plano normal ao gume Pn Projeção do plano da superfície de incidência a Projeção do plano da superfície de saída Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Ângulos Relação entre ângulos 26  Ângulos da ferramenta r = Ângulos de direção do gume da ferramenta r = Ângulo de quina ’r = Ângulo de direção do gume secundário r ’r r + r ’r = 180° Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Terminologia e Definições  Torneamento f - Avanço (mm/rev.) ap - Profundidade de corte (mm) h – Espessura de usinagem (mm) b – Largura de usinagem (mm) Grandezas de Corte r – Ângulo de direção do gume principal (º) 27 ) sen( r ap b   ) sen( r f h    b - largura de usinagem (corte) h - espessura de usinagem(corte) Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Terminologia e Definições Torneamento longitudinal Torneamento de faceamento/ transversal Torneamento interno n = rotação da peça [1/min] f = avanço por rotação [mm/rpm] ap = profundidade de corte [mm] (ap sempre perpendicular ao plano de trabalho!) Grandezas de Corte 28 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Influência da Geometria Influências da Geometria da Cunha de Corte • Diferentes geometrias para processos específicos • Informações obtidas em catálogos de ferramentas 29 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Influência da Geometria Influências da Geometria da Cunha de Corte 30 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Influência da Geometria Influências da Geometria da Cunha de Corte 31 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Influência da Geometria Estabilidade Versatilidade Potência requerida Pré-disposição para vibração Influências da Geometria da Cunha de Corte 32 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Influência da Geometria Informações típicas de catálogos Avanço [mm/rot] Profundidade de corte [mm] 33 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina "You know what's better than building things up in your imagination?" 34 "Building things up in real life." The obstacle is the way – Ryan Holiday Faça parte da Equipe do ! f.xavier@ufsc.br Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Aspectos Geométricos das Ferramentas e suas Influências Prof. Fabio Antonio Xavier, Dr. Eng. Fonte fotos: A. Ellermeier Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Influência da Geometria • Fatores que influenciam na escolha da geometria  Material da ferramenta;  Material da peça;  Condições de corte;  Geometria da peça. • Determinação da geometria: solução de compromisso para satisfazer diversas exigências contraditórias. Influências da Geometria da Cunha de Corte Metal Duro Aço Rápido (HSS) Material da Ferramenta Geometria da Ferramenta   -6° até + 15° -6° até + 20° 6° até 12° 6° até 8° Ângulo de saída Ângulo de Incidência Ângulo de Quina   -6° até +6° 10° até 100° Ângulo de Inclinação Ângulo de Posição  60° até 120° 0,4 até 2mm Raio da Quina r Exemplos de ângulos de ferramentas na usinagem 36 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Influência da Geometria Influências da Geometria da Cunha de Corte • Ângulo de Incidência (o)  Evitar atrito entre a peça e a superfície de incidência da ferramenta.  Se o é pequeno, a cunha não penetra convenientemente no material, a ferramenta perde o corte rapidamente, grande geração de calor e prejudica o acabamento da superfície.  Se o é grande, a cunha da ferramenta perde resistência, podendo soltar pequenas lascas ou quebrar.  o depende principalmente da: resistência do material da ferramenta, da peça a usinar e da cinemática do processo.  Geralmente 2o  o  14o. 37 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Influência da Geometria Influências da Geometria da Cunha de Corte • Ângulo de Incidência (o) • Critério para determinação do fim de vida de uma ferramenta de corte: • Marca de desgaste de flanco. 38 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Influência da Geometria Influências da Geometria da Cunha de Corte • Ângulo de Saída (o) n menor – maior robustez n maior – ferramenta mais susceptível a lascamentos 39 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Influência da Geometria Influências da Geometria da Cunha de Corte • Ângulo de Saída (o)  Influi decisivamente na força e na potência necessária ao corte, no acabamento da superfície e no calor gerado.  Quanto maior o menor será o trabalho de dobramento do cavaco.  o depende principalmente da:  resistência do material da ferramenta e da peça a usinar.  ductilidade do material da peça.  quantidade do calor gerado pelo corte.  velocidade de avanço (vf).  o negativo é muito usado para corte de materiais de difícil usinabilidade e em cortes interrompidos, com o inconveniente da necessidade de maior força e potências de usinagem e maior calor gerado na ferramenta.  Geralmente -10o  o  30o. 40 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Influência da Geometria Influências da Geometria da Cunha de Corte • Ângulo de Saída (o) Ângulo de saída de 20º Ângulo de saída de 0º 41 play Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Influência da Geometria Influências da Geometria da Cunha de Corte • Ângulo de Saída (o) 42 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Influência da Geometria Influências da Geometria da Cunha de Corte • Ângulo de Inclinação (S)  Controlar a direção de saída do cavaco.  Proteger a quina da ferramenta contra impactos.  Atenuar vibrações.  Geralmente -4o  S  4o. S positivo S negativo S 0o 43 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Influência da Geometria Influências da Geometria da Cunha de Corte • Ângulo de inclinação • Proteger a quina da ferramenta contra impactos. S positivo S negativo - Atenuar vibrações. n Um ângulo de inclinação negativo produz uma força no sentido longitudinal da ferramenta, tendendo a afastá-la da peça (folgas na máquina-ferramenta). 44 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Influência da Geometria Influências da Geometria da Cunha de Corte r < 90° r = 90° r > 90° • Ângulo de Posição (r )  Distribui as tensões de corte favoravelmente no início e no fim do corte.  Aumenta o ângulo de ponta (r), aumentando a sua resistência e a capacidade de dissipação de calor.  Influi na direção de saída do cavaco.  Produz uma força passiva na ferramenta, reduzindo vibrações.  Geralmente 30o  r  90o. Em perfilamento pode ser maior que 90o. 45 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Influência do Raio de Quina 46 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Influência da Geometria Influências da Geometria da Cunha de Corte Aumento da estabilidade do gume Desgaste menor Maiores forças passivas Aumento da estabilidade do gume Redução da vibração Redução da Força de corte  = 6° até 12° Elevada estabilidade do gume  = 10° até 100° Redução da vibração Redução da força de corte Fase da face Desgaste menor Aumento da estabilidade do gume Baixa espessura de usinagem Melhor formação do cavaco Melhor superfície Redução da força de corte Desgaste menor Aumento da qualidade superficial  = +6° até -6° Guia do fluxo do cavaco  = -10° até + 20° r = 0,4 até 2 mm  47 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina Influência da Geometria Influências da Geometria da Cunha de Corte ) sen( r ap b   ) sen( r f h    b - largura de usinagem (corte) h - espessura de usinagem (corte) • Ângulo de Posição (r ) 48 Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina 49 Dúvidas? Departamento de Engenharia Mecânica Universidade Federal de Santa Catarina "You know what's better than building things up in your imagination?" 50 "Building things up in real life." The obstacle is the way – Ryan Holiday Faça parte da Equipe do ! f.xavier@ufsc.br