Slide Mecanismo de Formação do Cavaco-2020 2

EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 1 de 46 Mecanismo de Formação do Cavaco Prof. Fabio A. Xavier Fonte fotos: A. Ellermeier EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 2 de 46  Definição  Regiões de formação do cavaco  Etapas do mecanismo de formação do cavaco  Fator de recalque  Tipos e formas de cavacos  Fatores que influenciam no tipo e forma do cavaco EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 3 de 46 O que é cavaco? Porção de material da peça retirada pela ferramenta, caracterizando-se por apresentar forma geométrica irregular. É o principal ponto em comum entre os processos de usinagem, pois é o subproduto final presente em todos eles. O cavaco pode variar muito (em tipo, forma, extensão) para cada operação de usinagem ou mesmo em uma única operação. EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 4 de 46 O que influencia a formação do cavaco?  Desgaste da ferramenta;  Esforços durante a operação de usinagem;  O calor gerado na usinagem;  Penetração do fluido de corte. O processo de formação do cavaco envolve aspectos:  Econômicos;  Qualidade da peça;  Segurança do operador;  Utilização adequada da máquina-ferramenta. EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 5 de 46 Etapas do Mecanismo de Formação do Cavaco 1º Etapa - Recalque do material - Uma pequeno porção do material (ainda solida à peça) é recalcada (deformações elásticas e plásticas) contra a superfície de saída da ferramenta. 2º Etapa - Esta deformação plástica aumenta progressivamente até que as tensões de cisalhamento se tornem suficientemente grandes, de modo a se iniciar um deslizamento (sem que haja perda de coesão) entre a porção de material recalcada e a peça. EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 6 de 46 Etapas do Mecanismo de Formação do Cavaco 3º Etapa - Continuando a penetração da ferramenta haverá uma ruptura (cisalhamento) parcial ou completa do cavaco, acompanhando o plano de cisalhamento ( depende da ductilidade do material e das condições de usinagem). 4º Etapa - devido ao movimento relativo entre a ferramenta e a peça inicia-se um escorregamento da porção do material deformada e cisalhada (cavaco) sobre a superfície de saída da ferramenta. Enquanto isso, uma nova porção do material está se formando e cisalhando, a qual irá também escorregar sobre a superfície de saída da ferramenta, repetindo o fenômeno. EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 7 de 46 Deformação Durante a Usinagem Plano de cisalhamento: É a linha divisória entre o material indeformado da peça e o material deformado do cavaco Teoria da Usinagem dos Materiais –Machado, A. R; Abrão, A.; Coelho, R. T.; da Silva, M. B. EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 8 de 46 Deformação Durante a Usinagem Estrutura da Peça Superfície de Corte Ferramenta Superfície de Saída Superfície de Incidência Plano de Cisalhamento Estrutura do Cavaco Plano de cisalhamento: É a linha divisória entre o material indeformado da peça e o material deformado do cavaco θ EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 9 de 46 Cavaco Contínuo – o material diante da ferramenta é recalcado, escorrega ao longo do plano de cisalhamento e sem se romper forma o cavaco. - Está associado a um baixo coeficiente de atrito entre cavaco e ferramenta. - Bom acabamento, durabilidade da ferramenta e baixa energia consumida. Problema: remoção do cavaco. Cavaco Cisalhado – o material fissura ao longo do plano de cisalhamento, porém é soldado em função da pressão e temperatura. - Qualidade da superfície inferior ao cavaco contínuo, produz vibração, quebra da ferramenta. EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 10 de 46 Cavaco arrancado – é produzido na usinagem de materiais frágeis, ferro fundido e latão. Os cavacos são formados basicamente por ruptura, forma conchoidal, arrancados abaixo da superfície usinada. Para obter superfície de boa qualidade, as ferramentas devem ser bem afiadas e utilizados avanços pequenos. EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 11 de 46 Tipos de Cavacos Contínuo – Típico em materiais dúcteis, com bom acabamento e baixa tendência de vibrações. ε0 <ε2 Lamelar – Estrutura intermediária entre o contínuo e o cisalhado. ε3 > ε0 >ε2 Cisalhado – Típico de materiais frágeis, como o ferro fundido. Há maior variação das forças. ε0 >ε3 Arrancado – Ocorrem normalmente na usinagem de materiais frágeis, gerado essencialmente por ruptura do material. EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 12 de 46 Cavaco Contínuo EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 13 de 46 Cavaco Contínuo EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 14 de 46 Cavaco Cisalhado EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 15 de 46 Cavaco Arrancado EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 16 de 46 Dúvidas? EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 17 de 46 "You know what's better than building things up in your imagination?" "Building things up in real life." The obstacle is the way – Ryan Holiday Faça parte da Equipe do ! f.xavier@ufsc.br EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 18 de 46 Mecanismo de Formação do Cavaco Prof. Fabio A. Xavier Fonte fotos: A. Ellermeier EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 19 de 46 Formação Gume Postiço O gume postiço constitui uma massa mais ou menos estacionária de metal, soldada na face da ferramenta (superfície de saída). É originado devido a um forte atrito entre o cavaco e a ferramenta, que produz o arrancamento de pequenas partículas de metal quente do cavaco e a soldagem das mesmas ao longo do gume ativo. EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 20 de 46 Dureza do Cavaco x Dureza do Material I Tipo de Cavaco II Tipo de Cavaco EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 21 de 46 Dureza do Cavaco x Dureza do Material III Tipo de Cavaco EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 22 de 46 Formação Gume Postiço EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 23 de 46 Formação Gume Postiço EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 24 de 46 EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 25 de 46 Generalidades do Processo de Formação de Cavaco f - Avanço (mm/rev.) ap - Profundidade de corte (mm) h – Espessura de usinagem (mm) b – Largura de usinagem (mm) r – Ângulo de direção do gume principal (º) EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 26 de 46 Fator de Recalque h - Espessura do cavaco indeformado, ou seja, antes de ser removido da peça (função do avanço); l’ = Comprimento do cavaco obtido pelo processo de usinagem. h’ = Espessura do cavaco obtido pelo processo de usinagem (medida). l = Comprimento do material a ser removido e transformado em cavaco de comprimento l’. 𝜆 = ℎ′ ℎ = 𝑙 𝑙′ 𝜆 > 1 Orienta sobre fatores de usinabilidade, pressão específica, volume, potência, etc. EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 27 de 46 Forma dos Cavacos EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 28 de 46 Classificação dos cavacos fragmentado A norma ISO 3685 faz uma classificação mais detalhada da forma dos cavacos. EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 29 de 46 Influência da Profundidade de Corte e Avanço na Forma do Cavaco EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 30 de 46 Influência da Profundidade de Corte e Avanço na Forma do Cavaco EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 31 de 46 Mudanças na Forma do Cavaco Pode-se provocar mudanças na forma do cavaco sob diferentes maneiras:  Alterando as condições de usinagem;  Dando uma forma especial à superfície de saída da ferramenta;  Colocando elementos adicionais na superfície de saída. EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 32 de 46 Ferramentas com quebra-cavacos EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 33 de 46 Dúvidas? EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 34 de 46 "You know what's better than building things up in your imagination?" "Building things up in real life." The obstacle is the way – Ryan Holiday Faça parte da Equipe do ! f.xavier@ufsc.br EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 35 de 46 Mecanismo de Formação do Cavaco Prof. Fabio A. Xavier Fonte fotos: A. Ellermeier EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 36 de 46 Geração de Calor durante a Usinagem  Zona A - atrito na interface ferramenta-cavaco.  Zona B - atrito na interface peça-ferramenta.  Zona C - atrito entre a ferramenta e o cavaco. EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 37 de 46 Geração de Calor durante a Usinagem Teoria da Usinagem dos Materiais –Machado, A. R; Abrão, A.; Coelho, R. T.; da Silva, M. B. EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 38 de 46 Geração de Calor durante a Usinagem EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 39 de 46 Geração de Calor durante a Usinagem Teoria da Usinagem dos Materiais –Machado, A. R; Abrão, A.; Coelho, R. T.; da Silva, M. B. EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 40 de 46 Geração de Calor durante a Usinagem Teoria da Usinagem dos Materiais –Machado, A. R; Abrão, A.; Coelho, R. T.; da Silva, M. B. EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 41 de 46 Geração de Calor durante a Usinagem Teoria da Usinagem dos Materiais –Machado, A. R; Abrão, A.; Coelho, R. T.; da Silva, M. B. EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 42 de 46 Controle da Forma do Cavaco Alguns problemas práticos têm relação com a forma do cavaco produzido:  Segurança do operador;  Possíveis danos à ferramenta e a peça;  Manuseio e armazenamento do cavaco;  Força de corte, temperatura e vida da ferramenta. EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 43 de 46 Fatores que Influenciam nos Tipos e Formas dos Cavacos EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 44 de 46 Dúvidas? EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 45 de 46 "You know what's better than building things up in your imagination?" "Building things up in real life." The obstacle is the way – Ryan Holiday Faça parte da Equipe do ! f.xavier@ufsc.br EMC Departamento de Engenharia Mecânica UFSC Universidade Federal de Santa Catarina Usinagem dos Materiais Slide 46 de 46 Mecanismo de Formação do Cavaco Prof. Fabio A. Xavier Fonte fotos: A. Ellermeier