Processos de Usinagem - Potência e Força de Corte

1 Processos de Usinagem Prof Paulo Cardoso sala k 12 paulocardosofurgbr Universidade Federal de Rio Grande FURG Curso de Engenharia Mecânica 2 Unidade 3 Tecnologia da Usinagem Força e Potência de Usinagem 3 Potência de Corte 60000 Fc vc Pc 4500 Fc vc Pc Pc kw Fc N vc mmin Pc CV Fc kgf vc mmin 4 Determinação da Pressão Específica de Corte segundo KIENZLE Z s s h k k 1 ks1 e z constantes do material da peça Valores tabelados para ferr de metal duro a seco com Aços o5 o6 r79 s 4 r90 ap 1mm Ferros fundidos o5 o2 r83 s 4 r90 ap 1mm Z s s h k k 1 5 Determinação da Pressão Específica de Corte pela ASME American Society of Mechanical Engineers y x p a s f a c k Ca constantes do material da peça x e y expoentes de influência de ap e f x 01 aços e ferros fundidos y 02 aços y 03 ferros fundidos 6 Determinação da Pressão Específica de Corte pela AWF Associação de Produção Econômica Alemanha Ck constantes do material da peça x expoente de influência de f y 0477 aços e ferros fundidos y k s f k c 7 Determinação da Pressão Específica de Corte segundo KRONEMBERG i g s A G ks C k 5 f a G p b h f a A p Cks g i constantes que dependem o material da peça e da ferramenta g 0160 aços g 0120 ferros fundidos i 0197 aços i 0137 aços Índice de Esbeltez 8 Determinação da Pressão Específica de Corte segundo TAYLOR Para Aços Semidoce Para Ferro Fundido Cinzento Para Ferro Fundido Branco 07 0 200 f ks 0 25 07 0 88 f a k p s 0 25 0 07 138 f a k p s 9 Correção do valor de ks Sandvik Coromant tabelaram Ks e para h04mm corrigindo como segue para ks para h 04 mmrot ks para o 6 2 de Fc para cada 1de o 15 de Fc para cada 1de o ks para a fórmula de Kronemberg Fatores tabelados F1 e F2 0 29 40 h k k stabelado scorrigido 10 Formulário para o Cálculo da Força Principal de Corte Fórmula Geral Fórmula de Kienzle Fórmula da ASME Fórmula da AWF Fórmula de Kronemberg A k F s c z s c b h k F 1 1 y x p a c f a C F 1 1 y p k c f a C F 1 i g c A G Cks F 1 5 11 Cálculo de Força e Potência no Torneamento Kienzle z s c b h k F 1 1 r ap b sen r f h sen 60000 Fc vc Pc cP Pm f n L tc 12 Cálculo de Força e Potência no Torneamento Exemplo 1 13 Dados di 100 mm df 74 mm l 500 mm Vc 180 mmin f 04 mmrot 6º r75º Ks1 2200 Nmm2 1z 086 Pm 75 KW 075 a Menor número de passes para apfn entre 4 e 15 b Tempo de corte 14 Equacionamento Fc KsA Fc Ksbh KsKs1hz KsKs1hz FcKs1hzbh bap sinKr hfsinKr FcKs1apsinKrfsinKr1z 15 Potência disponível é potência nominal vezes o rendimento Pd Pm 75075 563 KW Solução Pc FcVc 60000 Fc 563 KW60000 180 mmin Fc 1877 N esta é a força de corte disponível na máquina para aquela Vc escolhida Não existe correção por desgaste de ferramenta pois é uma peça única se houvesse a força disponível seria menor que 188 KN Não existe correção por 6o pois este é o ângulo da ferramenta utilizada se houvesse a força disponível poderia ser maior ou menor dependendo do ângulo Número de passes sobremetalap 100742187 13187 695 04sin 750086 ap máx 187 mm Não existe correção por f 04 mmvolta pois este é o avanço utilizado 16 Não se pode dar 695 passes assim 7 13ap ap 1857 mm se escolhesse 6 passes ia ultrapassar ap max e potência disponivel relação apf 185704 464 ok Vc dn1000 180314100n1000 n573 RPM Tc LVf Lfn Tc50057304 218 minutos 1308 segundos por passe Tctotal 1526 minutos 1516 17 Exemplo 2 Cálculo de Força e Potência no Torneamento 18 Dados di 100 mm df 74 mm l 500 mm N 5000 peças Vc 180 mmin f 06 mmrot 10º r75º Ks1 2200 Nmm2 1z 086 Pm 75 KW 075 10 de desgaste de ferramenta Tempos mortos usinagem 4 minutos por peça 35 insertos triangulares 50 peças por gume Previsão entrega 1 mês 1 operador 8 hs dia 19 Potência disponível é potência nominal vezes o rendimento Pd Pm 75075 563 KW Solução Pc FcVc 60000 Fc 563 KW60000 180 mmin Fc 1877 N Fdisp 187709 desgaste ferramenta 16893 N 100 60 assim aumentar F disponível em 4x15 Fdisp 16893 16893006 179066 N Poderia fazer todas as correções na potência disponível mas desgaste de ferramenta e ângulo de saída influem na força diretamente Haveria pequena diferença de valores Pd 750809106 5724 KW Fc 572460000180 1908 N Fc KsA existe correção por f 04 mmvolta assim devese corrigir o Ks Ks corr 2200 0406sin 750029 Ks corr 19757 Nmm2 06sin 75 086 ap 140 mm 20 Passes 10 passes de 13 mm apf 1306 216 acabamento ruim e máquina sub aproveitada Vc dn1000 180 314100n1000 n 573 RPM Tc LVf Lfn Tc50057306 145 minutos 87 segundos por passe Tc 145 minutos 1430 por peça Com tempos mortos 185 minutos por peça Por turno 240185 1297 peças turnook13 peças turno 26 peças dia 130 peças semana 520 peças mês Soluções aumentar número de operadorestornos e manter acabamento Usar tornos com maior potência e melhorar relação produtividade potênciaacabamento Dimimuir tempos mortos de usinagem levar em conta que tempos mortos não são so troca de peçaferramenta 35 insertos x 3 gumes x 50 peças 5250 peçasapertado 21 Cálculo de Força e Potência no Torneamento Exemplo 3 22 Dados di 50 mm df 40 mm l 200 mm N 5000 peças 10 desgaste RPM max 1900 f 01 a 08 mmrot Vc 195 a 410 mmin 6º r 75º Ks1 2130 Nmm2 1z 082 Pm 100 KW 09 Solução Vc dn1000 Vc 3145019001000 Vc max 298 mmin Hipótese 1 Vc e f Pd Pm 10009 90 KW Pc FcVc 60000 Fc 9060000 298 Fc 1812 N Fdisp 181209 desgaste ferramenta 163087 N 029 082 ap max 11 mm 5 passes de 1 mm apf 125 tc 2001900 08 013 minutos Tc total 066 minutos Hipótese 2 Vc e f Pc FcVc 60000 Fc 9060000 195 Fc 276923 N Fdisp 27692 09 desgaste ferramenta 24923 N 029 082 ap max 17 mm 517 294 3 passes de 167 mm apf 208 Tc 20012414 08 020 minutos Tc total 060 minutos Vc dn1000 195 31450n1000 n 12414 RPM Hipótese 3 Vc e f Pc FcVc 60000 Fc 9060000 195 Fc 276923 N Fdisp 27692 09 desgaste ferramenta 24923 N 029 082 ap max 508 mm 1 passe de 50 mm apf 50 Tc Tc total 20012414 01 161 minutos Vc dn1000 195 31450n1000 n 12414 RPM Hipótese 4 Vc e f Pc FcVc 60000 Fc 9060000 298 029 082 ap max 333 mm 5333 15 2 passes de 25 mm apf 25 Tc 2001900 01 105 minutos Tc total 210 minutos Vc dn1000 298 31450n1000 n 1900 RPM Fc 1812 N Fdisp 181209 desgaste ferramenta 163087 N 27 Hipótese 5 Vc e f 017 ap 5 mm Fc 276923 N Fdisp 27692 09 desgaste ferramenta 24923 N 029 082 ap max 384 mm Hipótese 6 Vc e f 038 ap 25 mm Fc 9060000 195 Fc 276923 N Fdisp 27692 09 desgaste ferramenta 24923 N 029 082 ap max 2507 mm 2 passe de 25 mm apf 658 195 31450n1000 n 12414 RPM Tc 20012414 038 042 minutos Tc total 084 minutos 28 Hipótese 7 Vc e f 038 ap 25 mm Fc 9060000 275 Fc 196363 N Fdisp 196363 09 176727 N 082 ap max 174 mm 29 Cálculo de Força e Potência na Furação em Cheio Broca c 2 arestas r D b 2sen r f h 2 sen z r r s c f D k F 1 1 2 sen sen Momento de Corte 4 D F M c c Tempo de Corte f n D L tc 3 30 Cálculo de Força e Potência na Furação com PréFuro Broca c 2 arestas z r r s c f d D k F 1 1 2 sen sen r d D b sen 2 4 D F M c c Momento de Corte 31 Cálculo de Força e Potência no Fresamento Frontal de Topo c z m s cm Z b h k F 1 1 r Z s e m f D a h sen 114 6 D ae1 1 2 sen D ae2 2 2 sen 2 1 s o s c Z Z 360 Ângulo de Contato Ndentes da fresa ae ae ae1 ae2 32 Cálculo de Força e Potência no Fresamento Tangencial c z m s cm Z b h k F 1 1 D a f h e Z s m 2 57 3 D ae s 2 1 cos o s c Z Z 360 Ângulo de Contato Ndentes da fresa ae ae 33 Cálculo de Força e Potência no FresamentoFuração Exemplo 4 34 Dados Pot fresadora 10 KW 75 Pot furadeira 5KW 60 Sobremetal faceamento 5mm furo df 12 mm Ks1 2130 Nmm2 1z 082 Fresa Z 8 dentes D 125 mm r 75 2 s 7 Pastilhas faixas de f 010 020 040 mmdente Faixas de VC 305 250 165 mmin Broca D 12 mm faixas de f 017 a 028 mmvolta Faixas de VC 25 a 40 mmin 35 Solução 𝑚 b apsin Kr b 5sin 750 b 518mm 0 017 mm 53130 fz 02 mmdente valor médio 029 748876 N F real 748876 8 808786 N Pc 748876165 60000 2059 KW 2059 KW 75 KW 10075 1 Vc e f médio Zc 810626360 235 36 Solução b apsin Kr b 5sin 750 b 518mm 0 008 mm 53130 fz 01 mmdente 029 493486 N F real 493486 8 532965 N Pc 532965165 60000 1465 KW 1465 KW 75 KW 10075 2 Vc e f 37 Solução b apsin Kr b 25sin 750 b 259 mm 0 008 mm 53130 fz 01 mmdente 029 246742 N F real 246742 8 26648 N Pc 26648165 60000 7328 KW 7328 KW 75 KW 10075 3 Vc e f ap A usinagem ocorre mas apf 25 condição não recomendada para desgaste e acabamento Solucao Furacao Ddf 12 Fo Ky sen 7 7 sen Xr Avanco e Vc maxima 028 mmrot e 40 mmin F 2130 sin 59 2 303904 N P 303904 40 60000 202 KW 202 KW 30 KW 50 06 38 39 Cálculo de Força e Potência no Aplainamento b h k F s c Fm Força para acionar mesa peça PM P Peso da peça M Peso da mesa Coef atrito nas guias da mesa 005 roletes 010 plana 60000 c m c v F F Pc 60000 c c v M P F Pc