Usinagem de Materiais: Movimentos e Grandezas nos Processos de Corte

U N I D A D E 2 U S I N A G E M D E M A T E R I A I S MOVIMENTOS E GRANDEZAS DOS PROCESSOS DE CORTE Marcelo de Jesus Rodrigues da Nóbrega AUTOR Qual o processo de usinagem mais indicado para a fabricação de uma peça específica Qual ferramenta devo utilizar para obter os melhores resultados na usinagem Quais as melhores condições econômicas de usinagem que permitirão otimizar o processo de fabricação com os menores custos Quais os parâmetros de usinagem mais apropriados para uma determinada operação de usinagem e quais os cálculos envolvidos Identificar os movimentos e grandezas dos processos de corte Olá aluno a A usinagem se tornou um importante processo presente em diversos setores industriais por conta de seu baixo custo e flexibilidade de produção CCV INDUSTRIAL 2017 No entanto Casarin 2018 explica que trabalhar na área de usinagem exige uma série de conhecimentos que nos permitam responder questionamentos do tipo Portanto a partir da explanação do conteúdo proposto você encontrará conceitos fundamentais dos processos de usinagem tipos de ferramentas e máquinas básicas relacionadas aos processos mecânicos de usinagem aspectos geométricos da ferramenta de corte definição de velocidade de avanço e de corte e profundidade de corte características gerais de cavacos o uso de fluidos de corte condições econômicas de corte e os cálculos de força e potência de usinagem Além disso este material irá apresentar a Norma Regulamentadora NR 12 que tem por objetivo prevenir acidentes e doenças ocupacionais durante o uso de máquinas e equipamentos Bons estudos Objetivos de Aprendizagem Ao final dessa UA você deve apresentar os seguintes aprendizados APRESENTAÇÃO 01 CONHEÇA O CONTEUDISTA Sou Marcelo de Jesus Rodrigues da Nóbrega sou PósDoutor Sênior e Júnior em Engenharia pela Universidade do Estado do Rio de Janeiro UERJ 2013 e 2019 Doutor em Engenharia Mecânica pela Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro PUCRio 2010 Mestre em Tecnologia na Área de Processos Tecnológicos pelo Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca CEFETRJ 2004 Engenheiro Mecânico pelo CEFETRJ 2002 Tecnólogo em Mecânica também pelo CEFETRJ 2001 Licenciado em Física pela Universidade Cândido Mendes UCAM 2006 Licenciado em Matemática e Engenheiro Civil ambos pela Sociedade Augusto Motta UNISUAM 2002 Licenciado em Pedagogia UniBF 2022 ESPECIALIZAÇÃO NA ÁREA TECNOLÓGICA Especialista em Engenharia de Segurança do Trabalho FSS 2005 MBA em Negócios Imobiliários UniBF 2020 Especialista em Trânsito UniBF 2020 Especialista em Engenharia e Gerenciamento de Manutenção UniBF 2020 Especialista em Engenharia de Avaliações e Perícias UniBF 2020 Especialista em Higiene Ocupacional CESDA 2020 Especialista em Engenharia Elétrica Ênfase em Instalações Residenciais UCAM 2020 e Especialista em Engenharia Civil Sistemas Construtivos em Edificações FASOUZA 2020 ESPECIALIZAÇÃO NA ÁREA DE MEIO AMBIENTE Especialista em Engenharia de Meio Ambiente UNIG 2010 Especialista em Auditoria e Perícia Ambiental FUNIP 2020 Especialista em Saneamento FAVENI 2020 e Especialista em Gestão Ambiental UCAM 2019 ESPECIALIZAÇÃO NA ÁREA EDUCACIONAL Especialista em Gestão de Sistemas Educacionais UniBF 2022 Especialista em Gestão Escolar Administração Inspeção Orientação e Supervisão FAVENI 2020 Especialista em Docência do Ensino Superior pela Faculdade São Judas Tadeu FSJT 2002 Especialista em Metodologias Ativas e Prática Docente UniBF 2021 Especialista em Educação a Distância UniBF 2020 Especialista em Ciências Sociais UniBF 2021 Especialista em Ciências da Religião UniBF 2020 Marcelo de Jesus Rodrigues da Nóbrega 02 CONHEÇA O CONTEUDISTA EXPERIÊNCIA PROFISSIONALTECNOLÓGICA Possuo experiência de mais de 18 anos nas áreas de Engenharia de Segurança do Trabalho e de Meio Ambiente especialmente nas áreas de Licenciamento Ambiental atividades Industriais de Geração e Cogeração de Energia Subestações de Energia Elétrica Helipontos e Estações RádioBase e Avaliação e Análise de Riscos Industriais e gestão de Unidades de Conservação Ambiental Possuo mais de 250 trabalhos técnicos nas áreas de Segurança do Trabalho e Meio Ambiente além de atuar como Perito Judicial nomeado em mais de 200 processos TJRJ TRT1 e JF EXPERIÊNCIA ACADÊMICAGESTÃO Possuo mais de 20 anos de experiência Docente no Ensino Superior e Técnico atuando principalmente nos seguintes temas Ergonomia e Segurança do Trabalho Perícia Judicial em Engenharia Resistência dos Materiais Desenho Técnico Desenho de Engenharia e Arquitetura Técnicas de Construção Civil Tópicos Especiais em Engenharia Civil Tópicos Especiais em Engenharia Mecânica Tópicos Especiais em Engenharia Elétrica Mecânica Aplicada Fabricação de Componentes Mecânicos Métodos Numéricos e Comportamento Mecânico dos Materiais Além disso possuo experiência docente e na coordenação de diferentes cursos na área das Engenharias Engenharia Civil Engenharia Mecânica Engenharia de Produção Engenharia Elétrica Engenharia Ambiental e Sanitária e Engenharia de Petróleo e como TutorOrientador na Universidade Aberta do Brasil 2020 Sou Editor de Revistas Científicas e Avaliador do MEC INEPENADE também atuando como Avaliador de Cursos de Graduação pelo INEPMEC Por fim participo como orientador eou avaliador de mais de 200 Trabalhos de Conclusão de Curso em diferentes níveis Doutorado Mestrado Especialização e Graduação Marcelo de Jesus Rodrigues da Nóbrega 03 Cavaco porção de material da peça retirada pela ferramenta caracterizando se por apresentar forma irregular Cunha utilizada em processos de fabricação de peças de metal Superfície de saída é a superfície sobre a qual o cavaco é formado e sobre a qual o cavaco escoa durante a sua saída da região de trabalho de usinagem Primeiramente é importante explicar o processo evolutivo da usinagem Um grande avanço foi a transformação do movimento de translação em movimento de rotação com sentido de rotação invertido a cada ciclo Este princípio foi aplicado em um dispositivo denominado Furação de Corda Puxada PENTEADO 2014 Fonte Penteado 2014 Disponível em httpsdocenteifscedubrgianpaulomedeirosMaterialDidaticoProcessos20de20FabricaC3A7C3A3o 20IUsinagemaula201conceitosusinagemppt Uma das primeiras formas usadas para motorizar máquinas foi a roda dágua No século XVIII surgem as máquinas movidas a vapor No fim do século XIX o vapor foi substituído pela energia elétrica Após esta inovação apareceram as máquinas modernas de usinagem responsável pelo crescimento da indústria de produtos de consumo PENTEADO 2014 Algumas das operações de fabricação podem ser realizadas manualmente ou com o auxílio das máquinas operatrizesmáquinasferramenta A esse respeito é importante conhecer alguns conceitos que estão diretamente associados ao processo de corte do material UNIDADE 2 04 Superfícies de folga principal e lateralsecundária são as superfícies da que se defrontam com as superfícies em usinagem peça Aresta principal de corte é a aresta formada pela intersecção das superfícies e saída e de folga principal e voltada à direção de avanço no plano de trabalho Aresta lateralsecundária de corte é a aresta formada pela intersecção das superfícies e saída e de folga lateral Pressão de corte uma ferramenta com um ângulo muito agudo terá a resistência de sua aresta cortante diminuída o que pode danificála por causa da pressão feita para executar o corte Dureza capacidade de um material resistir ao desgaste mecânico Tenacidade capacidade de um material resistir à quebra Movimento de Corte é o movimento relativo entre a peça e a ferramenta que força o material da peça a escoar sobre a face da ferramenta proporcionando a formação de cavaco 05 U S I N A G E M D E M A T E R I A I S Movimento de Avanço é o movimento relativo entre a peça e a ferramenta o qual combinado ao movimento de corte proporciona uma remoção contínua do cavaco e consequente formação de uma superfície usinada Movimento Resultante de Corte é o movimento resultante dos movimentos de corte e de avanço Segundo Ferraresi 1969 o movimento de corte é aquele entre a peça e a ferramenta que ocorre sem o movimento de avanço originando uma única remoção de cavaco durante uma volta Pode ser realizada por broca helicoidal ou com fresa cilíndrica como mostra a figura abaixo Movimento de Ajuste ou Penetração é o movimento entre a ferramenta e a peça no qual é predeterminada a espessura da camada de material a ser removida 06 USINAGEM DE MATERIAIS Movimento de Correção é o movimento entre a ferramenta e a peça empregado para compensar alterações de posicionamento devidas por exemplo pelo desgaste da ferramenta Movimento de Aproximação é o movimento da ferramenta em direção à peça com a finalidade de posicionála para iniciar a usinagem Movimento de Recuo é o movimento da ferramenta pelo qual ela após a usinagem é afastada da peça Tanto os movimentos ativos como passivos são importantes pois eles estão associados a tempos que somados resultam no tempo total de fabricação PENTEADO 2014 As grandezas numéricas representam valores de deslocamento da ferramenta ou da peça adequadas ao tipo de trabalho a ser executado ao material a ser usinado e ao material da ferramenta As principais grandezas de corte são velocidade de corte avanço e profundidade de corte 07 USINAGEM DE MATERIAIS Velocidade de corte é o corte do material dentro de um determinado tempo produzido pela ferramenta e a peça acopladas a uma máquina Quando se trabalha com máquina que realizam a operação através da rotação utilizase a seguinte equação Para calcular o número de golpes por minutos no caso de máquinas que tem movimentos retilíneos utilizase Fatores que podem influenciar na velocidade de corte a Tipo do material da ferramenta b Material da peça c Operação que está sendo realizada d Condições da máquina e e Condições de refrigeração Tempo de corte Onde tc tempo de corte min If percurso de avanço mm Vf velocidade de avanço mmmin Velocidade de avanço é a velocidade instantânea da ferramenta segundo a direção e sentido de corte Em outras palavras é o quanto a ferramenta ou a peça avança para realizar o corte na peça 08 USINAGEM DE MATERIAIS Onde Vf velocidade de avanço mmmin f avanço mmrot n rotação da peça ferramenta rpm Vc velocidade de corte mmin d diâmetro da peça ferramenta mm Profundidade de corte é a espessura retirada da peça pela ferramenta conforme o avanço dado é uma grandeza numérica que define a penetração da ferramenta para a realização de uma determinada operação permitindo a retirada de certa quantidade de cavaco Grandezas do processo de usinagem 09 USINAGEM DE MATERIAIS As máquinasferramenta estão em constante evolução e são cada vez mais flexíveis em todos os sentidos Afinal melhorar o desempenho destas máquinas significa indiretamente introduzir melhorias ao processo de usinagem COPPINI et al 2015 No momento do planejamento do processo o planejador depara com mais uma dificuldade depois de selecionar as ferramentas com base em catálogo de fornecedores como dimensionar o número que deverá ser programado para a fabricação de uma peça qualquer que deverá entrar em produção A resposta é dada por Coppini et al 2015 a partir da elaboração de equações visando o cálculo do tempo de corte para geometrias de peças cilíndricas e não cilíndricas no sentido de contribuir para o aperfeiçoamento e eficiência do processo de planejamento e controle da usinagem Nesse sentido é importante conhecer conceitos como velocidade e tempo de corte velocidade de avanço profundidade de corte e outros que contribuem para os movimentos de corte que ocorrem nos processos de fabricação de peças em usinagem CONCLUINDO A UNIDADE 10 Como leitura complementar referente ao tema desta unidade e para auxiliar na realização dos exercícios de fixação recomendase a leitura das literaturas presentes no item Referências Bibliográficas DICA DO PROFESSOR 11 Questão 01 Dentre os materiais utilizados em processos de usinagem aquele que apresenta maior velocidade de corte resistência ao desgaste e dureza a quente é a Metal duro revestido b Diamante c Cerâmicas d Aço ferramenta EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 12 Questão 02 Observe a figura que representa uma ferramenta de usinagem e indica suas superfícies arestas e planos A esse respeito é correto afirmar que a superfície de saída a aresta principal de corte e a aresta secundária de corte são indicadas na figura como a G C H b B H C c F G B d C F D EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 13 Questão 03 Com relação ao movimento de profundidade no processo de usinagem é INCORRETO afirmar que a Ele é um parâmetro de usinagem b Ele é realizado a cada metade de passe c Ele possibilita a regulagem do corte d Ele é realizado a cada passe e Ele afeta a largura do cavaco EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 14 Questão 04 No processo de usinagem com velocidade de corte 160 mmin qual a rotação do eixoárvore para a usinagem de uma peça de 50 mm de diâmetro Considere π 314 a 950 RPM b 1010 RPM c 1020 RPM d 1025 RPM e 1030 RPM EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 15 Questão 05 No processo de usinagem de um eixo de comprimento de 1500 mm com velocidade de corte de 14 mmin do diâmetro de 95 mm e avanço de 2 mm deve ser torneado longitudinalmente com 4 passes O valor aproximado do RPM do processo e o tempo de corte são respectivamente iguais a Considere π 314 a 45 RPM e 68 min b 46 RPM e 66 min c 47 RPM e 64 min d 48 RPM e 42 min e 50 RPM e 38 min EXERCÍCIOS DE FIXAÇÃO 16 SAIBA MAIS Link httpswwwyoutubecomwatchvywmBzpPvS0 Link httpswwwyoutubecomwatchveJESZpmNhk Link httpswwwyoutubecomwatchvZ7pOk6Y8i1k Vídeos Calculando o RPM e o GPM a partir da velocidade do corte Usinagem por Torneamento Movimento de corte avanço e profundidade de corte Movimentos de Usinagem 18 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS COPPINI N L et al 2015 Disponível em httpswwwarandanetcombrrevistammartigotecnico60Equacoesparacalculodo tempodecorteemtorneamentohtml Acesso em 15 jul 2022 FERRARESI D Fundamentos da Usinagem dos Materiais Blucher 1969 PENTEADO F Usinagem Material de aula 2014 Disponível em httpsdocplayercombr18364700Usinagemproffernandopenteadohtml Acesso em 15 jul 2022 STOETERAU R L Fundamentos dos Processos de Usinagem 2018 Disponível em httpsitespoliuspbrdpmr2202arquivosaulasPMR2202AULA20RS1pdf Acesso em 13 jul 2022 19 GABARITO 1 Gabarito B Justificativa do gabarito O diamante apresenta maior velocidade de corte resistência ao desgaste e dureza a quente 2 Gabarito B Justificativa do gabarito B Superfície de saída H Aresta principal de corte C Aresta secundária de corte 3 Gabarito B Justificativa do gabarito O movimento de profundidade no processo de usinagem NÃO é realizado a cada metade de passe 4 Gabarito C Justificativa do gabarito 1020 RPM Vide item sobre velocidade de corte 5 Gabarito C Justificativa do gabarito 47 RPM e 64 min Vide item sobre velocidade de corte e tempo de corte 20