Cinematica-Geral-Usinagem-Movimentos-Calculos-e-Materiais-para-Ferramentas

Cinemática Geral dos Processos de Usinagem Movimentos nos processos de usinagem Mov Eletivo Ve Mov de Corte Vc Peça Mov de Avanço Vf Ferramenta Peça Vc Mov de Corte Vf Mov Eletivo Mov de Avanço Ferramenta Movimento de Corte Movimento de Avanço Movimento de Penetração movimento de corte movimento de avanço movimento de profundidade Vf f n mmmin f Vf n mmrot Vc a p d f a p f a p f MWLNR 2020 P M K N S H P fz 017 mm008025 007 in003010 280 mmin305250 vc 925 sfm1000820 M fz 017 mm008025 007 in003010 280 mmin305245 vc 820 sfm1005805 H fz 017 mm008025 007 in003010 70 mmin7560 vc 225 sfm250190 15672 8277 5277 Polir ø 2417 N8 ø 40 N10 2134 ø 6339 Característica da rugosidade média Ra Classe da Rugosidade Rugosidade média Ra µm N12 50 N11 25 N10 125 N9 63 N8 32 N7 16 N6 08 N5 04 N4 02 N3 01 N2 005 N1 003 Rugosidades Em uma operação de torneamento o acabamento superficial é uma função do raio da ponta da ferramenta e do avanço por rotação n Vc x 1000 π x Dc n Rotação da placa RPM Vc Velocidade de corte mmin Dc Diâmetro da peça mm Rmáx fn² x 1000 8 x rz fn² avanço da ferramenta mmrot re Raio de ponta do inserto mm Rmáx Rugosidade máxima n Velocidade do fuso RPM rotmin Vc Velocidade de corte em Dc mmin Dc Diâmetro da broca mm l4 Profundidade máx da broca Recomendada mm ap Profundidade de corte fn Avanço por rotação mmrot Vf Velocidade de avanço mmmin Vf fn x n n Vc x 1000 π x Dc Tempos de corte de faceamento Torneamento transversal faceamento sangramento Tc d2Vf d2pn min Tc Dd2Vf Dd2pn min Tc Tempo de corte em min p avanço transversal ou seja a penetração em mmrot n rotação em rpm Obs em máquinas CNC é possível variar a rotação e manter Vc constante Tc d d2 to 0 Vf1 δd MATERIAIS PARA FERRAMENTAS As principais propriedades desejáveis em um material para ferramenta de corte podem ser assim listadas Alta dureza Tenacidade suficiente para evitar falha por fratura Alta resistência ao desgaste abrasivo Alta resistência a compressão Alta resistência ao cisalhamento Boas propriedades mecânicas e térmicas em temperaturas elevadas Alta resistência ao choque térmico Alta resistência ao impacto Ser inerte quimicamente Figura 1 Campos de temperatura no cavaco zona de cisalhamento e ferramenta após 3024 ms de corte Figura 2 Temperatura em função do tempo de corte em diferentes profundidades 0 a 200 µm na face da ferramenta Aços ao Carbono No final do século XVIII e início do XIX os aços ao carbono eram os principais materiais Ao final do século XIX os aços de baixa e média liga introduzidos por Müshet em 1868 já representavam as primeiras inovações em ferramentas de corte MATERIAIS PARA FERRAMENTAS Aços RÁPIDOS HSS High Speed Steel Na virada do século XIX quando Taylor e White desenvolveram o primeiro aço rápido contendo 067 C 1891 W 547 Cr 011 Mn 029 V e o tratamento térmico apropriado Aços ao tungstênio W identificados pela letra T Aços ao molibdênio Mo identificados pela letra M MATERIAIS PARA FERRAMENTAS Aços RÁPIDOS HSS High Speed Steel Efeito da temperatura de revenido na dureza do açorápido MATERIAIS PARA FERRAMENTAS Aços RÁPIDOS Revestidos PVD PVD phisical vapour deposition ou deposição física de vapor usa temperaturas de tratamento inferiores a 500C MATERIAIS PARA FERRAMENTAS Aços RÁPIDOS Produzido pela Metalurgia do Pó HSSPM MATERIAIS PARA FERRAMENTAS Ligas Fundidas Stellite Ligas fundidas são materiais de ferramentas que surgiram na mesma época que os aços rápidos mas tiveram grandes aplicações somente mais tarde durante a Segunda Guerra Mundial São ferramentas a base de Co contendo W e Cr em solução sólida São mais duras do que os aços rápidos e mantém esta dureza a temperaturas mais elevadas Velocidades de corte podem ser em torno de 25 maiores MATERIAIS PARA FERRAMENTAS Metal Duro WC WiDia Carbetos Com o metal duro as velocidades de corte puderam ser aumentadas em praticamente dez vezes de 35 mmin com os açosrápidos para 250 300 mmin A descoberta aconteceu por volta de 1920 na Alemanha quando Schröter conseguiu produzir em laboratório o carboneto de tungstênio WC em pó pela primeira vez A mistura deste pó com o cobalto também em pó trouxe ao mercado em 1928 este que é um dos mais revolucionários grupos de materiais para ferramentas de corte MATERIAIS PARA FERRAMENTAS Metal Duro WC WiDia Carbetos MATERIAIS PARA FERRAMENTAS Metal Duro WC WiDia Carbetos Norma ISO padronizou a classe K como contendo WCCo Classe dos ferros fundidos ou classe aplicada a materiais que produzem cavacos curtos Coloração vermelha Quando se adiciona TiC TaC eou NbC a ISO os designa de classe P Classe dos aços ou dos materiais que produzem cavacos longos Colaração azul Quando o WCCo possui adições de TiC TaC eou NbC mas em menores quantidades que aqueles apresentados pela Classe P temse a classe M Classe dos aços inoxidáveis tendo em vista a sua maior aplicação na usinagem dos aços inoxidáveis austeníticos Coloração amarelo Há ainda a classe N para os metais e ligas não ferrosas principalmente cobre e alumínio Coloração verde A classe S para as superligas ou ligas resistentes ao calor ferro titânio níquel e cobalto Coloração marrom A classe H para os aços endurecidos aços fundidos e aços e ferros fundidos temperados Coloração cinza MATERIAIS PARA FERRAMENTAS Padrão ISO MATERIAIS PARA FERRAMENTAS Fabricação do Metal Duro Tungstênio se encontra na natureza nos minérios scheelita e wolframita Após uma série de reações em meio ácido ácido clorídrico ele é transformado em trióxido de tungstênio WO3 Por meio de reações de desoxidação em atmosfera rica em hidrogênio é obtido o tungstênio puro que é misturado com o carbono também puro e levado a um forno para formar o WC a temperaturas elevadas 1375C a 1650C MATERIAIS PARA FERRAMENTAS Fabricação do Metal Duro MATERIAIS PARA FERRAMENTAS Metal Duro Revestido PVD e CVD Os MDs revestidos representam mais de 95 com tendência ao crescimento contínuo MATERIAIS PARA FERRAMENTAS Metal Duro Revestido PVD e CVD MATERIAIS PARA FERRAMENTAS Metal Duro Revestido PVD e CVD MATERIAIS PARA FERRAMENTAS Cermets Constatouse que a adição de TiC aumentava muito a resistência ao desgaste principalmente na superfície de saída dos metais duros quando usinando aços Houve escassez de tungstênio durante a segunda guerra mundial Isso levou em 1931 Kolaska e Dreyer 1990 a usar materiais constituídos por TiC TiN e geralmente tem o Ni como elemento de ligação Pode contar também com a presença de outros elementos tais como Al Co Mo ou compostos de Mo2C TaC NbC WC AlN TaN e outros PROPRIEDADES FÍSICAS CERMET METAL DURO DUREZA HV 3200 2100 ENERGIA LIVRE DE FORMAÇÃO kcalg atm 1000ºC 35 10 SOLUBILIDADE NO FERRO wt a 1250ºC 05 7 TEMPERATURA DE OXIDAÇÃO ºC 1100 700 CONDUTIVIDADE TÉRMICA calcmsºC 0052 042 COEFICIENTE DE DILATAÇÃO TÉRMICA 106ºC 72 52 COEFICIENTE DE CHOQUE TÉRMICO 19 271 MATERIAIS PARA FERRAMENTAS MATERIAIS PARA FERRAMENTAS Cermets Cutting Speed Increases Wear Resistance Toughness Feed Rate Increases Traditional Cermet Micrograin Cermet Coated Carbide Coated Carbide Carbide Cerâmicas As cerâmicas são compostas de elementos metálicos e nãometálicos geralmente na forma de óxidos carbonetos ou nitretos A maioria tem estrutura cristalina mas em contraste com os metais as ligações entre os elementos são iônicas ou covalentes MATERIAIS PARA FERRAMENTAS Cerâmicas Material Módulo de elasticidade GPa Dureza GPa Tenacidade K1C MPam12 Coeficiente de dilatação térmica 106K1 Condutividade térmica Wm1K1 Al2O3 400 172 43 80 105 Al2O3TiC 420 206 45 85 130 Al2O3ZrO2 390 165 65 85 80 Si3N4 SIALON 300 156 65 31 97 SiC WHISKER 390 185 80 64 320 MATERIAIS PARA FERRAMENTAS Materiais Ultraduros Materiais com dureza superior a 3000 HV Diamantes naturais mono e policristalino Diamante sintético monocristalino Diamante sintético policristalino PCD polycrytalline diamond Nitreto cúbico de boro cBN monocristalino Nltreto cúbico de boro policristalino PcBN MATERIAIS PARA FERRAMENTAS Materiais Ultraduros MATERIAIS PARA FERRAMENTAS Materiais Ultraduros Camada de diamante desenvolvida em substrato de metal duro pelo processo CVD MATERIAIS PARA FERRAMENTAS Materiais Ultraduros O diamante tem a limitação de não poder ser utilizado na usinagem de aços ou qualquer outro material ferroso Está sujeito à reversão a grafite quando as temperaturas ultrapassam cerca de 700ºC na presença de oxigênio Mas as ligas de alumínio cobre puro metais duros e materiais compostos principalmente os compósitos de matrizes metálicas têmse beneficiado pelo uso do diamante Ao contrário o PcBN é excelente na usinagem dos aços ligas de níquel e ferros fundidos O PcBN é termicamente mais estável até temperaturas da ordem de 1200ºC apresentando uma resistência ao ataque químico bem maior que o diamante MATERIAIS PARA FERRAMENTAS Seleção de condições de corte em usinagem MATERIAIS PARA FERRAMENTAS