Corte por Arranque de Apara - PDF

TECNOLOGIA MECÂNICA I CORTE POR ARRANQUE DE APARA José Carlos Manuel Simões Leitão IvanIvan Galvão Galvão Ivo Bragança Ivo Bragança  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara...

TECNOLOGIA MECÂNICA I CORTE POR ARRANQUE DE APARA José Carlos Manuel Simões Leitão IvanIvan Galvão Galvão Ivo Bragança Ivo Bragança  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Introdução O corte por arranque de apara (CAA) é um processo tecnológico de fabrico, cujo objectivo é atribuir forma às peças a partir de um bruto de maquinagem ou peça semi-acabada, por acção de uma ferramenta de corte, que procede à remoção mecânica do material excedentário na forma de aparas/limalhas A formação e arranque de cada apara é consequência da acção mecânica da aresta de corte da ferramenta, cuja dureza é sempre superior à do material a maquinar 2  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Introdução aos Processos de Fabrico Corte Arranque de Apara Introdução Classificação dos processos de CAA CAA Macroscópica – Sucede principalmetne nos processos de Torneamento, Fresagem, Furação, etc, formando aparas com uma espessura que varia tipicamente entre os 0,025mm e os 2,5mm; CAA de Retificação – Sucede tipicamente nos processos de acabamento por retificação de superfícies, de furos e de formas tridimensionais. As aparas têm uma espessura que varia entre os 0,0025mm e os 0,25mm. Processos Não Convencionais – Surgem nos processos normalmente designados por não convencionais como sejam a maquinagem por eletroerosão, a Química e Eletroquímica, por ultrasons, por Bombardeamento de electrões (EBM), por laser, entre outros. As aparas removidas têm, geralmente, uma dimensão submicroscópica ou mesmo atómica. 3  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara 4  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara 5  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Torneamento A bucha tem movimento rotativo; O ferro de corte tem movimento linear de avanço. Obtenção de peças com superfície de revolução. 6  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Torneamento Variando a posição, o formato da ferramenta e a direcção do movimento de avanço, é possível realizar uma grande variedade de operações 7  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Torno mecânico 8  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara 9  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara 10  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara 11  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Furação Obtenção de furos, passantes ou cegos A broca tem um movimento rotativo combinado com um linear descendente de avanço 12  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Furação 13  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Furação 14  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Furação 15  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Limador 16  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Limador O ferro de corte e a peça têm movimentos lineares 17  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara 18  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Brochagem -Acabamento de furos e superfícies planas; -A brocha tem movimento linear não uniforme de vaivém. 19  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Brochagem 20  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara 21  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara 22  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Mandrilagem -Alargamento e acabamento de furos; -O mandril tem movimento rotativo combinado com um linear de avanço. 23  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Mandrilagem -Alargamento e acabamento de furos; -O mandril tem movimento rotativo combinado com um linear de avanço. 24  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara 25  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara 26  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Introdução Fresagem Obtenção de peças 3D de geometria variável A fresa tem movimento rotativo que pode ser combinado com um linear de avanço A peça pode ter um movimento linear de avanço 27  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara 28  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Introdução Fresagem - aplicações Superfícies planas ou não; Entalhes; Rodas dentadas; Podem também ser realizadas operações: Dentes; Furação; etc. Mandrilagem; Roscagem com macho; etc. 29  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Introdução Fresagem Corte com ferramenta rotativa com arestas múltiplas de corte (fresa) que executa movimentos programados sobre uma peça em quase todas as direcções Tangencial - obtenção de uma superfície plana paralela ao eixo de rotação da ferramenta Fresagem Frontal - obtenção de uma superfície plana perpendicular ao eixo de rotação da ferramenta 30  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Introdução Fresadora Eixo Vertical Árvore ocupa a posição vertical Eixo Horizontal Árvore ocupa a posição horizontal Universais Permitem posicionar a ferramenta segundo o eixo vertical ou o eixo horizontal Dispõem de dois eixos-árvore, horizontal e vertical 31  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Introdução Fresadora 32  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Introdução Fresadora Fresa Cilíndrica (de disco) Fresa de Haste (de topo) 33  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Introdução Fresadora https://www.youtube.com/watch?v=NqF_ETWvBCA 34  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Fresagem Classificação quanto à relação entre os sentidos de rotação e de avanço Fresagem em Oposição Fresagem em Concordância 35  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Fresagem em oposição O sentido de rotação da fresa é contrário ao sentido de avanço da peça, no ponto de contacto. 36  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Fresagem em concordância O sentido de rotação da fresa é o mesmo do avanço da peça, no ponto de contacto. 37  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Fresagem em Oposição (Fresagem convencional) O avanço da peça tem sentido oposto à rotação da ferramenta de corte A espessura da apara começa no zero, atingindo o máximo no final do corte As forças de corte tendem a empurrar a fresa e a peça para longe uma da outra A elevada tensão de tracção, causada quando a aresta deixa a peça, resulta geralmente em rápida falha da aresta 38  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Fresagem em Oposição (Fresagem convencional) A aresta de corte precisa de ser forçada dentro do corte, criando um efeito de queima devido ao atrito, temperaturas elevadas e, geralmente, contacto com a superfície endurecida pelo trabalho causado pela aresta anterior. Redução da vida útil da ferramenta As forças tendem a levantar a peça da mesa Aparas espessas na saída do corte reduzem a vida útil da ferramenta Grande espessura e a alta temperatura na saída podem levar a que a apara se solde à aresta de corte 39  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Fresagem em Oposição (Fresagem convencional) 40  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Fresagem em concordância O avanço da peça tem o mesmo sentido da rotação da ferramenta de corte A espessura da apara diminui, gradualmente, desde o início do corte, até atingir zero no final Evita que a aresta se esfregue ou queime contra a superfície antes do contacto no corte As forças tendem a puxar a peça para dentro da fresa, fixando a aresta de corte no corte 41  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Fresagem em concordância Em alguns equipamentos (convencionais), a fresagem concordante leva a que a mesa execute movimentos irregulares, o que prejudica o acabamento da peça e pode levar à fractura dos dentes da fresa 42  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Ferramenta de corte 43  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara A Cunha Cortante resulta da intersecção de: Aresta de corte, Superfície de Ataque e Superfície de Saída. Arestas de corte são linhas rectas, quebradas ou curvas que intersectam as superfícies de ataque e de saída. 44  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara A Cunha Cortante resulta da intersecção de: Aresta de corte, Superfície de Ataque e Superfície de Saída. Cunha cortante Parte da ferramenta que origina a formação da apara sob a acção do movimento relativo peça- ferramenta Contém o bico da ferramenta e uma das fronteiras das superfícies de ataque e de saída Cunha cortante é limitada por: Superfície de saída Superfície sobre a qual se forma e escoa a apara, devido à acção da aresta de corte Superfície de ataque Superfície que defronta a superfície trabalhada da peça, isto é, a superfície gerada pela acção da aresta de corte Superfícies de ataque e de saída intersectam-se segundo a aresta de corte 45  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Aresta principal de corte Aresta auxiliar ou lateral de corte é qualquer outra aresta de corte que não seja a principal Ponta de Corte ou Bico da Ferramenta é a zona de intersecção das arestas principal e auxiliar de corte de uma mesma superfície de saída. Pode ser boleada (raio de ponta r) ou em chanfro (largura de chanfro da ponta l) por forma a minimizar o desgaste 46  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Zonas de Deformação Zona Primária de Deformação – ZPD Zona Secundária de Deformação – ZSD 47  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Zonas de Deformação Zona Primária de Deformação – ZPD Deformação plástica concentra-se numa faixa estreita desde a aresta até à superfície da peça Deformação plástica ao longo do plano de escorregamento (ϕ) Separa a camada não deformada da peça do material fortemente deformado que constitui a apara 48  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Zonas de Deformação Zona Secundária de Deformação – ZSD Situada na interface da apara com a superfície de saída da cunha Pressões de contacto elevadas (100-104 N/mm2) Elevado atrito entre a apara e a superfície de saída da cunha oferece resistência ao fluxo da apara. 49  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Movimentos Relativos Ferramenta-Peça - Movimento de Corte PRINCIPAIS PROVOCAM DEFORMAÇÃO DO MATERIAL E FORMAÇÃO DA APARA - Movimento de Avanço - Movimento de Penetração - Movimento de Aproximação - Movimento de recuo (retrocesso) 50  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Movimentos de corte Movimento rápido Responsável pela formação e arranque da apara Responsável pela quase totalidade da potência consumida Normalmente contínuo e uniforme Não permite, por si só, que novas porções de material a remover sejam retiradas Movimento entre a peça e a ferramenta que origina, somente, uma única remoção da apara durante uma rotação ou curso 51  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Movimentos de corte Movimento contínuo de rotação uniforme da peça - Torneamento Movimento contínuo de rotação uniforme da ferramenta - Furação … 52  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Movimentos de avanço Muito mais lento que o movimento de corte Garante a continuidade do corte, assegurando a alimentação de material Definição da trajectória de corte Pode ser contínuo ou intermitente, curvilíneo ou linear Movimento entre a peça e a ferramenta que proporciona, juntamente com o movimento de corte, um levantamento contínuo/repetido da apara 53  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Movimentos de avanço Movimento contínuo e simultâneo com o movimento de corte - Furação, Torneamento Movimento intermitente - Aplainamento … 54  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Movimentos efectivo de corte Movimento resultante da combinação dos movimentos de corte e de avanço Definido quando existe simultaneidade nos movimentos de corte e de avanço Plano de Trabalho (PT) é o plano que contém as direcções de corte e de avanço 55  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Movimentos efectivo de corte Ângulo da Direcção de Avanço  Formado pelas direcções de corte e avanço Na maioria das operações de torneamento e furação é igual a 90º Ângulo da Direcção Efectiva de Corte  Formado pelas direcções de corte e efectiva de corte Normalmente tem um valor muito baixo, dado que, normalmente, Vc>>Va 56  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Plano de Trabalho (PT) é tangente à peça Plano de Trabalho (PT) é tangente à ferramenta 57  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara 58  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Movimentos Movimento de Penetração Pré-determina a camada de material removida pela acção de corte Determina o número de passagens necessárias para remover o material pretendido Movimentos de Aproximação e Recuo Movimentos relativos de colocação/retiro do par ferramenta-peça numa vizinhança próxima Devem ser sempre realizados em regime rápido, para diminuir os tempos mortos em que incorrem 59  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Movimentos 1. Velocidade de corte Vc – velocidade instantânea tangencial do movimento de corte, representada por um vector com a direcção e o sentido do movimento: Movimento circular uniforme Vc = 2r  n = dn [m/min] Movimento linear não uniforme Vcméd = 2c  n [m/min] (torneamento) (fresagem, furação) Onde: r é o raio da unidade móvel (peça ou ferramenta) [m ou mm] n é a velocidade de rotação da unidade móvel [rpm] c é o curso da máquina num ciclo de maquinagem [m ou mm] 60  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara 2. Avanço a – percurso de avanço da peça ou ferramenta por cada rotação ou curso de corte, mede-se em [mm/rot] ou [mm/curso]. 3. Avanço por dente ad – percurso de avanço de 1 dente de uma ferramenta com vários dentes de corte, mede-se em [mm/dente]. (Preferível, relativamente ao avanço, em operações de maquinagem com ferramenta multi-cortante. Permite maior sensibilidade à carga imposta por cada dente.) a - avanço; z - número de dentes; ad = a/z - avanço por dente. 61  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara 4. Velocidade de avanço Va – velocidade instantânea do movimento de avanço, representada por um vector com a direcção e o sentido do movimento: Movimento de corte rotativo Va = a  n = ad  z  n [mm/min] Onde: a é o avanço [mm/rot] n é a velocidade de rotação [rpm] ad é o avanço por dente [mm/dente] z é o n.º de dentes da ferramenta Para um Movimento de corte linear o movimento de avanço é intermitente e a expressão anterior pode aplicar-se, com a [mm/curso] e n [cpm]. Por outro lado Va é uma velocidade média. 62  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara 5. Profundidade/largura de corte p – quantidade de material retirada perpendicularmente ao plano VcVa, mede-se em [mm]. 6. Espessura de penetração e – quantidade de material retirada paralelamente ao plano VcVa, mede-se em [mm]. 63  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara 64  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Em furação com broca helicoidal, é o próprio diâmetro d da broca que define a camada de material a remover. Esta ferramenta tem 2 dentes, pelo que: 65  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Movimento Parâmetros de Maquinagem Movimento de Corte Velocidade de Corte Vc (m/min) – Avanço a (mm/rot), se o movimento de corte é rotativo com ferramenta monocortante; – Avanço a (mm/curso), se o movimento de corte é Movimento de Avanço linear; – Avanço por dente ad (mm/dente), com ferramenta multicortante. – Profundidade/largura de corte p (mm); Movimento de Penetração – Espessura de penetração e (mm). 66  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Débito de Corte Q – É o volume de material removido pela ferramenta por unidade de tempo (Q é habitualmente expresso em cm3/min). Calcula-se multiplicando os Parâmetros do Movimento de Penetração pela Velocidade de Avanço Va, quando os parâmetros do movimento de penetração não variam. Q = e  p  Va 67  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Tempo Útil de Corte tuc – É o intervalo de tempo que corresponde à execução de maquinagem (tuc é habitualmente expresso em minutos). Pode calcular-se: - Dividindo o Percurso de Avanço la da ferramenta (maquinagem) pela Velocidade de Avanço Va: tuc = la/Va Ou - Dividindo o Volume de Material Removido Vr pelo Débito de corte Q: tuc = Vr/Q 68  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Potência de Corte Pc: Pc  Fc.vc Potência de Avanço Pa: Pa  Fa.va Potência Efectiva de Corte Pe: Pe Fc.vc Fa.va  Pc  Pa 69  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara A potência do motor da máquina-ferramenta Pm, determina-se pelo quociente entre a potência efectiva (total) Pe e o rendimento da mesma m: Pe Pm  m O rendimento das máquinas-ferramenta situa-se entre os 60 e os 80%, dependendo sobretudo de: - Dimensões; - Construção; - Carga a que está submetida; - Estado da máquina. 70  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Fresagem: Fresagem Fresagem Tangencial Frontal 71  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Fresagem Tangencial: (De acordo com esta figura) tuc = ( L + A ) / Va A= Fresagem Frontal: tuc = ( L + A ) / Va A= 𝟐 𝟐 A= Se D≤w A= 72  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Torneamento: (De acordo com esta figura) Df = D0 - 2p Q = a  p  Vc tuc = (π D0 L) / (a Vc) Furação: (De acordo com esta figura) tuc = (t + A) / Va A = 0.5 D tan (90 – θ/2) 73  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara 74  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Mecanismo de formação da apara - terminologia Distorção < Distorção > Força de corte < Força de corte > Potência de corte < Potência de corte > Geometria menos Geometria mais resistente resistente  (ou ) - ângulo de saída hc – espessura de corte  - ângulo de ataque ha – espessura da apara  - ângulo do plano de escorregamento v – velocidade de corte (plano de corte) 75  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Mecanismo de formação da apara – modelo de corte ortogonal vs. corte oblíquo O modelo de corte ortogonal ( i = 0º ) permite que o mecanismo de formação da apara seja analisado em condições bidimensionais (2D) de deformação plana. 76 76  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara 77  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara https://www.youtube.com/watch?v=2fDJ1Wk-y04 78  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Os parâmetros interdependem, pelo que são úteis as seguintes orientações gerais: A Vc é o parâmetro de maior impacto na vida da ferramenta, seguindo-se o avanço a com uma influência bastante inferior e depois a profundidade de corte p. Em desbaste usam-se a, e e p elevados (preservação da ferramenta sem preocupação com grau de acabamento) e Vc mais baixa (beneficia a vida da ferramenta e limita a potência absorvida); Em acabamento usam-se a, e e p reduzidos (para garantir rigor e rugosidade requeridos) e Vc mais elevada (para obter melhor acabamento superficial e diminuição do tempo de acabamento, aproveitando a folga de potência disponível). Mas o limite de Vc recomendado pelo fabricante nunca deve ser excedido. 79  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Classificação da apara quanto ao tipo: Apara Contínua - característica dos materiais dúcteis e de estrutura homogénea. Pode ser irregular ou regular, consoante seja acompanhada de apara aderente ou não. Apara Descontínua - característica dos materiais frágeis e de estrutura heterogénea. Pode ser fragmentada ou desfragmentada, consoante saia em fragmentos separados ou não totalmente separados embora bem definidos. 80  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Classificação da apara quanto ao tipo: Descontínua Contínua Regular Contínua Irregular Lamelar (semi-contínua) 81  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Contínua Regular 1- Velocidades de corte elevadas 2- Materiais dúcteis (Alumínio, Aço carbono,...) 3- Arestas de corte afiadas 4- Baixos avanços e profundidades 5- Ângulos de saída elevados Boa qualidade superficial Aparas podem bloquear o funcionamento da maquina - Pode exigir a utilização de quebra aparas 82  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Contínua Irregular 1- Velocidades de corte médias ou baixas 2- Materiais dúcteis (Alumínio, Aço carbono,...) 3- Elevado coeficiente de atrito 4- Ângulos de saída menores 5- Apara aderente forma-se e solta-se Mau acabamento superficial Aparas aderente pode proteger a superfície da ferramenta 83  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara 1- Velocidades de corte baixas Descontinua 2- Materiais Frágeis (Ferro fundido, …) 3- Elevados avanços e profundidades de corte 4- Ângulos de saída baixos/negativos 5- Elevados coeficientes de atrito 6- Fissuras podem estender-se até à superfície da peça 7- Presença de inclusões e/ou impurezas duras Superfície irregular devido às descontinuidades Variações da força podem promover vibrações da máquina-ferramenta 84  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Lamelar (semi-contínua) 1- Semi continuo, aparência de dentes de serra 2- Formação da apara cíclica, (elevada distorção/distorção) 3- Materiais cuja resistência mecânica diminui bruscamente com a temperatura (Titânio,...) 4- Materiais com baixa condutividade térmica 85  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Instabilidade Mecânica: Uma apara contínua pode passar a apresentar variação de espessura Uma apara contínua pode transformar-se numa apara descontínua não- fragmentada (composta por elementos pontiagudos e não por elementos paralelos) 86  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Classificação da apara quanto à forma: Menor volume (que a Preferida quando Grande volume de fita) houver muito pouco Forma conveniente espaço disponível Difícil evacuação Evacuação mais fácil (ou quando a sua (que a de fita) remoção for forçada por um fluido de corte) 87  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Apara Aderente – porção de material da apara que contacta a superfície de saída, devido ao elevado atrito gerado entre ambas, e adere à mesma, com tendência para se soldar  fenómeno acentua-se com o aumento da ductilidade do material a maquinar. A formação, a estabilidade e a dimensão da apara aderente têm influência fundamental na vida da ferramenta e no acabamento superficial das peças. 88  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Apara Aderente Se, por um lado, a apara aderente oferece uma certa protecção contra a “craterização” da superfície de saída, por outro lado, pode ter consequências menos positivas para o processo. Concretamente: Pode causar desgaste prematuro da superfície de ataque Acção abrasiva dos fragmentos desagregados que se vão afastando da zona de corte agarrados à superfície maquinada Pode levar a alterações das relações geométricas da ferramenta Em determinadas circunstâncias, pode substituir-se a parte activa da ferramenta (“aresta deslocada”) 89  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara A apara aderente cresce até atingir uma dimensão instável, rompendo-se, subsequentemente, em três pedaços: Material escoado agarrado à apara Material aderente à superfície maquinada da peça Material que permanece soldado à face de saída da ferramenta, constituindo o núcleo de crescimento de uma nova apara aderente (que romperá quando atingir uma dimensão instável) 90  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Factores determinantes da formação e dimensões da apara aderente: 1. Material a maquinar: A apara aderente surge com mais incidência em materiais dúcteis, onde a tendência é a de formação de uma apara contínua. Por outro lado, são materiais mais susceptíveis de amaciar com a temperatura envolvida no processo de corte. Com base na curva HV vs ºC, é de esperar que, a partir de T = 350 ºC (quebra brusca de dureza), a apara aderente se torne instável. 91  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Factores determinantes da formação e dimensões da apara aderente: 2. Velocidade de Corte: Existe um valor crítico de Vc, para o qual as dimensões da apara aderente são máximas e corresponde ao desgaste máximo sofrido. A montante desse valor, as temperaturas atingidas podem provocar o aparecimento da apara aderente. Para valores suficientemente elevados (a jusante) ela acaba por desaparecer. 92  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Factores determinantes da formação e dimensões da apara aderente: 3. Ângulo de Saída  : Este ângulo é o que tem maior influência na formação da apara aderente. O seu aumento diminui a tendência para a soldadura da apara à face de saída. Menor pressão específica entre apara e a superfície de saída e menor temperatura desenvolvida nesta zona Menor tendência para que ocorra soldadura da apara à face de saída da ferramenta 93  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Factores determinantes da formação e dimensões da apara aderente: 4. Quebra-Aparas: Entalhe aplicado na superfície de saída da ferramenta, com uma forma que induz deformação plástica e rotura na apara  fragmentação. Inconveniente dos quebra-aparas: Aumento da potência necessária ao corte, geralmente entre 5 a 20%, podendo extrapolar esta gama se as suas dimensões não forem convenientemente escolhidas. 94  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Exemplo das isotérmicas típicas na maquinagem de aço com uma ferramenta de metal duro: Na ZPD, o calor é gerado pela deformação plástica do material. Na ZSD, o calor é gerado pelo atrito existente entre a apara e a superfície de saída da ferramenta Existe, também, geração de calor devido ao atrito existente entre a superfície de ataque da ferramenta e a superfície a maquinar da peça, na região adjacente à aresta de corte 95  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Em corte por arranque de apara, aproximadamente 90% do trabalho mecânico, transforma-se em calor. A temperatura atingida é tanto mais elevada, quanto: Maior a velocidade de corte Maior a pressão específica de corte Menor a condutibilidade térmica do material a maquinar Meios de dissipação de calor: Apara Peça Ferramenta Meio ambiente (fluido de corte incluído) 96  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Acabamento superficial: A rugosidade de uma superfície depende de muitos fatores que podem ser agrupados da seguinte forma: (1) fatores geométricos; (2) fatores do material de trabalho; (3) fatores de vibração e máquina-ferramenta. 97  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Acabamento superficial – factores geométricos Parâmetros de maquinagem que determinam a geometria da superfície de uma peça. (1) Tipo de operação; (2) Geometria da ferramenta de corte, mais concretamente, raio de ponta; (3) Avanço. A geometria da superfície que resultaria desses fatores é referida como rugosidade superficial “ideal” ou “teórica”. Seria o acabamento obtido na ausência do efeito do material de trabalho, vibração e fatores relacionados com o funcionamento da máquina- ferramenta. Efeito do Raio da Efeito do avanço Efeito da aresta Ferramenta auxiliar de corte Torneamento e = 𝑚𝑎𝑥 × aplainamento: 𝑎 = × 98  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Acabamento superficial - Efeito do material Alcançar o acabamento superficial ideal não é possível na maioria das operações de maquinagem, devido a fatores relacionados com o material a maquinar e sua interação com a ferramenta: - Efeitos da apara aderente - formação e quebra cíclica, as partículas são depositadas na superfície de trabalho gerada, fazendo com que tenha uma textura áspera; - Danos causados na superfície da peça devido enrolamento do apara e colisão com a mesma; - Rasgos/fissuras na superfície de trabalho durante a formação da apara ao maquinar materiais dúcteis/quebradiços; - Atrito entre a face de ataque da ferramenta e a superfície de trabalho recém-gerada. 99  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Acabamento superficial - Efeito vibração e máquina-ferramenta Esses fatores estão relacionados com a máquina-ferramenta, ferramentas e configuração na operação. - trepidação ou vibração na ferramenta da máquina ou ferramenta de corte; - deflexões na fixação, muitas vezes resultando em vibração; - folga na cinemática, especialmente em máquinas-ferramenta mais antigas. As etapas possíveis para reduzir ou eliminar a vibração incluem (1) adicionar rigidez e / ou amortecimento à configuração, (2) operar a velocidades que não causam forças cíclicas cuja frequência se aproxima da frequência natural do sistema da máquina-ferramenta, (3) reduzir os avanços e profundidades para reduzir as forças no corte, (4) alterar o design da fresa/ferramenta para reduzir as forças. A geometria da peça pode às vezes desempenhar um papel na vibração. Secções transversais finas tendem a aumentar a probabilidade de vibração, exigindo suportes adicionais para aliviar esta condição. 100  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Os Fluidos de Corte são utilizados sobretudo por 3 razões: Refrigeração – utilização de fluido de baixa densidade para extracção do calor gerado no processo de corte. Lubrificação – utilização de película lubrificante sobre a superfície de saída, para que a apara deslize com menor atrito, gerando menos calor. Evacuação de aparas – utilização de líquido de baixa densidade ou gás a elevada pressão, para envolver e movimentar as aparas para longe da zona de corte/peça maquinada. 101  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Vantagens dos fluidos de corte: Aumentar a vida da ferramenta; Melhorar a qualidade da superfície maquinada (minimizar as alterações metalúrgicas na vizinhança da zona de corte); Permitir a redução da potência consumida em, pelo menos, 10%. Actividade ineficaz tem por consequências: Fragilidade dos materiais  roturas; Aumento da resistência mecânica da peça  maiores forças de corte e desgaste da ferramenta. 102  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Propriedades do fluido de corte: Calor específico Cs – quantidade de calor necessária para elevar em 1ºC a unidade de massa do fluido de corte [J/(kg.K)] – capacidade de absorver energia por parte do fluido de corte. Massa volúmica (massa por unidade de volume [kg/m3]); Composição química – inúmeros factores (miscibilidade, reacções redox, etc). 103  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Tipos de Fluidos de corte: 1. Óleos puros, compostos ou de origem vegetal 2. Óleos emulsionáveis (emulsões) 3. Óleos sintéticos 1. Óleos puros, compostos ou de origem vegetal: A acção preponderante é a acção lubrificante, sendo utilizados sem mistura de água. Minerais Puros – derivados do petróleo sem aditivos activos (solventes leves, óleos neutros, ou óleos refinados); Minerais Compostos – misturados com aditivos polares (óleos animais ou vegetais) e/ou quimicamente activos clorados (Cl), sulfurados (S) ou fosforados (P); Vegetais – à base de óleo de palma, coco, etc. (mais caros, só usados quando há restrições ambientais muito severas). 104  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Tipos de Fluidos de corte: 2. Óleos emulsionáveis ou Emulsões: Emulsões aquosas (óleos (minerais ou gordos) miscíveis com água) cujas acções principais são a refrigeração e evacuação de aparas.  Velocidades de corte  (acabamento);  Pressões específicas de corte ;  Contêm aditivos anti-corrosivos e desinfectantes;  Proporção varia de 1 a 20% de óleo em água. 105  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Tipos de Fluidos de corte: 3. Óleos sintéticos Agentes químicos + água; Elevada capacidade de refrigeração, prolongada vida útil do óleo, grande acção detergente (mantém tubagens desobstruídas); Agentes químicos: Aminas e nitritos - impedir a corrosão; Fosfatos e boratos - baixar a dureza da água; Sabões e agentes de molhabilidade - lubrificar e diminuir a tensão superficial; … 106  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Propriedades das ferramentas de corte ideal : -  Dureza a frio e a quente -  Rigidez -  Resistência ao desgaste -  Condutibilidade térmica -  Tenacidade/resiliência -  Coeficiente de atrito -  Resistência ao choque -  Afinidade química com o material da peça Os materiais para ferramentas devem combinar uma elevada resistência à deformação do gume com uma elevada resistência ao desgaste, a frio e a quente, e uma tenacidade apropriada às intermitências (ou descontinuidades) do corte. 107  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Propriedades das ferramentas de corte de corte ideal : Elevada dureza a frio e quente A ferramenta deve manter uma dureza superior à da peça sob as elevadas temperaturas de corte; A uma dureza muito elevada está associada maior resistência ao desgaste abrasivo e custo do material mais elevado. Elevada resistência ao desgaste por abrasão Resulta no aumento da vida da ferramenta. Tal como a dureza, a resistência ao desgaste decai com o aumento da temperatura de corte. 108  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Propriedades das ferramentas de corte de corte ideal : Elevada resiliência/tenacidade Maior resistência mecânica e ductilidade para suportar as tensões devidas ao processo de formação da apara e evitar a deformação e, eventualmente, o colapso da aresta. Elevada resistência ao choque A sua avaliação é especialmente importante no caso de materiais muito duros e quebradiços; Evitar o lascamento e quebra da aresta. 109  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Propriedades das ferramentas de corte de corte ideal : Elevada rigidez Elevado Módulo de Young; Manter a precisão geométrica. Elevada condutibilidade térmica Maior capacidade de escoar o calor gerado; Baixar a temperatura na aresta de corte de ferramentas não revestidas. 110  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Propriedades das ferramentas de corte de corte ideal : Baixa afinidade química com o material da peça Evitar a degradação da superfície de saída da ferramenta. Baixo coeficiente de atrito Evitar a formação de apara aderente. Dureza a quente Determinam a velocidade de corte Condutibilidade térmica (Vc) máxima Afinidade química com o material da peça 111  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Materiais mais utilizados no fabrico de ferramentas de corte: Metal Base (ordem crescente de dureza) A classe mais utilizada no fabrico mecânico é a Aços rápidos dos carbonetos sinterizados, ultrapassando os Carbonetos sinterizados (metal duro) aços rápidos. Cermets Os materiais de maior dureza, cerâmicos e Cerâmicos ultraduros, estão a ganhar lugar em determinadas Ultraduros aplicações. Embora de grande dureza especialmente a quente, proporcionando velocidades de corte muito elevadas, são frágeis. 112  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Materiais mais utilizados no fabrico de ferramentas de corte: Trata-se de revestimentos funcionais, de composições e espessuras diversas, simples ou multicamada. (ex: TiN, TiC, WC, Al2O3, etc.) O objectivo das ferramentas revestidas é combinar as características do revestimento e do substrato. Procura-se a obtenção dos resultados técnico- económicos mais adequados a cada aplicação. 113  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Materiais mais utilizados no fabrico de ferramentas de corte: 114  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Ferramentas - Materiais: Aços Rápidos O motivo da aplicação dos aços rápidos reside no compromisso obtido entre a sua resistência ao desgaste e a sua tenacidade. Podem ser classificados em duas categorias fundamentais: - Aços rápidos ao tungsténio (grupo T) - Aços rápidos ao molibdénio (grupo M) 115  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Ferramentas - Materiais: Aços Rápidos No sentido de aumentar a dureza superficial e a resistência ao desgaste, as ferramentas de aço rápido sofreram dois desenvolvimentos significativos: - Ferramentas fabricadas por pulverometalurgia (compactação e sinterização) Fabrico de ferramentas na forma quase final (evita heterogeneidades na estrutura e composição química) Afiamento mais fácil - Revestimentos Permitem que, conservando a tenacidade de um substrato constituído por aço rápido, as ferramentas revestidas operem a velocidades de corte superiores. TiN, TiC, WC, Al2O3, HfN 116  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Ferramentas - Materiais: Aços Rápidos - Vantagens - Revestimentos Diminuição do coeficiente de atrito. Aumento da vida da ferramenta, para as mesmas condições de corte; Aumento da velocidade de corte, para a mesma vida da ferramenta; Aços Rápidos - Desvantagens - Revestimentos Velocidades de corte admissíveis situam-se em valores muito inferiores aos possíveis, por exemplo, com carbonetos sinterizados; Reduzidas resistência ao desgaste e dureza a quente, quando comparadas com as dos carbonetos sinterizados. 117  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Ferramentas - Materiais: Carbonetos Sinterizados (metal duro) É actualmente a classe de materiais mais utilizada na indústria para o fabrico de ferramentas de corte. (excelentes características para utilização em CAA) Elevada dureza a frio e a quente; Elevada resistência ao desgaste; Elevada tenacidade (em função da variação da composição química). Frequentemente designados por metal duro. 118  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Ferramentas - Materiais: Carbonetos Sinterizados (metal duro) É, fundamentalmente, formado por um carboneto muito duro e por um elemento aglomerante. - Carboneto muito duro e de elevada resistência ao desgaste Geralmente, o WC. - Elemento aglomerante Geralmente, o Co. Responsável pela tenacidade do material. Taxa de remoção de material superior (às obtidas com os aços rápidos); 119  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Ferramentas - Materiais: Cermets Formados por agregados cerâmicos numa matriz metálica. - Agregados cerâmicos Compostos refractários não-metálicos; - Matriz metálica Menor ponto de fusão que os agregados refractários; Maior resistência à oxidação; Relativamente aos carbonetos sinterizados Maior dureza a quente; Menor tendência para a adesão. Inadequados, geralmente, para desbastes pesados e para maquinagem de ligas não-ferrosas (Al, Cu, Ni, …). 120  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Ferramentas - Materiais: Cerâmicos Elevada resistência ao desgaste Baixa condutibilidade térmica, elevado coeficiente de dilatação* e reduzida tenacidade (sensível ao choque térmico e rotura) Possibilita o corte a elevadas velocidades (excepto corte interrompido) Inadequados ao corte de ligas de Al, Ti e Mg Não devem ser utilizados a baixas velocidades de corte (dão origem a desgastes mais elevados do que os carbonetos sinterizados) 121  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Ferramentas - Materiais: Ultraduros Durezas extremamente elevadas Nitreto de Boro Cúbico (CBN) Diamante Sintético Policristalino (PCD) Nitreto de Boro Cúbico (CBN) Velocidades de corte elevadas Elevada condutibilidade térmica Corte a seco Maquinagem de materiais muito duros Dureza a quente superior à dos cerâmicos Tenacidade superior à da generalidade dos cerâmicos Boa resistência à oxidação Baixa afinidade química com os aços (a elevadas temperaturas) 122  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Ferramentas - Materiais: Ultraduros Aplicado sob a forma de revestimentos sobre carbonetos (0.5 a 1 mm) Diamante Sintético Policristalino (PCD) Dureza extremamente elevada (5000 a 10000 HV) Resistência muito elevada ao desgaste abrasivo A menor taxa de desgaste - A maior vida útil Condutibilidade térmica muito elevada Custo 30 a 50 x insertos de carbonetos sinterizados Maquinagem de ligas de alumínio e materiais abrasivos Não é utilizado na maquinagem de aços duros e superligas, onde ocorra desenvolvimento de muito calor. Transformação do diamante em grafite. 123  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Ferramentas para torneamento – critérios de seleçção: Sandvick 124  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Falha e desgaste das ferramentas 125  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Falha e desgaste das ferramentas Contacto simultâneo com a apara e com a peça em torno da respectiva aresta; Solicitações severas e, frequentemente, cíclicas (origem mecânica, térmica e química). As forças e pressões de contacto elevadas, a fadiga mecânica, as temperaturas elevadas, os gradientes térmicos, o choque térmico e, ainda, o ataque químico (de maior ou menor intensidade) condicionam a vida da ferramenta. Falha Ferramenta de corte Desgaste 126  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Falha da ferramenta Origem Ruína prematura da ferramenta devido a um erro de: Concepção/fabrico Mecânica Selecção Térmica Afiamento Operação incorrecta ou mal gerida Desgaste Excessivo Intervenção casuística. Remediar uma situação não prevista ou planeada de forma deficiente, que conduziu à falha e, eventualmente, à ruína catastrófica da ferramenta. Estilhaçamento Fractura da Deformação Martelamento Fissuração da aresta aresta plástica da aresta da superfície de térmica 127  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I saída  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Desgaste da ferramenta Alteração gradual da forma da parte activa da ferramenta, devida à perda progressiva de material das cunhas cortantes de uma ferramenta que foi correctamente concebida ou seleccionada, preparada e utilizada em boas condições. O desgaste excessivo pode levar à falha da ferramenta. Resultado do uso normal da ferramenta. Intervenção deve ser feita num quadro de análise sistemática. 128  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Mecanismos físico-químicos de desgaste Ferramentas não revestidas O desgaste resulta de diferentes mecanismos físico-químicos, em que, geralmente, um deles é dominante, dependendo do material maquinado, do material da ferramenta e das condições de maquinagem. Predominantes em Vc baixas e médias Abrasão Adesão Predominantes em Vc elevadas (activados pela temperatura) Difusão Oxidação Corrosão (acção química corrosiva) 129  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Modos de desgaste Os modos de desgaste são classificados em função da localização na ferramenta e dos mecanismos físico-químicos que lhe dão origem. Desgaste de flanco - Superfícies de folga (ataque) e ponta da ferramenta Entalhadura da aresta - Fronteiras do contacto com a peça Craterização - Superfície de saída 130  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Curva de desgaste das ferramentas Estudo de durabilidade das ferramentas de corte (norma ISO 3685): Ensaios de maquinagem para diferentes Vc, mantendo os outros parâmetros e condições de corte constantes; Medição do desgaste ao longo do tempo até ao fim da vida da ferramenta (dada pelos limites convencionais do desgaste). 131  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Curva de desgaste das ferramentas Grandezas geométricas a medir para caracterizar os principais modos de desgaste. A vida da ferramenta é definida como o tempo de corte efectivo antes do afiamento ou sua substituição. O desgaste de flanco (VB) determina a vida útil da ferramenta. Aparece em quase todas as condições e é predominante em baixas Vc e pequenos avanços. 132  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Curva de desgaste das ferramentas Limites de desgaste Limites convencionais recomendados como critério de desgaste no termo da vida da ferramenta. 133  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Curva de desgaste das ferramentas O desgaste na face de ataque apresenta, por vezes, três zonas características. Esta forma é modificada, podendo, mesmo, apresentar-se como uma linha recta pela variação das condições de corte. 134  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Curva de desgaste das ferramentas Zona 1 Corresponde ao início do corte com uma ferramenta afiada, na qual, devido à elevada tensão aplicada num gume de pequena secção, o desgaste é muito rápido, até que a aresta fique arredondada. No final desta zona, o desgaste VB aumenta linearmente e a uma taxa reduzida. Zona 2 O desgaste aumenta de uma forma gradual, controlável e previsível. Zona preferencial de trabalho. Zona 3 Quando VB for da ordem de grandeza de VB crítico, o desgaste volta a aumentar muito rapidamente até à fractura catastrófica da aresta de corte. 135  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Curva de desgaste das ferramentas Vida T de uma ferramenta de corte Tempo efectivo de corte contado desde um estado técnico inicial de afiamento adequado até se atingirem os limites de deterioração convencionados, i.e. os valores máximos admissíveis estabelecidos em cada caso como critério de contabilização da vida. Os limites são normalmente limites de desgaste de flanco na superfície de ataque e/ou de craterização da superfície de saída. A ferramenta deve ser substituída ou, eventualmente, reafiada. Expressa, normalmente, em unidades de tempo [min] ou [h]. Também é, por vezes, avaliada em nº de peças produzidas, volume de material removido [cm3], etc. 136  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Curva de desgaste das ferramentas Vida T de uma ferramenta de corte Parâmetros de maquinagem; Material da peça; A vida (T) de uma ferramenta é, Material e geometria da normalmente, afectada: ferramenta; Fluido de corte; Lei de Taylor restrita Critérios de desgaste. Verificou-se, empiricamente, que os pares (Vc, T), para a mesma combinação operação - ferramenta - peça - critérios de desgaste, respeitam uma equação da forma: T = vida da ferramenta [min]; Vc = velocidade de corte [m/min]; vc.Tn  K n = coeficiente que depende, principalmente, do material da ferramenta; K = constante que depende da operação, varia com o material da peça e geometria da ferramenta. 137  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Curva de desgaste das ferramentas A Curva de Vida da Ferramenta é representada pela equação que constitui a forma clássica da Lei de Taylor Restrita. 138  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Curva de desgaste das ferramentas A função obtida logT = f(logVc) constitui uma forma clássica da Lei de Taylor Restrita. A sua representação gráfica designa-se por Curva de Vida da Ferramenta (em escala logarítmica). 139  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Lei de Taylor restrita K: vc.T  K n n: Lei de Taylor generalizada 140  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Falha e desgaste das ferramentas Critérios alternativos para determinação da vida da ferramenta que são mais convenientes para uma operação de maquinagem em ambiente industrial: Falha completa da aresta de corte (falha de fractura, falha de temperatura ou desgaste até que ocorra a quebra completa da ferramenta). Inspeção visual de desgaste do flanco (ou desgaste de cratera) pelo operador da máquina (sem o microscópio do fabricante de ferramentas). Este critério é limitado pelo julgamento do operador e capacidade de observar o desgaste da ferramenta a olho nu. Testar aresta de corte por apalpação (com a unha) pelo operador experiente para avaliar irregularidades. Mudanças no som emitido pela operação. 141  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Falha e desgaste das ferramentas As aparas alteram-se e tornam-se difíceis de descartar. Degradação do acabamento superficial da peça. Aumento do consumo de energia na operação, medida por sensor de potência ligado à máquina-ferramenta. Contagem de peças. O operador é instruído a trocar a ferramenta após um certo número de peças. Tempo de corte cumulativo. Isso é semelhante à contagem de peças de trabalho anterior, exceto que o período de tempo que a ferramenta está a cortar é monitorizado. Isso é possível em máquinas-ferramenta de controlo numérico; o comando está programado para manter os dados do tempo total de corte para cada ferramenta. 142  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Corte Ortogonal Modelo físico-matemático, baseado em hipóteses simplificativas, que permite traduzir a realidade da forma mais aproximada possível, contornando a complexidade aliada ao fenómeno de corte. Postulados do Corte Ortogonal 1) A formação da apara é um fenómeno estacionário e a apara é contínua e regular (na realidade, o fenómeno é periódico e a apara nem sempre é contínua); 2) O corte é ortogonal (as direcções de corte e avanço são perpendiculares) e a aresta de corte é rectilínea e perpendicular ao plano de trabalho (a apara sai perpendicular à aresta de corte e paralela ao movimento efectivo de corte); 143  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Corte Ortogonal Postulados do Corte Ortogonal 3) A deformação da apara é uma deformação plana, admitindo-se que o comprimento da aresta cortante é maior que a largura de corte (b) e esta idêntica à largura da apara (b’) e grande em relação à espessura de corte (h). 4) As resistências ao corte limitam-se à deformação plástica da apara no plano de escorregamento, cuja posição é definida pelo ângulo , e à força de atrito entre a apara e a superfície de saída (atrito de escorregamento ou de Coulomb); Lamelas de material deformado formam- se por deslizamento (semelhante ao escorregamento de um baralho de cartas) no plano de escorregamento e deslizam sobre a superfície de saída. 144  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Corte Ortogonal Postulados do Corte Ortogonal 5) O material a maquinar é homogéneo, isotrópico e idealmente plástico, ou seja, a deformação elástica é desprezável e não encrua (uma vez atingido o limite elástico, a deformação plástica inicia-se e prossegue até à rotura sem aumento da tensão de corte): 6) A acção da ferramenta de corte sobre a peça ou a reacção desta sobre a ferramenta limita-se a uma força aplicada na aresta de corte. 145  Licenciatura em Engenharia Mecânica / Tecnologia Mecânica I  Corte por Arranque de Apara Corte por Arranque de Apara Relações geométricas Razão de corte - Relação de espessuras da apara depois e antes de deformada. h' rc  rc > 1 h Esta grandeza dá uma ideia do nível de deformação plástica que ocorre no processo de corte. É o inverso do Grau de Encalque. A grandeza que tem o mesmo significado que a razão de corte é a distorção do material xy. 146