Apostila MQ1-Usinagem Dos Materiais (4)

Usinagem dos Materiais – Eng° Luiz Carlos Rosa – Prof. Dr. 1

“Acho que a base do sucesso em qualquer atividade está primeiro em se ter uma oportunidade, que geralmente aparece não porque você cria o momento, mas porque alguém chega e abre uma porta.”

Ayrton Senna

Depto Mecânica – Área 1

TECNOLOGIA NA MANUFATURA – PARTE 2 Máquinas Ferramentas I – O Processo de Produção com Remoção de Cavaco

Eng° Luiz Carlos Rosa – Prof. Dr.

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“PRODUTIVIDADE é a SOMATÓRIA de BOAS IDÉIAS

mais CORAGEM de AGIR”


1. MATERIAIS PARA FERRAMENTAS

Para selecionar o material ideal para uma ferramenta de usinagem deve-se levar em consideração com

relação a:

Material a ser usinado: atenção à dureza e o tipo de cavacos na escolha do material da ferramenta e

sua geometria.

Processo de usinagem: é necessário observar o tipo de processo de usinagem, pois, podemos

encontrar processos que exigem ferramentas de pequena dimensão (torneamento interno com

pequeno diâmetro) ou fabricadas com materiais de menor capacidade para usinagem (por exemplo,

aço rápido);

Condição da máquina operatriz: devemos considerar as limitações do equipamento como folgas,

potência, variações de velocidades, estado de conservação, entre outros;

Forma e dimensão da ferramenta: Devemos utilizar ferramentas padronizadas;

Custo do material da ferramenta: levando em conta o custo/ beneficio, devemos enquadrar o material

ao menor custo e máximo aproveitamento possível;

Condição de usinagem: um processo de acabamento necessita de uma ferramenta mais resistente

ao desgaste, por outro lado, no processo de desbaste a ferramenta deve ter maior tenacidade;

Condição da operação: se o corte for do tipo interrompido, e o sistema for pouco rígido, a ferramenta

deve ser mais tenaz.

Características do material da ferramenta:

Resistência ao desgaste: o

material deve suportar abrasão

ou atrito a altas

temperaturas(~1000C) e

manter sua propriedade de

dureza.

Tenacidade: a ferramenta deve

Ter mobilidade para resistir aos

choques mecânicos do

processo.

Estabilidade química: é

necessária para evitar

desgaste por difusão.

A Fig 1 apresenta a comparação dos diversos materiais para fabricação de ferramentas.

Materiais para ferramentas:

1.1. Ferramentas de aço carbono:

Na antiguidade foram famosos como Aços de Damasco, fabricados por fusão datam de 300 a.c.

Na idade média era usado o ferro carbonetado endurecido por resfriamento em água para a fabricação de

armas.

No século XVIII a madeira era o material predominante e os metais eram limitados.

Até o século XIX, trabalhar os metais era um serviço difícil e artesanal, até que se disponibilizou a máquina a

vapor e a eletricidade, o que trouxe o desenvolvimento das máquinas operatrizes.

Em 11/03/1776, entrou em operação a 1º máquina a vapor, em Bloomfield Collierge, Inglaterra. Em 1800 já

operavam próximo de 100 delas, com predominância no campo da metalurgia, minas de carvão e cobre e

fundições.

Tenacidade

Du

reza

PCDCBN

Cerâmica

em Oxido de

Alumínio

Cerâmica

em Nitreto

de Silício

Material

Cortante Ideal

HSS

CoberturaTIN

Metal Duro

Micro-grão

Metal Duro Coberto,

Cermet

Metal Duro sem

Cobertura

Metal Duro

Micro-grão

Coberto

Tenacidade

Du

reza

PCDCBN

Cerâmica

em Oxido de

Alumínio

Cerâmica

em Nitreto

de Silício

Material

Cortante Ideal

HSS

CoberturaTIN

Metal Duro

Micro-grão

Metal Duro Coberto,

Cermet

Metal Duro sem

Cobertura

Metal Duro

Micro-grão

Coberto

M A T E R I A I S C O R T A N T E S


Na América do Norte, os fabricantes de armas desenvolveram a produção em massa de componentes e por

conseqüência as máquinas operatrizes. A velocidade de corte nessa época era de aproximadamente 5m/min.

A temperatura da ferramenta chegava a próximo de 250ºC.

Em 1868, Robert Mushet descobriu que a adição de Mn (manganês) podia tornar o aço mais duro.

Acidentalmente descobriu que a presença de W (tungstênio) permitia o endurecimento do aço com

resfriamento normal, ao ar. As velocidades de corte chegavam a 10m/min. Podiam atingir 65 RC de dureza.

Continham carbono de 0,50% até 1,40% e elementos de liga: Si < 0,50%: Mn < 0,70%: S+P < 0,03%: V <

0,50%: Cr < 0,40%

Hoje em dia, como ferramenta de usinagem é pouco utilizada, mas ainda são os mais usados na fabricação

de ferramentas de estampagem, corte e repuxo e as fermentas manuais como chaves de boca, fenda,

alicates etc.

1.2. Aços rápidos - (HSS):

Material formado por alta liga de tungstênio, molibdênio, nióbio, cromo, vanádio e cobalto.

Têm como principais características:

Material Tenaz;

Elevada resistência ao desgaste;

Elevada dureza a quente( Em relação ao aço carbono), utilizável até aproximadamente 600C.

Estrutura básica: Martensítica com carbetos incrustados (grande resistência ao desgaste).

Elementos de liga do aço rápido:

Carbono: aumenta a dureza do material, também contribui para a formação de carbetos;

Tungstênio e molibdênio: confere resistência ao desgaste e dureza a quente;

Vanádio e nióbio: melhora a resistência ao desgaste;

Cromo: responsável pela alta temperabilidade;

Cobalto: aumenta a dureza a quente elevando a eficiência do corte;

Nitreto de titânio: produz corte com menor esforço, devido ao baixo coeficiente de atrito.

O HSS surgiu em 1898, através de experiências de Taylor e White (americanos) que desenvolveram um aço

com 1,85C+3,80Cr+8%W

Em 1900, na Paris Exposition, foram demonstradas usinagens com cavaco de cor azulada onde a ferramenta

mesmo com aponta rubra continuava cortando a uma Vc = 40 m/min; a = 1.6 mm/ver e p = 4,8 mm. A

temperatura na ponta da ferramenta chegava a 600ºC.

Em 1903, criou-se outro aço, com 0,70C% e 14%W, considerado o protótipo dos aços rápidos.

Em 1906, foi implantada a fabricação de aço em forno elétrico, que contribuiu para o desenvolvimento de

aços finos com a redução de impurezas em suas composições. Esses aços podem atingir 65 RC; com

carbono de 0,70% a 1,60%; 1,60<W<18%; 2,5<Mo<9,50%: 1,1<Va<4,75%: 3,5<Cr<5,0%: 2,3<Co<12,5%

Maior resistência mecânica em seções maiores. Menor empenamento na têmpera. Maior resistência à

abrasão, a mesma dureza. Maior tenacidade, a mesma dureza, em seções pequenas.Maior dureza e

resistência mecânica a temperaturas mais elevadas.

São aços com alto teor de componentes de liga, muito utilizados em brocas, alargadores, machos, etc

Aços rápidos com cobertura:

Utilizados em ferramentas como brocas, machos, alargadores, brochas, cortadores de dentes de

engrenagens e alguns tipos de fresas.

Características das coberturas:

Alta dureza(2300 HV)

Elevada ductilidade

Evita formação de aresta postiça de corte

Baixo coeficiente de atrito

Quimicamente inerte


Espessura: 1 a 4 m

Ótima aparência Coronite:

Material composto por finas partículas de titânio, dispersa em uma matriz de aço rápido.

Principais propriedades:

Tenacidade similar ao aço rápido;

Módulo de elasticidade menor que o do metal duro;

Dureza a quente e resistência ao desgaste bem maior que o aço rápido;

Baixa tendência a craterização.

Composição básica do Coronite:

Um núcleo de aço rápido ou de aço mola, que adiciona tenacidade à ferramenta;

Uma camada de Coronite circundando o núcleo que represente cerca de 15% do diâmetro da fresa;

Uma camada de cobertura de TiN ou TiCN com espessura de aproximadamente 2mm. Aços semi-rápidos:

Utilizados em primeiro lugar na Alemanha, durante a 2º guerra, devido ao receio do corte de suprimentos de

W do estrangeiro. Basicamente usavam Mo em lugar do W.

1.3. Ligas Fundidas: (Cast alloys)

Entre 1915 e 1941, essas ligas não ferrosas com base em Co, Cr, W e outros, contendo aproximadamente

50% de carbonetos duros eram conhecidas comercialmente como Stellite, Speedaloy, Tungaloy, etc. Podiam

trabalhar até a uma temperatura de 800ºC

Em 1939, conhecido como aços super rápidos, com altos teores de C e Va, chegavam a uma Vc = 70 m/min.

Tinha como base o Co, Cr, W e C acima de 1,5%.

1.4. Metal Duro (Cemented carbide):

Produto da metalurgia do pó, feito de partículas duras

finamente divididas de carbetos de metais refratários,

sintetizados com um ou mais metais do grupo do ferro,

formando um corpo de alta dureza e resistente a

compressão. As partículas duras são carbonetos de

tungstênio, usualmente combinados com carbonetos de

titânio, tântalo ou nióbio. Com o controle dos metais

adicionados, pode-se controlar as propriedades dos

metais, oque o torna ideal para as mais variadas

operações.

Histórico

Em 1920, na Alemanha surge a metalurgia do pó.

Em 1926, Krupp, na Alemanha desenvolve a Widia. Nos EUA em 1928 a G.E. desenvolve o Carboloy, uma

composição de WC e Co.

Em 1930, surge o atual metal duro com Ta, Ti e Nb (carboneto de tungstênio sinterizado, ou cemented

carbide).

Características;

Resistência ao desgaste conferido pelo Carboneto extremamente duro de W ou Ti ou Ta ou Nb.

Tenacidade conferida pelo elemento de liga, Co.


No fim da década de 60 surgiram as coberturas (GC) obtidas por deposição química de vapor (CVD) ou

deposição física de vapor (PVD) que reduzem atrito e endurecem a superfície.

Processo = produção dos pós; prensagem dos componentes; sinterização (1400-1600ºC); tratamento

(afiação = edge rounding) e inspeção; coberturas.

O metal duro é um material relativamente moderno, produto da metalurgia do pó e de fundamental

importância dentro do campo das ferramentas de corte, peças de desgaste e brocas para perfuração de

rocha.

Totalmente diferente de materiais fundidos, como por exemplo, o aço, os produtos da metalurgia do pó

inicialmente se apresentam em forma de pó.

Os diversos pós metálicos são misturados, prensados e sinterizados, formando um material de alta

densidade, composto de partículas duras incrustadas no metal ligante. A figura 2 mostra o metal duro com

ampliação de 25000 vezes, onde se percebe nitidamente os dois tipos de componentes.

As partículas duras, que são os carbonetos metálicos, geram a resistência ao desgaste, enquanto o metal

ligante gera a tenacidade.

Processo de Fabricação.

O processo de fabricação do metal duro é

bastante complexo. A descrição a seguir é

genérica, apenas as etapas principais.

Dividindo o processo total em quatro etapas,

considerando cada etapa como uma unidade de

produção, desde o minério ate a pastilha pronta

para ser utilizada como ferramenta de corte

temos.

O minério (shillita) passa por uma série de

tratamentos químicos e mecânicos, tais como

moagem, lavagem, filtragem e aquecimento a

altas temperaturas, até chegar ao tungstênio metálico puro. Com o aquecimento do ácido tungstico,

produzimos óxido de tungstênio, o qual pode

ser reduzido com hidrogênio a tungstênio puro

e água. Após cuidadosa inspeção, o puríssimo

pó de tungstênio (W), cuja impureza não

exceda a casa dos 0.0001%, é misturado com

pó de carbono (C).

As proporções da mistura são cuidadosamente

determinadas para se obter a correta composição.

A mistura é sintetizada à temperaturas ao redor de

1700º C, e durante o aquecimento o tungstênio (W) e o carbono (C) se unem, formando o carboneto de

tungstênio (WC).

Estes carbonetos são as partículas duras do metal duro.

Uma das características importantes do carboneto de

tungstênio é sua fácil dissolução em cobalto com a

temperatura crescente. O

cobalto é

o metal

ligante

mais

usado

em


metais duros normais, (WC + CO). Em algumas classes de metal duro se usam ainda outros componentes, a respeito dos quais

falaremos mais adiante. Os vários pós são misturados em moinhos de bola, onde também se chega a pré-determinadas dimensões

de grãos.

Os pós metálicos são agora misturados com cera em pó e prensados em forma de briquetes, que podem ser pré-sinterizados a

900º C em atmosfera de proteção, o que provoca o endurecimento tal dos briquetes, que permite o manuseio e sujeições

mecânicas para operações de retífica de formação de perfis ou desbastes de forma econômica, diminuindo os refugos e reduzindo os tempos da retífica final, uma vez que ainda não estão na dureza total atingida após a sinterização. Esses briquetes, apesar de pré-sinterizados, têm a consistência aproximada de grafite de lápis e devem ser

manipulados cuidadosamente, a fim de evitar avarias nos cantos e arestas.

Aqueles briquetes que não receberam o formato final

durante a prensagem, são agora usinados.

O último estágio de fabricação, a sinterização final

durante o qual o briquete se torna uma peça

acabada de metal duro em forma de pastilha, é feita

a uma temperatura entre 1300º C e 1600º C. Nesta

temperatura, o metal ligante se funde e dissolve uma

parte dos carbonetos, dos quais 10 a 50% também

se encontram em estado de fusão.

Durante o processo de sinterização final, o briquete

se contrai aproximadamente 20% em direção linear e 50% no volume, e qualquer porosidade é eliminada.

Metal duro com cobertura: Metais com cobertura de

carboneto de titânio e/ou óxido de alumínio, nitreto

de titânio e carbonitreto de titânio. A principal

finalidade destas camadas é aumentar a resistência

ao desgaste da camada superior que entra em

contato com o cavaco e com a peça. Com isto

podemos elevar a vida útil da ferramenta. As

camadas são em geral aplicadas pelo processo de

deposição química de vapor.

Óxido de Alumínio: garante estabilidade térmica em temperaturas

elevadas, possui alta resistência ao desgaste por abrasão, além de

alta resistência a ataques químicos e oxidação.

Nitreto de titânio: reduz o coeficiente de atrito, é quimicamente +

estáveis que o TiC, tem menor tendência a difusão com aços,

espessura da camada entre 5 a 7m.

1.5. Material cerâmico:

Papel de Cigarro0.03 mm

Cabelo Humano0.05 mm

Papel de Jornal0.08 mm

Cobertura PVD0.003 mm

1 micron0.001 mm

Pêlo de Porco0.1 mm

Quanto é um Mícron (µm) ?

P R E N S A G E M

S I N T E R I Z A Ç Ã O

1400-1600° C

Redução de Volume

10 - 15%


Base de óxido de Alumínio: formada por finos grãos de alumínio sintetizados podendo apresentar algum teor

de MgO, óxido de cromo, titânio e níquel aumentando a resistência mecânica ou alumina com baixo teor de

óxido de zincônio p/ aumentar a tenacidade.

Base de Nitreto de sílica: cristais de Si3N4, com fase intergranular de Sio2, sinterizados na presença da

alumina(sialon) ou óxido de ítrio (Y2O3) e manganês(MgO).

Aplicações da cerâmica:

Usinagem de ferro fundido

Usinagem de aços

Usinagem de ligas de titânio e níquel, resistentes ao calor

Histórico: Em 1940, ingleses desenvolveram o óxido de alumínio (Al2O3) também conhecido como óxidos

cerâmicos.

Ferramentas de óxidos metálicos (alumínio; berílio; tório; zircônio) ou de cerâmica possibilitam velocidades de

corte excepcionalmente elevadas. Requerem muita rigidez e potência.

Comercialmente se utilizam dois tipos básicos: óxido de alumínio (Al2O3) ou coríndon que é a forma estável

alfa da alumina e nitrato de silício (Si3N4).

Aplicações típicas: usinagem de ferro fundido cinzento; ligas resistentes à altas temperaturas; aços

endurecidos (temperados); ferro fundido nodular e aço em geral. Cermet:

O nome vem de CERamic/METal. Baseado no TiC = carboneto de titânio (75 a 93%) em lugar do de

tungstênio, ou TiCN = carbonitrato de titânio ou ainda no TiN = nitrato de titânio mais Mo ( 0 a 16%) e Ni

(0,90 a 9,50%) em lugar do Co, misturados à cerâmicas. A adição de molibdênio produz o carboneto de

molibdênio.

Aplica-se à situações especiais de acabamento, com pequenos avanços e profundidades, com excelente

durabilidade.

1.6. Diamante:

Os diamantes naturais são os materiais encontrados na natureza de maior dureza. Devido ao seu alto valor

comercial, ele somente é utilizado em usinagem de precisão.

Tem maior utilização em usinagem de ligas de alumínio silício, quando se deseja tolerância apertada e ótimo

acabamento superficial.

Cuidados necessários:

A ferramenta deve ter arestas afiadas e ângulo positivo

As condições de usinagem devem ser estáveis com conjunto máquina-ferramenta e fixação de dispositivos

rígidos

Fluido de corte pode ser usado somente para refrigeração

Utilizar baios avanços e profundidades de usinagem com alta velocidade

Corte interrompido e choques devem ser evitados. Amborite - Nitreto de Boro - Borazon - (CBN)

Em 1955, primeira síntese do diamante = transformação do carbono = alta pressão + temperatura =

conversão do grafite em diamante.

Em 1957, síntese do Nitreto de Boro Cúbico, 50.000 a 90.000 atm. e 1.500 a 2.000ºC.

Segundo material mais duro, depois do diamante. Mantém alta dureza até 2000ºC e é mais tenaz que a

cerâmica.

Aplica-se à aços forjados; aços e ferros fundidos temperados; componentes com superfícies temperadas;

metais sinterizados à base de Co e ferro; ligas resistentes à altas temperaturas. Diamante policristalino sintético - (PCD)

Quase tão duro quanto o diamante natural monocristalino.


A temperatura na zona de corte não pode ultrapassar 600ºC. Não pode ser usado em materiais ferroso

devido à afinidade química.

Tenacidade

Combinação de ductilidade (capacidade de o aço deformar-se antes de romper) e resistência elástica

(capacidade do aço resistir à deformação permanente)

A evolução da usinagem dos materiais:

Evolução dos materiais de corte.

Evolução dos sistemas de fixação. Suportes e Pastilhas ( insertos).

Evolução das pastilhas. Formas, materiais, quebra-cavaco, coberturas.

Evolução das máquinas operatrizes. Mais potentes e especificas para determinadas tarefas, equipadas com

controle numérico, e troca automática das ferramentas oque possibilita a aplicações diversas

tratadas como centros de usinagem.


MATERIAL CUSTO RELATIVO

DA FERRAMENTA

(US$)

VELOCIDADES DE

CORTE TÍPICAS

(M/MIN)

CUSTO DE

USINAGEM

(US$/POL3)

Aço carbono 0,10 12,2 0,25

Aço rápido 0,50 27,5 0,13

Liga fundida (Stellite) 2,00 45,8 0,06

Metal duro 5,25 152,5 0,04

Material cerâmico 12,00 244,0 0,02

Comparação de materiais para ferramentas de corte: Tabela VII.31, Fundamentos da Usinagem dos Metais.

Valores referentes a um bit quadrado de 3/8” de seção, empregado na usinagem de SAE-4140 encruado.

Adotado US$6,00/hora como custo total de mão de obra e despesas indiretas.


2. O PROCESSO DE FORMAÇÃO DO CAVACO

O processo de formação do cavaco é periódico, isto é, passa gradativamente por etapas de formação e,

quando completadas, reinicia novamente.

2.1. Etapas de formação do cavaco:

1 - Deformação plástica

2 - Surgimento da zona de cisalhamento

3 - Deslizamento sobre a superfície de saída da ferramenta.

4 - Repetição do processo

2.2. Grau de recalque:

Em experiências em laboratórios, e oficinas de usinagem, observando-se os fenômenos acima,

notou-se que há um engrossamento do cavaco durante o processo de usinagem seja ela qual for. A isso

chamamos de grau de recalque ou Rc.

RC = h’/h h’ - espessura real do cavaco h - espessura teórica do cavaco

2.3. Tipos de cavaco:

Segundo a literatura Alemã e Americana, existem 3 tipos de cavacos:

2.3.1. Contínuo - Apresenta-se sob a forma de lamelas justapostas distribuídas continuamente,

não sendo nítidas as suas separações.

2.3.2. Cisalhamento - Apresenta grupos lamelares bem distintos e justapostos. Estes elementos

foram cisalhados na região de cisalhamento e soldados novamente em seguida.

2.3.3. Ruptura - São fragmentos retirados da peça.

2.4. Formas de cavaco:

Cavaco em fita,

Cavaco helicoidal,

Cavaco espiral,

Cavaco em lascas.

Dos 4 tipos de cavaco, o mais indicado é o cavaco espiral, pois o cavaco de fita é perigoso e ocupa muito

volume ao ser descartado.

Sabendo-se que existem problemas para o manuseio de cavacos, sabendo-se que existem formas

diferentes de cavacos, então podemos alterar formas de cavacos de tal maneira a adaptar a melhor maneira

de manuseá-lo.

Sendo assim, poderemos utilizar os seguintes artifícios para mudar a forma do cavaco:

1. Alternando-se as condições de usinagem;

2. Dando forma especial a superfície de saída de ferramenta;

3. Colocando-se os elementos adicionados na superfície de saída.

Mediante o exposto acima, devemos lembrar que também a geometria da ferramenta tem influência na

chamada Aresta Postiça de Corte que é formada pelo acúmulo das partículas do material usinado na


superfície de desprendimento do cavaco que aparece quando a VC é muito baixa ou a geometria da

ferramenta é negativa ou há necessidade de fluido de corte.

3. FLUÍDOS DE CORTE:

O fluído de corte também tem influência no acabamento da peça e na formação do cavaco.

O uso de fluído de corte é para melhorar as condições de usinagem tal como:

1. Reduzir o coeficiente de atrito entre a peça e a ferramenta;

2. Expulsão do cavaco da região de corte;

3. Refrigeração da peça / ferramenta;

4. Refrigeração da máquina.

Isto tudo pode trazer melhorias como:

5. Redução do consumo de energia;

6. Redução do consumo da ferramenta;

7. Eliminação de corrosão da máquina ( barramento, etc).


4. PROCESSOS MECÂNICOS DE USINAGEM Nomenclatura:

4.1. Torneamento

É um processo mecânico de usinagem destinado a obtenção de peças cilíndricas ou superfícies de revolução

com o auxílio de uma ou mais ferramentas mono-cortantes.

A peça gira em torno de um eixo principal de rotação da máquina e a ferramenta se desloca simultaneamente

segundo uma trajetória retilínea coplanar com o referido eixo.

4.1.1. Torneamento retilíneo

4.1.1.1. Cilíndrico - Quando a ferramenta se desloca segundo uma trajetória paralela ao eixo

principal de rotação da máquina. Externo - Interno -

4.1.1.2. Cônico: Quando a ferramenta se desloca segundo uma trajetória inclinada em relação

ao eixo principal.

Externo Interno -

4.1.1.3. Radial: Quando a trajetória da ferramenta é perpendicular ao eixo de rotação da

máquina. Esta operação também é chamada de faceamento. Quando se obtém uma

superfície plana no topo da peça.

Faceamento: Sangramento:

4.1.2. Perfilamento: Quando a ferramenta tem o perfil desejado.


4.1.3. Torneamento Curvilíneo:

Quando a ferramenta se desloca segundo uma trajetória curvilínea. Antigamente feito em torno copiador.

Hoje pode ser feito em torno CNC.

4.2. Aplainamento:

Para obtenção de superfícies geradas por um movimento retilíneo alternativo da peça ou ferramenta.

4.3. Furação:

Para obtenção de furo, geralmente cilíndrico numa peça com o auxílio de uma ferramenta bi ou multicortante

( broca ).

4.3.1. Furação em cheio:

Quando a ferramenta remove todo o material envolvido no volume do furo.

4.3.2. Furação com pré-furação:

Quando existe um furo com diâmetro menor para ser alargado.

4.3.3. Escareamento:

Para a obtenção de um furo cônico em uma peça pré-furada.


4.3.4. Furação escalonada:

Para obtenção de peças furadas com vários diâmetros diferentes.

4.4. Fresamento:

Para obtenção de uma superfície qualquer com o auxílio de ferramentas multicortantes. A ferramenta gira e a

peça se desloca.

4.4.1. Fresamento cilíndrico ou tangencial:

4.4.1.1. Concordante:

4.4.1.2. Discordante:

4.4.2. Fresamento frontal ou de topo:

4.4.2.1. Frontal:

4.4.2.2. Topo


5. MOVIMENTOS DE CORTE DAS FERRAMENTAS / DEFINIÇÕES

5.1. Movimento principal de corte:

É o movimento de rotação uniforme da peça ou ferramenta. É o movimento que provoca o arranque do

material.

5.2. Movimento secundário (avanço):

É o movimento de translação da peça ou ferramenta que sempre encontra o material a ser removido.

5.3. Velocidade de corte:

É a velocidade de um ponto qualquer de referência comum a peça a ferramenta.

VC = x x n / 1000 onde n [rpm] ; [mm] ; VC [m / min]

5.4. Avanço:

É o percurso da ferramenta em uma volta dada pela peça. s = a = ( mm/ volta)

5.5. Profundidade:

É a espessura do material removido. p = (mm)


5.6. Largura e espessura do cavaco:

b = (mm) h = (mm)

5.7. Velocidade de avanço:

Va = a x n Onde; a = mm/volta n = volta/min (rpm) V = mm/min

5.8. Índice de esbeltez: G = p / a

5.9. Área do cavaco: AC = p . a = b . h


6. ELEMENTOS GEOMÉTRICOS DE UMA FERRAMENTA DE BARRA 6.1 - Elementos:

1. Fio de Corte Principal

2. Fio de Corte Secundário

3. Superfície de Desprendimento ou de Saída

4. Superfície de Incidência Principal ( folga )

5. Superfície de Incidência Secundária

6. Ponta da Ferramenta ou Gume de Corte

7. Superfície Lateral

8. Base

6.2 - Teoria de Corte:

Várias grandezas da usinagem que veremos a seguir dependem do fenômeno de formação do cavaco.

Rc - Grau de Recalque

Fc - Força de Corte

T - Vida da Ferramenta

Ks - Pressão Específica

6.2.1 - Teoria de Corte Ortogonal: RC = h’/ h (definição) Mecanismo de formação do cavaco.

Dependência entre h’, h e . Obtenção do angulo de cisalhamento a partir de RC = h’/ h.


sen ( 90 - + ) = h’ / l’ ; sen = h / l’ ; RC = h’/ h = sen ( 90 - + ) / sen

sen (90 - A) = cos A sen [ 90 - (- )] / sen = cos (- ) / sen = RC

cos (A - B) = cos A . cos B + sen A . sen B

RC = (cos.cos) / sen + (sen.sen) / sen = (cos + sen) / tg = RC

cos tg = Rc – sen

tg = cos / (RC - sen) (eq.1)

Exercício:

Determine o ângulo de cisalhamento em função do recalque para:

= +10° = - 10°

RC tg RC tg

1 1,1917 50° 1 0,84 40°

2 0,5392 28,33° 2 0,45 24,37°

3 0,3484 19,21° 3 0,31 17,24°

4 0,2573 14,43° 4 0,24 13,28°

5 0,2040 11,53° 5 0,19 10,78°

Plotar RC = f (


6.3 - Relações Cinemáticas:

Correspondendo aos três planos acima assinalados, pode-se distinguir as três velocidades relativas:

- Velocidade de corte V = velocidade entre a aresta cortante e a peça.

- Velocidade de cisalhamento Vz = velocidade entre o cavaco e a peça.

- Velocidade de saída do cavaco Vc = velocidade entre o cavaco e a ferramenta.

De acordo com a figura tem-se, através da lei dos senos, as relações:

Vc = V . sen / cos (- ) (eq.2) ; Vz = V . cos / cos (- )

Quanto maior for o ângulo de cisalhamento, maiores serão as velocidades Vc e Vz.

Comparando-se as equações (1) e (2) resulta Vc = V / RC , e portanto há dois processos para obtenção do

recalque RC:

1) Através das grandezas h e h’, conforme a equação RC= h/h’. A espessura de cavaco h’ obtém-se pela

medida direta do cavaco, por meio de micrômetro com pontas finas ou esféricas. A grandeza h obtém-se

pelas condições de usinagem ( h = a . sen X ).

2) Através da velocidade de corte V e do cálculo da velocidade de saída do cavaco Vc = V / RC.

Este é realizado com o auxílio da medida de um comprimento de cavaco num tempo determinado.

Ambos os processos de obtenção de RC dão resultados bem próximos.


7. AVARIAS E DESGASTE.

7.1. Avarias nas Ferramentas:

São falhas acidentais que ocorrem na usinagem.

Tipos de avarias:

Quebra do fio de corte devido:

cunhas finas

grande seção de cavacos

esforços elevados

corte interrompido / choque Trincas devido:

variação de temperatura

material da ferramenta incorreto

afiação e uso inadequados Deformação plástica:

Devido ao uso de altas velocidades de corte.

7.2. Desgastes:

São falhas normais que ocorrem na ferramenta mediante seu uso.

cl - largura da cratera

cd - distância do centro à aresta

cp - profundidade da cratera

IL - largura do desgaste da incidência

7.3. SELEÇÃO DO RAIO DA PASTILHA E AVANÇO

Operação de Desbaste

Selecionar o maior raio possível para obter fio de corte reforçado. Um raio maior permite avanços

maiores;

Selecionar um raio menor se houver tendência à vibração.

Operação de Acabamento;

Superfície acabada e tolerância são fatores afetados pela combinação do raio da pastilha e avanço.

O valor teórico da superfície acabada pode ser calculado pela seguinte fórmula:

a2 = Rt * 8 r / 1000

Onde:

a= avanço;


RT= profundidade do perfil em m;

r= raio da pastilha.

Escolha de ferramenta: Fatores a serem considerados:

Característica do Material;

1. Característica da Peça;

2. Característica da Máquina;

3. Característica da Fixação;

4. Característica da Produção;

5. Custo X Benefício e

6. Mão de obra envolvida.

Análise do processo de usinagem

1. Análise do Material (levantamento da classificação);

2. Definição da Classe (P, M ou K);

a. Definir a graduação da classe. (Exemplo: P15, M25, K20).

3. Verificar o tipo de operação

4. Rigidez da máquina

5. Gama de velocidade e avanços na máquina

6. Característica da peça (balanc. / corte inter.)

7. Característica do material (irreg. Incrust.)

8. Definição da Geometria (forma, raio, quebra - cavaco);

a. Definir ângulo de posição do porta ferramenta em função da operação e acessibilidade

necessária, secção da haste e sentido do corte;

b. Definir o sistema de fixação

c. Formato (maior n.º de aresta possível);

d. Tamanho da aresta em função do sobremetal;

e. Quebra cavaco e

f. Raio – em função do acabamento.

9. Definição do Porta Ferramenta.

10. Definição dos Parâmetros de Corte.

Identificação das classes

1. Classes sem cobertura: O código da classe é expresso pelas letras “S” (para aços) e “H” (para ferro

fundido e materiais não ferrosos) acompanhado por um n.º. Quanto maior o número, mais tenaz é a

classe, e vice-versa. Exemplo: S10, S30, H10, H20, S6 (P40), S1P (P10), SMA (P25), H13A (K22).

a

ISO “P” – Usin. geral ISO “M” – usin. Cópia ISO “S” – 1ª Op. Ferr./Posit. ISO “C” – 2ª Op. Ferr./Posit

RT


2. Classes com cobertura: o código da classe é expresso pelas letras “GC” acompanhadas por outras letras

ou n.º. Normalmente, são gravados no corpo da pastilha. As classes podem ter uma, duas ou três

coberturas. Quando usar Ferramentas Positivas.

1. Acabamentos e desb. Menos;

2. Mat. Dúcteis/Pastosos. Exemplo: alumínio, cobre.

3. Máquinas de pouco potencial (menor que 5Kw);

4. Usin. eixos finos e longos;

5. Usin. pequenas dimensões;

6. Usin. Interna com balanço de ferr. maior que 2 x 0 da barra;

7. Eliminar ou diminuir vibrações.

Quando usar Ferramentas Negativas.

1. Usinagem geral, desb. Médios e pesados. Obs.: graças aos vários tipos de quebra-cavaco disponíveis

nesta geometria de pastilhas, as mesmas tem aplicação universal.

2. Materiais duros;

3. Máquinas potentes (maiores que 5Kw);

4. Peças rígidas e bem fixadas.

5. Para usinagens ext. principalmente.


8. VIDA DA FERRAMENTA

O objetivo é verificar qual o tempo que uma ferramenta trabalha sem perder sua capacidade de corte

e verificar, assim, quando uma ferramenta deve ser substituída ou reafiada.

A vida de uma ferramenta é o tempo em que a mesma trabalha efetivamente, sem perder sua

capacidade de corte. Os fatores que determinam quando a ferramenta deve ser substituída são:

Quando os desgastes atingem proporções tão elevadas que se receia a quebra da aresta de

corte;

Quando o desgaste na superfície de folga não permite um acabamento superficial bom e não

garante tolerâncias apertadas;

Quando os desgastes provocam um aumento na temperatura da aresta cortante e perdendo a

capacidade de corte. Ocorre principalmente em ferramentas de aço rápido. Ocorre também um

aumento na força de usinagem o que interfere no funcionamento da máquina.

É muito importante não deixar que a ferramenta atinja este ponto de perder seu corte pois isto interfere no

acabamento e precisão da peça que esta sendo usinada. Para ferramentas de metal duro o desgaste de

cratera é maior que o desgaste frontal. Quando a ferramenta de metal duro tem cobertura ela sofre um

desgaste mais lento devido ao aumento de resistência da ferramenta.

Para uma ferramenta de aço rápido o seu desgaste se dá devido ao aumento de temperatura na aresta de

corte o que tende a diminuir a dureza da mesma. E para uma ferramenta de cerâmica o desgaste se

evidência por lascas na aresta, antes que se atinjam valores inaceitáveis de desgaste.

Na indústria, as ferramentas em geral são trocadas pelos operadores no momento em que eles determinam,

no entanto, estudos realizados comprovam que, por não terem um conhecimento mais apurado do assunto,

eles acabam trocando as ferramentas antes, ou até, muito antes do necessário para garantir um bom

acabamento à peça. Para evitar isso temos disponíveis alguns recursos, como por exemplo sensores de

vibração, amperímetros que mede a intensidade da corrente elétrica demandada ( o que está diretamente

relacionada com o aumento da potência ) sensores de emissão acústica e outros recursos.

Entre os fatores que exercem maior influência no desgaste e vida da ferramenta podemos destacar

principalmente a velocidade de corte, depois o avanço e por último a profundidade da usinagem.

Além disso, a geometria da ferramenta exerce uma grande influência sobre o desgaste e vida da ferramenta,

por exemplo, para um mesmo avanço e profundidade de corte, se diminuirmos o ângulo de posição ()

aumentamos a vida da ferramenta pois a dissipação de temperatura será maior. O ângulo de ponta () deve

ser o maior possível para não enfraquecer a ponta da ferramenta já para outras aplicações este ângulo deve

ser menor. O crescimento do ângulo de folga , diminui o desgaste frontal, por outro lado seu crescimento

excessivo enfraquece a cunha cortante. Assim também ocorrem com outros ângulos, ao variarmos seus

valores estaremos mudando sua durabilidade.

O aumento do raio de ponta torna a ponta mais resistente , mas também aumenta a vibração da ferramenta o

que resulta numa rugosidade maior. Um outro fator que contribui para o aumento na rugosidade é a

velocidade de corte, e o avanço. O mesmo não acontece com a profundidade de usinagem, pois ela não

exerce uma influência marcante na rugosidade.

Denomina-se vida (T) de uma ferramenta o tempo que a mesma trabalha efetivamente (deduzidos os tempos

passivos), até perder a sua capacidade de corte, dentro de um critério previamente estabelecido.

Pode-se dizer que é o tempo compreendido entre duas afiações.

A vida da ferramenta é função de:

* Desgaste da superfície de saída;

* Quando atinge proporções em que há ruptura do gume cortante;

* O acabamento superficial da peça não é mais satisfatório;


* Devido ao desgaste elevado da superfície de folga da ferramenta;

* O aumento da força de corte interfere no funcionamento da máquina operatriz..

A vida da ferramenta é expressa em minutos. Nomenclatura:

T - Vida da Ferramenta ( min)

V - Velocidade de Corte ( m/min)

a - Avanço da Ferramenta ( mm / V )

n - Rotação ( rpm )

IL - Desgaste de Incidência ( mm )

Cp - Desgaste da Superfície da Saída ( mm)

Em experiências de laboratório tem-se que: Critério: T = f ( VC ) e IL = 0,8 mm

A representação em papel logarítmico da função T = f(Vc)

Curva da vida da ferramenta (Taylor) aproxima-se de uma reta do tipo T = K . Vc-x ou log T = log K - x . log

Vc

ou Vc = k / Tw.

Kronenberg (eq. 10.24 - pag.480) V

CG

sT

O

g

f

y

.

.

5

60

Índice de esbeltez

G = p/a

Área do cavaco

S = p.a

Espessura do cavaco

h = a sen

largura do cavaco

b = p / sen Ângulo de posição ou ataque da ferramenta

Gg = pg / ag ; sf = pf . af ; Gg / sf = pg / [ag . (p.a)f] = 1 / ( pf-g . af+g )

1 / ( pf-g . af+g ) = 1 / { bf-g . hf+g . [(sen)f-g / (sen)f+g] }

(sen)f-g / (sen)f+g = (sen)-2g = (1/sen)2g


Gg / sf = (sen)2g / bf-g . hf+g

V

CG

sT

O

g

f

y

.

.

5

60

60

5sen

..

. 02

Thb

CX

ygfgf

g

g

V

Cv

f g f g

yVC

b hT

*

. .60

Onde C*v = Cv / 5g e da fórmula de Kronenberg Cv = C0 . (sen)2g

T = Vida em min; sendo;

CV ; g ; f ; y = tabeladas; Vc = velocidade de corte; b = largura do cavaco

h = espessura do cavaco.


9. FORÇAS E POTÊNCIAS DE CORTE

As forças durante a usinagem, são consideradas como uma ação da peça sobre a ferramenta. A força total

resultado que atua sobre a cunha cortante durante a usinagem é chamada de força de usinagem [Fu]. A

princípio, nem a direção, nem o sentido da força de usinagem são conhecidos, então não se trabalha com a

força de usinagem propriamente, mas com suas componentes .

Estas componentes são:

Força Ativa –Ft

Força Passiva-Fp

Num processo de corte ou usinagem, podemos decompor o esforço para a retirada do cavaco como abaixo:

Fr - Força radial Fa - Força axial Ft - Força tangencial F - Força resultante

A força ativa tem suas componentes, são elas:

Força de Corte-Fc

Força de Avanço-Ff

Força de Apoio-Fap

Força Efetiva de Corte-Fe

Potência de Usinagem

Uma máquina-ferramenta gera potência para girar seu eixo-árvore e executar o movimento de corte e para

executar o movimento de avanço, a potência de avanço em uma situação extrema, é 140 vezes menor que a

potência de corte. Esta diferença entre elas, permite desprezar a potência de avanço no dimensionamento do

motor da máquina.

Variação da Força de Corte com as condições de Trabalho

9.1. FORÇA DE CORTE

A força de corte pode ser expressa pela relação:

Fc=Ks*A

Onde:

Ks pressão específica de corte

A área da seção de corte

Fatores que influenciam na pressão específica de corte-Ks:

-material da peça

-material e geometria da ferramenta

-seção de corte

-velocidade de corte

-condições de lubrificação e refrigeração

-estado de afiação da ferramenta

Fatores que Influenciam as Forças de Avanço e de Profundidade.


Muitos dos valores que influenciam os valores de força de corte, também influenciam as forças de avanço e

profundidade, mas alguns fatores, como o raio de ponta da ferramenta e os ângulos de posição, e de

inclinação tem uma influencia mais marcante nestas duas componentes da força de usinagem.

Forças e potências de corte são utilizadas para dimensionamento de máquinas ferramentas e para cálculos

de rendimento na usinagem de peças. Nomenclatura:

F Força total de usinagem F = Fr + Ft + Fa

Fr Força radial; Fa Força axial; Ft Força tangencial.

Ft~70% de F

F = FC = Ks x A (fórmula de Kienzle): Fc Força de corte.

Ks Pressão específica de corte ( kgf / mm2). A Área ou seção do cavaco ( mm2).

Ks = Ks1 / hZ = Ks1 x h-Z onde :

Ks1 - Força de corte necessária para retirar uma seção de cavaco de 1 mm2.

h - espessura de cavaco

z - indica o quanto o material é sensível a variação de h. (valor tabelado)

Portanto: Fc= b x h x (Ks1 / hz) b - largura do cavaco

Fc = b x h x Ks1 x h-Z FC = Ks1 x b x h1-Z

9.2. POTÊNCIA DE CORTE:

Nc = Fc x Vc [kgf . m / s] [1 cv = 75 kgf.m/s ou 75x60=4500 kgf.m/min]

ou

Nc = Fc . Vc / 4500 [ cv ] para Fc [kgf] e Vc [m/min]

Potência de avanço:

Na = Fa x Va [kgf . m / s] [1 cv = 75 kgf.m/s ou 75x60=4500 kgf.m/min]

ou

Na = Fa x Va / 4500 x 1000 p/ Fa [kgf] e Va [mm / min]

Obs.: Para uma usinagem normal foi verificado em laboratório que a força de avanço é desprezível em

relação à força de corte.

Vp = 0 ( na direção da profundidade) Fu Fc Nu Nc

A potência gasta pelo motor da máquina é:

Nm = Nu / = Nc /

= N util / N disponível = 75 %

sendo;


Vc = Cv * .

B(f–g) . h(f+g) . [ T/60 ]y

Substituindo-se:

Nc = Ks1 . b . h(1-Z) . Cv * .

4500 b(f-g) . h(f+g) . [ T/60 ]y

Exercícios : velocidade de corte e vida de ferramenta e força de corte.

1) Sendo a vida de uma ferramenta igual a 50 minutos, o avanço de 0,2 mm/rev, a profundidade de 3,0 mm e

o ângulo de posição = 60º para tornear um aço fundido GS45 com ferramenta de metal duro, pergunta-se:

a) Qual deve ser a velocidade de corte ?

b) Tendo a peça 200 mm de diâmetro externo, qual deve ser rotação ?

c) Tendo a peça 900 mm de comprimento, qual é o tempo de usinagem ?

d) Qual a força de corte para > 0 e para < 0 ?

2) Para um torneamento cilíndrico externo são dados: material GS45; ferramenta MD; = 45º; a = 0,25 mm /

rev; p = 2,5 mm; n = 400 rpm; = 80 mm.

a) Achar a vida da ferramenta.


3) Qual será a rotação para que a ferramenta do exercício (2) tenha uma vida de 20 minutos ? Rotações

disponíveis na placa = 120 / 240 / 460 / 920 rpm.

4) No exercício (3), qual a rotação para T= 20 min, usando-se a ferramenta de HSS ?

Dadas as seguintes rotações disponíveis: 15 / 30 / 60 / 120 / 240 / 460.

5) Dados: Ferramenta de aço rápido HSS; material SAE 1045; =150 mm; LC=110 mm; a= 0,18 mm/rev;

p=1,8 mm; X=90º; n=240rpm >0

Pede-se: VC; T; tC ; FC


Exercícios - Potência de Corte

1) Calcular a potência de corte e a vida para usinar uma peça com =80 mm, sabendo-se que o operador

está usinando com uma rotação de 800 rpm.

Dados: peça = SAE 1030; ferramenta = MD; =60º; a = 0,5 mm/rev; p = 3 mm; > 0

2) No exercício anterior qual será a vida da ferramenta se a área do cavaco for dobrada e a Força de corte?

3) No primeiro exercício, qual seria o avanço da ferramenta considerando-se T = 15 min ?

4) Se alterar o ângulo de saída da ferramenta, de positivo para negativo, o que acontecerá com a potência da

máquina ?


9.3. Torque:

Sabemos que o torque efetivo no eixo da máquina será:

Mt = Fc* / 2 ( kgf* mm )

Fc = Força de Corte ( kgf )

= Diâmetro da Peça ( mm )

O torque (Mt) é limitado para cada máquina ferramenta em função de sua constituição mecânica.

Sabemos então que o avanço e a profundidade de corte deverão ter um limite o qual não ultrapasse a uma

força de corte limite, para não danificar os componentes da máquina ferramenta.

Geralmente o fabricante da máquina especifica o valor limite ( máx ) Mt da máquina ferramenta.

Portanto: Mt máx= Fc* / 2 ou Mtmáx = Ks1* b*h(1-Z) * / 2

9.3.1. Escolha da Solução:

Ao se resolver um problema devemos definir se a resolução será por potência ou por torque.

Para tanto determina-se a rotação crítica.

Valores para rotações da máquina abaixo da rotação crítica põem em risco o eixo árvore ( torque

máximo).

Valores para rotações da máquina acima da rotação crítica ultrapassa a potência do motor.

Mt = 716.200 x N / n [kgf.mm]

Mt = Momento de Torção [kgf . mm]

N = Potência Nominal do Motor [cv]

n = Rotação da Máquina [rpm]

Então:

n = 716200 * N / Mt

N = Nc

Mt = Mtmáx

n = ncrítico

ncrítico = 716.200 x Nc / Mtmáx


Exercícios de escolha de avanço e das melhores condições:

1) Para um torneamento externo cilíndrico são dados:

Material = Latão FC; ferramenta MD; >0; X = 60º; Potência de usinagem NC = 5 cv; p = 3mm; Índice de

esbeltez 3<G<20;

Rotações: 250 - 350 - 400 - 650 - 750 - 1000 - 1350 - 1500 rpm

Avanços: 0,05 - 0,1 - 0,15 - 0,30 - 0,8 - 1,2 - 1,5 - 2,0 - mm/volta

Pede-se:

a) Determinar o avanço (a) e a rotação (n) para melhor aproveitamento

da máquina.

b) O tempo (tC) de corte e a vida (T) da ferramenta

2) Para o torneamento conforme a figura, são dados:

Material = bronze fundido; ferramenta MD; >0; potência do motor = 10 cv; rendimento = 75%; Mt máx = 30

kgf.m;

Rotações: 140 - 180 - 224 - 280 - 355 - 500 - 750 - 900 - 1000 rpm

Avanços: 0,1 - 0,15 - 0,16 - 0,18 - 0,2 - 0,25 - 0,3 - 0,4 - 0,5 - 0,6 - 0,8 - 1,1 - 1,2 mm/rev

Pede-se: o avanço para o melhor aproveitamento da máquina.

= 90º

sen = 1

b = p = 5

h = a


3) Dado um eixo com 250 mm de diâmetro, de Ferro Fundido GG26 para ser usinado com uma ferramenta de

M.D. com ângulo de saída >0 : ângulo de posição = 60º e p = 3,2 mm, pede-se:

a) A rotação para melhor aproveitamento da máquina ( máx Nef )

b) A potência (Nef) de corte efetiva; o momento (Mtef) torçor efetivo; vida (Tef) efetiva da ferramenta.

Sabe-se que os avanços e as rotações disponíveis são:

a: 0,063; 0,1; 0,2; 0,4; 0,63; 1,0; 1,6; 2,0 / n: 10; 20; 80; 100; 160; 315; 610; 1240.

São dados: 3<G<30; Mtmáx=48.000 kgf.mm; NM=6 cv adotando (rendimento) = 75%


10. ESTUDO ECONÔMICO DA USINAGEM. Análise das Condições Econômicas de Usinagem

Quanto maior a velocidade de corte, o avanço e a profundidade, maior será a quantidade de peças

fabricadas, menor portanto será o custo unitário. Porém quanto pior a condição de usinagem, maior será o

desgaste de ferramenta e maior será o custo da ferramenta, e maior será o custo da peça.

Para melhor entendiemto do fenômeno acima, tomemos como base o Custo Fixo (não varia com a produção)

e o Custo Variável ( aumenta com o aumento da produção). Haverá sempre uma quantidade produzida onde

o custo total (fixo mais o variável) é mínimo.

Para facilitar a identificação deste ponto tomenos o ciclo de usinagem descrito a seguir:

1. Colocação e fixação da peça na máquina;

2. Aproximação da ferramenta;

3. Corte ou usinagem propriamente dito

4. Afastamento da ferramenta

5. Inspeção e retirada da peça.

6. Na troca do ciclo de usinagem :

7. Preparo da máquina

8. Troca ou substituição do ferramental

9. Afiação da ferramenta

10. Recolocação de ferramentas

Custos associados a usinagem são:

Tempo morto – é o tempo necessário para colocar a peça no dispositivo de fixação, mais a fixação

propriamente dita e avançar a ferramenta, recuar e retirar a peça.

Tempo de preparo – envolve as operações precedentes a produção normal, preparo de ferramenta,

guiar a peça.

Tempo de corte – é o tempo gasto para remoção de material.

Tempo de troca de ferramenta – é o tempo que se demora para trocar ferramentas.

Tempo de afiação – é o tempo gasto para reafiação de ferramentas.

Os critérios de máxima produção são aplicados onde os custos assumem papel secundário na fabricação e

os critérios de mínimo custo são aplicados onde os custos assumem papel principal na fabricação.

Quais as condições de usinagem que acarretam o custo mínimo de fabricação ?

Sabemos que quanto maior a velocidade de corte, o avanço e a profundidade de corte, maior será a

quantidade de peças fabricadas, menor portanto será o custo unitário. Porém quanto pior as condições de

usinagem, maior será o desgaste da ferramenta e maior será o custo da ferramenta, e maior será o custo da

peça.

Portanto:


$ Cv

Cf/Q

Q

Onde:

Custo Resultante ( CR = CF + CM )

Custo do ferramental ( CF )

Custo hora máquina ( CM )

Ciclo de Usinagem:

O ciclo de usinagem de uma peça pertencente a um lote de n peças, é constituído de :

1. colocação e fixação da peça na máquina

2. aproximação da ferramenta

3. corte ou usinagem propriamente dito

4. afastamento da ferramenta

5. inspeção e retirada da peça.

Na troca de um lote de peças, troca-se o ciclo de usinagem. Isso implica em:

1. preparo da máquina

2. troca ou substituição do ferramental

3. afiação da ferramenta

4. recolocação de ferramentas.

10.1. Custos e tempo associados a Usinagem:

10.1.1. Tempo morto (tm)

É o tempo necessário para colocar a peça no dispositivo de fixação, mais a fixação propriamente dita e

avançar a ferramenta, recuar e retirar a peça.

10.1.2. Tempo de preparo (tp )

Envolve as operações precedentes a produção normal, preparo da ferramenta, guiar a peça , etc.

10.1.3. Tempo de corte (tc )

É o tempo gasto para remoção de material ( usinagem ).

10.1.4. Tempo de troca da ferramenta ( ttf )

É o tempo que se demora para trocar ferramentas no processo de usinagem


10.1.5. Tempo de afiação (ta )

É o tempo gasto para reafiação de ferramentas.

10.2. Custos Unitários:

10.2.1. custo K1 [$ / min] - Está relacionado com as despesas diretas e indiretas da mão de obra

e da máquina.

10.2.2. custo K2 [$ / afiação ou troca de ferramenta] - Relacionado com as despesas diretas e

indiretas da afiação.

Cálculo dos custos:

CO1 = tm * K1

CO2 = t p * K1 CTOTAL = Coi

CO3 = t c / T * t tf * K1

CO4 = t c / T * t tf * K1

CO5 = t p / T * K2

10.3. CUSTO MÍNIMO e MAXIMA PRODUÇÃO

Ct = tm * K1 + t p * K1 + t c / T * t tf * K1 + t c / T * t tf * K1 + t p / T * K2

10.3.1. CRITÉRIO DE MÁXIMA PRODUÇÃO

São aplicados onde os custos assumem papel secundário na fabricação.

Como já foi visto temos gastos nas fases de usinagem baseados em:

tempo morto ( Tm )

tempo de preparações ( Tp)

tempo de corte ( Tc )

tempo de troca de ferramenta ( Ttf)

tempo de troca / peça ( Tc/T x Ttf)

Onde o tempo de afiação para a máxima produção é um tempo paralelo a usinagem, e portanto não

entra no tempo total.

10.4. ESTUDO ECONÔMICO DA USINAGEM

Tt = tempo total

Tm = tempo morto TM +TP = TK

Tp = tempo de preparo

tc = tempo de corte

Ttf = tempo de troca da ferramenta

Ta = tempo de afiação ( = 0 na prática )

T = vida da ferramenta = [CV / (5g x bf-g x hf+g x Vc)]1/y x 60

Tt = TK + tC + (tC/T).TTF


tC = LC / Va tC = LC / a . n = (LC / a) . ( . / VC) tC = (..LC / a).VC-1

Fazendo C’= [CV / (5g x bf-g x hf+g)]1/y x 60 T = C’/VC1/y

tC / T =(..LC / a).VC-1/(C’/ VC

1/y)=(..LC / a).VC-1.VC

1/y/C’ tC/T=(..LC/a).VC(1/y-1)/C’

TT = TK + (..LC / a).VC-1 + (..LC / a.C’).VC

(1/y-1).TTF

10.5. CONDIÇÃO PARA MÁXIMA PRODUÇÃO (MP).

dTT / dVC = 0 Tempo mínimo de produção por peça

dTT / dVC = 0 + (-1).(..LC / a).VC-2 + (1/y - 1).(..LC / a.C’).VC

(1/y-2).TTF

(..LC / a).VC-2 = (1/y - 1).(..LC / a).(1/C’). VC

1/y. VC-2.TTF

1 = (1/y -1). (TTF /C’). VC1/y VC = VCMP = { C’ / [(1/y -1).TTF] }y

10.5.1. Vida T para máxima produção:

TMP = [CV / (5g x bf-g x hf+g x VCMP)]1/y x 60

TMP = [CV / (5g x bf-g x hf+g )]1/y x 60 / VCMP1/y

TMP = [CV / (5g x bf-g x hf+g )]1/y x 60 x {[(1/y -1).TTF / C’]y}1/y

TMP = [CV / (5g x bf-g x hf+g )]1/y x 60 x (1/y -1).TTF / C’

TMP = [CV / (5g x bf-g x hf+g )]1/y x 60 x (1/y -1).TTF / [CV / (5g x bf-g x hf+g)]1/y x 60

TMP = (1/y -1).TTF

Custo total = Co

Ct= TK . K1 + tC .K1 + (tC/T).(TTF.K1 + K2) [K1= $/min; K2=$/troca ]

Ct = TK.K1 + (..LC / a).K1.VC-1 + (..LC / a.C’). (TTF.K1 + K2). VC

(1/y-1)

10.6. CONDIÇÃO PARA MÍNIMO CUSTO (MC)

dCt / dVC = 0 Mínimo custo por peça

dCt / dVC = 0 + (-1).(..LC / a).K1.VC-2 + (1/y - 1).(..LC / a.C’). (TTF.K1 + K2).VC

(1/y-2)

(..LC / a).K1.VC-2 = (1/y - 1).(..LC / a).(1/C’). (TTF.K1 + K2). VC

1/y. VC-2

K1=(1/y - 1).(1/C’).(TTF.K1 + K2). VC1/y

VC = VCmc ={ [K1/(TTF.K1 + K2)].[C’/(1/y-1)] }y

10.6.1. Vida T para mínimo custo:

Tmc = [CV / (5g x bf-g x hf+g x VCmc)]1/y x 60

Tmc = [CV / (5g x bf-g x hf+g )]1/y x 60 / VCmc1/y

Tmc = [CV / (5g x bf-g x hf+g )]1/y x 60 x {{[(1/y-1)/C’].[(TTF.K1 + K2)/K1]} y}1/y

Tmc = [CV / (5g x bf-g x hf+g )]1/y x 60 x [(1/y-1)/C’].[(TTF.K1 + K2)/K1]

Tmc = (1/y-1).(TTF.K1 + K2)/K1 Tmc = (1/y - 1).(TTF.K1 + K2) / K1

10.7. CÁLCULO DE h A PARTIR DE T E NC

FC = KS1 . b . h(1-z)

NC = VC . FC / 4500 VC = NC . 4500 / FC


VC = NC . 4500 / KS1 . b . h(1-z)

T = [CV / (5g x bf-g x hf+g x Vc)]1/y x 60 = [CV x KS1x b x b-(f-g) x h(1-z) x h-(f+g)/ (5g x NC x 4500 )]1/y x 60

T = [CV x KS1x b1-(f-g) x h(1-z)-(f+g)/ (5g x NC x 4500 )]1/y x 60 h(1-z)-(f+g) = 4500 x NC x (T/60)y x 5g / (CV x KS1x b1-(f-g) )


Exercícios de Máxima produção e Mínimo Custo:

1) Para o torneamento de uma peça de FoFo Esferóide são dados:

profundidade p = 2 mm; ferramenta de M.D.; >0;

= 45º ; comprimento LC = 50 mm; ext = 154 mm;

NC = 5 cv; Mtmáx = 40 kgf.m;

rotações: 25 -40 -80 - 160 - 250 - 300 - 430 - 500 - 800

avanços: 0,01 - 0,1 - 0,2 - 0,4 - 0,6 - 0,8 - 1,0 - 1,2

TTF = 4 min; Tm= 2 min; TP = 0,5 min; K1 = $15/hora; K2 = $2,50 / troca

Pede-se a e n para (a) máxima produção e (b) para custo mínimo.

2) Para o torneamento cilíndrico de uma peça de ext = 100 mm; acabado = 95 mm; LC = 100 mm são

dados:

a) Peça SAE 8620; b) Ferramenta MD; >0; X=60º ; c) NC = 6 cv

Pede-se a; n; Nef e Tef para custo mínimo.

Dados:

Mtmax = 50.000 kgf.mm; TTF = 4 min; TM = 2 min; TP = 2 min; K1 = $5/min; K2= $25/troca;

a: 0,05 - 0,07 - 0,1 - 0,2 - 0,4 - 0,6 - 1,0

n: 20 - 50 - 63 - 100 - 250 - 450 - 600 - 700 - 1000 - 1500


11. PROCESSO DE FURAÇÃO - BROCAS HELICOIDAIS

O processo de furação é um dos processos de usinagem mais utilizados na industria manufatureira. Isto

torna o estudo visando a otimização do processo de furação muito importante.

Na furação, a ferramenta ainda mais utilizada é a broca helicoidal de aço rápido. Alguns desenvolvimentos

nesta área são:

Broca de aço rápido revestido com nitreto de titânio – possibilitou um substancial aumento da velocidade de

corte e da vida da ferramenta em relação à broca de aço rápido sem revestimento;

Broca inteiriça de metal duro – quando o furo é pequeno (menor que 20 mm) e a maquina possui rotação,

rigidez e potência suficientes, esta broca é uma boa alternativa.

Broca com pastilhas intercambiáveis de metal duro – para brocas de diâmetro médios esta é uma boa opção;

Brocas especiais – quando o furo tem diâmetro muito grande e/ou um comprimento muito grande em relação

ao diâmetro.

Uma grande desvantagem da furação com brocas helicoidais é a sua imprecisão.

Formas construtivas das brocas helicoidais

Haste = destina-se à fixação da broca na máquina.

Diâmetro = é medido entre as duas guias da broca.

Núcleo = serve para conferir a rigidez à broca.

Guias = têm a função de guiar a broca dentro do furo e de evitar que toda parede externa da broca atrito com

as paredes do furo.

Canais helicoidais = são as superfícies de saída da ferramenta.

Aresta de corte = a aresta ligando as duas arestas principais de corte é chamada de aresta transversal de

corte.

Afiação das brocas helicoidais

As brocas helicoidais de aço rápido e inteiriças de metal duro precisam ser afiadas ao fim de sua vida. Para

que o cavaco removido pela broca helicoidal não seja esmagado pela superfície principal de folga e o corte

possa ocorrer, é necessário que o ângulo lateral efetivo de folga seja tanto quanto positivo para qualquer

diâmetro da broca.

Característica da formação do cavaco na furação

Um dos problemas do problema do processo de furação é a evacuação dos cavacos de dentro do furo. Se o

cavaco formado for em forma de fita, será muito difícil extraí-lo do furo. Cavacos helicoidais ou em lascas são

os que mais facilmente podem ser removidos dos furos. A remoção pode ainda ser auxiliada pela utilização

de um ciclo de furação que retire freqüentemente a broca de dentro do furo e/ou pelo insuflamento de fluido

de corte sob pressão diretamente no fundo do furo., através de canais especialmente construídos na broca.

Forças e potências de corte na furação

Durante o processo de furação verificam-se as seguintes resistências à penetração da broca:

Resistência devido ao corte do material nas duas arestas principais de corte;

Resistência devido ao corte e esmagamento do material na aresta transversal de corte;

Resistência devido ao atrito das guias com a parede do furo e entre a superfície de saída da broca e o

cavaco.


Esforços de corte na furação

Diversos são os fatores que influem nos esforços de corte na furação, dentre eles o avanço, a profundidade

de usinagem, a velocidade de corte, a geometria da ferramenta, o material da peça e da ferramenta, etc...

Algumas Brocas especiais para furos longos são:

Brocas canhão com remoção externa de cavaco;

Brocas canhão com remoção interna de cavaco;

Brocas EJECTOR – patente da empresa SANDVIK;

Brocas ocas de trepanação. Furação em cheio:

MT = C1 * D * f y [kgf.mm] = Momento torçor proporcionado pela operação = [ eq. de Kronenberg ]

Pa = C4 * D x’ * f y’ [kgf] = Força de avanço proporcionada pela operação = [ eq. de Hurst Daar ]

Furação com pré-furação:

MT = C0 x f (1-Zo) x D (2-Xo) x ( D xo - d Xo ) [kgf.mm] [ eq. de Hurst Daar ]

Pa = B0 x f (1-Yo) x D (1-Wo) x ( D Wo - d Wo ) [kgf] [ eq. de Hurst Daar ]

Tensão devido a ação conjunta de um momento torçor e uma força de avanço:

a T

a

P

D

M

D P0 3050 35

1112,

,,

[ kgf / cm2 ]

Pa [ kgf ]; D [ cm] ; MT [ kgf.cm]

Limite de tensão para brocas de aço rápido: 2.500 kgf / cm2


EXERCICIOS DE APLICAÇÃO DE FURAÇÃO:

Tendo em vista a usinagem da peça abaixo esboçada, pede-se determinar a rotação, o avanço e o tempo de

corte.

Dados:

Furadeira de coluna; Potência do motor NM = 2,5 cv; Rendimento = 60%; Momento torçor máximo Mtmáx =

18 kgf.m; Força de avanço máxima Pa máx = 210 kgf.

Velocidade de corte: VC = 30 - 45 m/min

Rotações disponíveis: 90; 112; 140; 180; 224; 280; 355; 450; 560; 710; 900 [rpm]

Avanços disponíveis: 0,025; 0,035; 0,049; 0,068; 0,087; 0,125; 0,179; 0,209; 0,224 [mm/rev]

Material C1 X Y C0 1-Z0 X0 C4 X’ Y’ B0 1-Y0 W0

1020 15,1 2,22 0,76 24,1 0,77 1,6 32,5 1,32 0,65 112 0,61 0,2

1025 17,9 1,87 0,77 22,0 0,74 1,9 33,4 1,21 0,60 41,5 0,57 0,6

1055 21,9 2,01 0,77 20,2 0,66 1,7 22,0 1,32 0,54 38,0 0,38 0,4

1065 24,3 2,05 0,83 18,9 0,70 2,1 49,6 1,07 0,54 27,8 0,44 0,6

1085 30,2 2,05 0,86 17,6 0,71 1,9 161,0 1,02 0,79 38,0 0,51 0,9

Exercício 1: Aço SAE 1020 - a peça não possui pré-furo.


Exercício 2:

Para as mesmas condições do exercício anterior, material SAE-1025 e para a mesma figura, calcular a

rotação, o avanço e o tempo de corte.

Exercício 3:

Para as mesmas condições do exercício (2), material SAE-1025 e para a mesma peça original, calcular a

rotação, o avanço e o tempo de corte, considerando apenas a furação em cheio para a broca de 25,4 mm.


Exercício 4:

Para as mesmas condições do exercício (2), material SAE-1025 e para a mesma figura, calcular a rotação, o

avanço e o tempo de corte, considerando a furação escalonada onde a broca de 12,7 mm mede 29 mm de

extensão (em lugar de 43 mm como na figura) seguida da broca de 25,4 mm.

Exercício 5:

Para as mesmas condições do exercício (2), material SAE-1025 e para a mesma figura, calcular a rotação, o

avanço e o tempo de corte, considerando a furação em cheio com a broca de 12,7 mm, seguida da furação

da broca de 25,4 mm com pré-furação


12. FRESAMENTO

O fresamento é uma operação que se caracteriza pela ferramenta chamada fresa, pelo movimento de corte

que é proporcionado pela rotação da fresa e pelo movimento de avanço.

A fresa pode se apresentar sob as mais variadas formas, e escolhemos cada uma delas conforme a

aplicação.

Tipos Fundamentais de Fresamento

Segundo a posição do eixo árvore da máquina-ferramenta, o fresamento é classificado em fresamento

horizontal, vertical ou inclinado.

Além disso, o fresamento pode ser classificado segundo a disposição dos dentes ativos da fresa como

fresamento tangencial ou frontal.

Para a usinagem de diferentes perfis utilizamos fresas com características diferentes e os diversos tipos de

fresas que temos são fabricadas principalmente de aço rápido com cobertura ou metal duro. Fresas com

diâmetros grandes ou as fresas cilíndricas de disco são feitas de metal duro com o corpo de aço carbono.

Para fresas com diâmetros pequenos o material utilizado é o aço rápido e o aço rápido com cobertura, pois

para se conseguir velocidades altas compatíveis com o metal duro e essas fresas, a máquina utilizada

precisa fornecer altíssimas rotações.

O fresamento tangencial pode ser discordante ou concordante. O que define o tipo de fresamento tangencial

é o ângulo de contacto do dente que é o ângulo entre uma linha radial da fresa que passa pelo ponto de

contacto aresta-peça e uma outra linha radial que passa pelo ponto onde a espessura do cavaco formado é

zero. Assim o fresamento discordante é aquele onde o ângulo cresce de zero a um valor máximo (o

sentido do movimento de avanço é contrário ao sentido de movimento rotatório da fresa) e o fresamento

concordante é aquele que o ângulo decresce até zero (o sentido de movimento de avanço é o mesmo do

movimento rotatório da fresa).

No fresamento discordante a ferramenta exerce uma força que tende a afastar a peça da ferramenta e tende

a empurrar a peça contra a base da mesa da fresadora, enquanto que no fim da operação de um dente, a

aresta cortante tende a arrancar a peça da mesa. Todas essas alternações provocam vibrações indesejadas

durante a usinagem e com isso prejudicam o acabamento superficial da peça e a tolerância da peça fresada.

No fresamento concordante tais efeitos são sanados já que a componente vertical da força de usinagem

sempre tem o mesmo sentido, isto é, sempre empurra a peça em direção da mesa. No entanto, temos outros

problemas neste tipo de fresamento, a aresta de corte ao penetrar na peça, principalmente as peças com

camadas de alta dureza, eleva a força e por isso a vida da ferramenta é menor.

Formas de Cavaco Produzido no Fresamento Tangencial

A forma de cavaco produzido no fresamento tangencial é em forma de “lasca” com a espessura de corte

variando de zero a um valor máximo para o fresamento discordante ou de um valor máximo a zero no

fresamento concordante.

Forma do Cavaco Produzido no Fresamento Frontal

O fresamento frontal pode ser classificado em:


Fresamento Frontal Simétrico: Quando o deslocamento do eixo da fresa se faz sobre o eixo de simetria da

peça em usinagem. Isso resulta num menor contacto de cada aresta com a peça, o que proporciona uma

maior vida da ferramenta.

Fresamento Frontal Assimétrico: O corte não se dá sobre o eixo de simetria da peça em usinagem e por isso

tem um corte mais suave em comparação com o fresamento simétrico.

A direção das forças radiais de corte no fresamento simétrico varia à medida que a aresta de corte penetra

na peça, o que pode causar vibrações e à quebra prematura da aresta. Este problema é solucionado com o

fresamento assimétrico, onde existe um maior número de dentes em contato com a peça.

Esforços de Corte

Esta relacionado com a força de corte, força de penetração e força de avanço, sendo que a força de corte é a

principal responsável por quase todo o consumo de potência. A força de corte aumentará quando o angulo

de saída é diminuído e se torna negativo. A potência depende também do material usinado, da área da

secção de corte e da velocidade de corte.

Acabamento superficial

Para conseguirmos superfícies mais uniformes utilizamos pastilhas com fase plana ao invés de pastilhas

somente com o raio de ponta.

No fresamento, um bom acabamento também depende do posicionamento axial das pastilhas e do avanço

por rotação da fresa. Por isso devemos atentar para o posicionamento das pastilhas.

12.1. FORÇA E POTENCIA DE CORTE NO FRESAMENTO

0 = max = ângulo de contato do dente

h = espessura do cavaco [mm]

e = espessura de penetração [mm]

b = largura de corte (fresamento tangencial) [mm]

p = profundidade de corte (fresam. frontal) [mm].

ad = avanço por dente por volta [mm/z. rev]

Va = velocidade de avanço [mm/min]

z = número de dentes da fresa

cos 0 = [(D/2)-e]/D/2 = (D/2-e)/D = 1-2*e/D

cos 0 = 1-2*e/D

sen2 0 = 1 - cos2 0 = 1- (1-2*e/D)2 =

= 1 - [ 1 – 4*e/D + 4*(e/D)2] = 4*[e/D - (e/D)2]

sen 0 = 2*[e/D - (e/D)2]1/2

hmax = ad . sen 0 = 2*ad.[e/D - (e/D)2]1/2


h = ad*sen ; Va = ad*z*n h = Va*sen / n * z

Força de Corte = PC = KS * b * h = KS * b * Va * sen / n * z

Valores médios quando: m = max / 2 ; h = hm ; KS = Km = f( m) P’C = Km*b* Va * sen m / n * z

Ksm = Ks1/(hm)z -> constante do material

Valor total = PC = C

max

P d'

0

= (Km *b* Va / n * z) . (1 - cos max )

= (Km *b* Va / n * z) . [1 - (1-2*e/D)] PC = 2 * Km * b * Va * e / D * n * z

Potência média total de corte = NC * D/2 * z* n / 716.200 [cv]

NC = 2,22 * 10-7 *Km * Va * b * e [cv]

Espessura media = hm = ad * sen (max/2) = ad * [(1-cos 0)/2]1/2 = ad * (e/D)1/2 hm = ad * (e/D)1/2 = (Va / n * z ) * (e/D)1/2

Volume de cavaco removido = V = b * e * Va [mm3]


EXERCÍCIO DE FRESAMENTO TANGENCIAL:

Dados:

Material St 50.11 fresa HSS M.D.

b= 12,5 mm ad = 0,12 0,18 mm/rev

e = 40 mm VC = 20 70 m/min

LC = 500 mm = 250 mm z = 10

V’= 12.000 mm3 / HP.min segundo T.E.H.

Pede-se: n ; Va ; tC ; NC


EXERCÍCIO DE FRESAMENTO FRONTAL:

Dados:

Material CK 45 fresa M.D.

2b= 40 mm ad = 0,20 mm/dente.rev

e = 20 mm VC = 100 m/min

LC = 180 mm = 40 mm z = 3

V’= 16.000 mm3 / HP.min

Pede-se: n ; Va ; tC ; NC


MQ1 - FORMULÁRIO PARA TORNEAMENTO

Força de corte: C S

zF K b h

11

[kgf] (Kienzle)

Velocidade de corte: CV

n

1000 [m/min]

Torque = Momento torçor : T CM F

2 [kgf.mm]

Potência de corte: C

C C TN

F V M n

4500 716200 [cv]

Tempo de corte: C

Ct

L

a n

[min] LC = comprimento de corte [mm]

“Rotação crítica”: nC = NC . 716200 / MTMáx p/ n < nC = solução por torque

p/ n > nC = solução por potência

Velocidade de corte: [m/min] V

VgC C*

5

Vida da ferramenta: T

C

b h V

V

f g f gC

y

*1

60 [min] (Kronenberg)

Tempo total de corte: T M P C

C

TF

C

aT T T tt

TT

t

TT

[min]

Custo total de corte: T M P CC

TFCC T T t t

T T K tT K

1 2 [$/peça]

Máxima produção: MP TFT

yT

11 Mínimo custo:

mc

TFT

y

T K K

K

11

1 2

1

h em função de T:

1

11

450060

z f g

C

y

V Sf g

h

NT

C K b*

[mm]

h = a . sen X b = p / sen X

= ângulo de posição da ferramenta a = avanço [mm] p = profundidade [mm] h = “espessura” do cavaco [mm] b = “largura” do cavaco [mm] A = área do cavaco = a . p = h . b [mm

2]

G = índice de esbeltez = p / a

= ângulo de saída do cavaco RC = grau de recalque = h’ / h 1 cv = 75 kgf . m / s

= diâmetro externo [mm] n = rotação da peça [rpm]

C

V

f g f g

yVC

b hT

*

60


CONSTANTES DE KIENZLE PARA METAL DURO.

( Para aço rápido, multiplicar kS1 por 1,3 )

posiçã

o

DIN SAE R kS1 kS1 z posição

01 St 42.11 1020 <45 6 180 -6 195 0.16 01

02 St 50.11 1030 52 6 199 -6 205 0.26 02

03 St 60.11 1040 62 6 211 -6 220 0.17 03

04 St 70.11 1060 72 6 226 -6 230 0.30 04

05 C 45-Ck 45 1045 67 6 222 -6 230 0.14 05

06 C 60-Ck 60 1060 77 6 213 -6 220 0.16 06

07 16 Mn Cr 5 8620 77 6 210 -6 220 0.26 07

08 18 Cr Ni 6 4320 63 6 226 -6 230 0.30 08

09 34 Cr Mo 4 4130 60 6 224 -6 230 0.21 09

10 42 Cr Mo 4 4140 73 6 250 -6 260 0.26 10

11 50 Cr V 4 6150 60 6 222 -6 230 0.26 11

12 Zn Mo 80 59 6 229 -6 240 0.17 12

13 Aços Cr Ni Mn Beneficiado 100 6 235 -6 246 0.20 13

14 Aços Cr Mo Beneficiado 140 6 262 -6 275 0.27 14

15 Aços Inox 312-314-318 70 6 253 0.17 15

16 Aços duros Mn Hadfield 6 336 -6 340 0.22 16

17 FoFo duro 45Rc 2 206 0.19 17

18 FoFo duro 55Rc 2 243 0.19 18

19 Aço fund.GS 45 50 6 160 -6 180 0.17 19

20 Aço fund.GS 52 70 6 186 0.16 20

21 FoFo GG 14 160 2 95 0.20 21

22 FoFo GTR GG-

26

200 2 116 0.26 22

23 Maleável GTS 180 2 120 0.22 23

24 Bronze fundido 2 180 0.16 24

25 Latão 2 65 0.24 25

26 Latão FC 120 2 78 0.19 26

27 Alumínio fundido 42 6 65 0.24 27

28 Ligas Magnésio 2 28 0.19 28

29 55 Ni Cr Mo V 6 ASTM 74 6 174 -6 180 0.24 29

30 55 Ni Cr Mo V 6 A-291-55 K 8 352H

B

6 192 -6 200 0.24 30

31 Mechanite A 36 2 127 0.26 31

32 210 Cr 46 (aço p/ ferram.) 6 210 -6 220 0.26 32

33 FoFo esferóide 2 130 0.26 33

MATERIAL [kgf/mm2]

ruptura > 0 < 0


34 FoFo CG 30 250 2 120 0.26 34

CONSTANTES DE KRONENBERG

Posiç

ão

MATERIAL CV y f g CV y f g Posiçã

o

01 St 42.11 213 0.3 0.28 0.14 42 0.15 0.28 0.14 01

02 St 50.11 169 0.3 0.28 0.14 33 0.15 0.28 0.14 02

03 St 60.11 138 0.3 0.28 0.14 30 0.15 0.28 0.14 03

04 St 70.11 113 0.3 0.28 0.14 22 0.15 0.28 0.14 04

05 C 45-Ck 45 130 0.3 0.28 0.14 25 0.15 0.28 0.14 05

06 C 60-Ck 60 100 0.3 0.28 0.14 18 0.15 0.28 0.14 06

07 16 Mn Cr 5 100 0.3 0.28 0.14 19 0.15 0.28 0.14 07

08 18 Cr Ni 6 130 0.3 0.28 0.14 19 0.15 0.28 0.14 08

09 34 Cr Mo 4 120 0.3 0.28 0.14 16 0.15 0.28 0.14 09

10 42 Cr Mo 4 90 0.3 0.28 0.14 19 0.15 0.28 0.14 10

11 50 Cr V 4 120 0.3 0.28 0.14 31 0.15 0.28 0.14 11

12 EC Mo 80 80 0.3 0.28 0.14 18 0.15 0.28 0.14 12

13 Aços Cr Ni Mn 89 0.3 0.28 0.14 15 0.15 0.28 0.14 13

14 Aços Cr Mo 63 0.3 0.28 0.14 10 0.15 0.28 0.14 14

15 Aços Inox 43 0.3 0.28 0.14 15 0.15 0.28 0.14 15

16 Aços duros Mn 40 0.3 .028 0.14 15 0.15 .028 0.14 16

17 FoFo duro 30 0.25 0.2 0.1 18 0.25 0.2 0.1 17

18 FoFo duro 20 0.25 0.2 0.1 15 0.25 0.2 0.1 18

19 Aço fund.GS 45 60 0.3 0.28 0.14 15 0.15 0.28 0.14 19

20 Aço fund.GS 52 40 0.3 0.28 0.14 24 0.15 0.28 0.14 20

21 FoFo GG 14 120 0.25 0.2 0.1 25 0.25 0.2 0.1 21

22 FoFo GTA GG-26 100 0.25 0.2 0.1 17 0.25 0.2 0.1 22

23 Maleável GTS 100 0.25 0.2 0.1 28 0.25 0.2 0.1 23

24 Bronze fundido 270 0.35 0.1 0.1 42 0.22 0.23 0.2 24

25 Latão 500 0.35 0.1 0.1 30 0.22 0.25 0.2 25

26 Latão FC 1000 0.35 0.1 0.1 50 0.22 0.3 0.2 26

27 Alumínio fundido 1600 0.35 0.1 0.1 77 0.41 0.3 0.2 27

28 Ligas Magnésio 2000 0.35 0.1 0.1 120 0.41 0.3 0.2 28

29 55 Ni Cr Mo V 6 80 0.3 0.28 0.14 18 0.15 0.28 0.14 29

30 55 Ni Cr Mo V 6 78 0.3 0.28 0.14 10 0.15 0.28 0.14 30

31 120 0.25 0.2 0.1 50 0.25 0.2 0.1 31

32 210 Cr 46 60 0.3 0.28 0.14 14 0.15 0.28 0.14 32

33 FoFo esferóide 120 0.25 0.2 0.1 30 0.25 0.2 0.1 33

34 FoFo CG 30 80 0.25 0.2 0.1 25 0.25 0.2 0.1 34

METAL DURO AÇO RÁPIDO


Material Resistência (St)

[Kgf/mm2] ou Dureza

Valores Aproximados de Ks [Kgf/mm2] para FRESAMENTO

Espessura de Corte h (mm)

0,025 0,04 0,063 0,1 0,16 0,25 0,4 0,63 1,0

1030 52 535 475 425 375 330 295 260 230 205

1035 58 405 370 340 310 280 255 235 215 195

1045 67 385 360 340 320 300 280 260 245 230

1060 77 425 390 360 330 305 280 260 240 220

8620 77 570 510 455 400 355 315 280 250 220

4140 73 675 600 535 475 420 370 330 290 260

4137 60 495 455 415 375 340 310 280 255 230

6150 60 600 530 475 420 370 330 290 260 230

Fofo Duro HRC=46 420 390 355 325 300 275 250 230 210

Ff GG26 HB=200 270 240 215 190 170 150 135 120 105

Documents

Apostila MQ1-Usinagem Dos Materiais (4)