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Processos de Usinagem - Coggle Diagram

- - - - é a velocidade instantânea do ponto de referência do gume da ferramenta, segundo a direção e o sentido de corte
        
        Vc = (Pi . d . n)/1000
        
        d é o diâmetro da peça no torneamento
        
        n é o número de rotações por minuto (rpm)
    - - é a velocidade instantânea do ponto de referência do gume, segundo a direção e sentido de avanço
        
        Va = a . n
        
        onde a é o avanço (em mm/ver)
        
        n é a rotação do eixo árvore por minuto
    - - é a profundidade de penetração da aresta principal de corte, medida numa direção perpendicular ao plano de trabalho, em mm
        
        p = (D - d)/2
  - - - Propriedades da peça (resistência a fadiga)
      - Precisão dimensional
    - - Temperatura alcançada no processo
      - Tensões residuais
      - Transformações metalúrgicas ocorridas
      - Deformação plástica e formação de trincas
  - - - Material com elevada capacidade de deformação
      - Estrutura regular
      - Deformações que não levam ao encruamento
    - - Normalmente surgem para altas velocidades de corte e grandes avanços
    - - Segmentos de cavacos que são seccionados na região de cisalhamento
      - Ocorrem em materiais frágeis
      - Quando deformado produz encruamento
    - - Materiais frágeis com estrutura irregular (ferros fundidos e rochas, etc.)
    - - Em sistemas automatizados a produção de cavacos longos pode causar vários problemas
      - A forma mais conveniente é geralmente a helicoidal, sendo o cavaco em lascas preferido em casos onde o cavaco deve ser removido pelo fluído de corte ou quando há pouco espaço disponível para o cavaco. O cavaco em fita é o mais problemático, pode gerar acidentes e ocupa muito espaço
  - - - O processo de cisalhamento - maioria do calor permanece no cavaco
      - Deformação plástica adicional que ocorre no cavaco - atrito ferramenta cavaco (em alguns casos: até 540 °C)
      - Atrito entre a superfície nova e a lateral da
        ferramenta
    - - Consequência: aumento da potência requerida para o corte, aumento do atrito e aumento do calor
    - - Função básica: controlar o calor
        
        Direta refrigeração da peça, cavaco ferramenta
        
        Redução do atrito entre peça, cavaco e ferramenta
      - Características
        
        Alta capacidade calorífica
        
        Alta condutividade térmica
        
        Baixa taxa de evaporação
        
        Não corroer o sistema
        
        Não ser agressivo a saúde do operador
      - Classificação
        
        Óleos de corte
        
        Misturas de diferentes óleos minerais com aditivos não sendo diluídos em água
        
        Usados em usinagem com condições severas, com baixas velocidades
        
        Não tem boas propriedades refrigerantes, mas excelente lubrificante
        
        Óleos solúveis
        
        São óleos minerais com adição de agentes
        emulsificantes: emulsão com água
        
        Alta capacidade de refrigeração, baixo custo, redução do perigo de combustão
        
        Pobre controle da oxidação, ataque com bactérias
        
        Fluidos sintéticos
        
        Denominados emulsões químicas
        
        Compostos por pequena quantidade de óleo
        emulsificado em água e produtos químicos
        dissolvidos
  - - - Resistência ao cisalhamento
      - Encruamento (aumento da resistência mecânica e dureza com a deformação plástica)
      - Dureza
      - Abrasividade, natureza das inclusões e interfaces na microestrutura afetam a usinabilidade do material
      - Coeficiente de atrito (varia com o tipo de material)
      - Condutividade térmica
    - - Forças de processo
      - Potência consumida
      - Desgaste da ferramenta
      - Acabamento da superfície usinada
  - - - Conjunto de desvios microgeométricos,
        caracterizado pelas pequenas saliências e reentrâncias presentes em uma superfície
    - - Freios de automóveis, mancais, rolamentos e
        engrenagens
      - Escoamento de fluidos em tubulações e resistência ao fluxo em cascos de navios
      - Problemas de corrosão e fadiga
- - - - Usinagem por abrasão destinado à obtenção de superfícies com auxílio de uma ferramenta abrasiva de revolução
      - Remoção é feita por cada grão abrasivo componente da ferramenta de corte
      - Ferramenta é denominada rebolo
      - Vários tipo de rebolos se distinguem pelo seu
        formato, seu tipo de grão e sua dureza
      - Máquinas-ferramentas são denominadas retificadoras
      - Retífica: geralmente usada em operações de
        acabamento
      - Pode ser usado em todos
        os tipos de materiais, dúcteis e endurecidos
      - Permite ótimo acabamento da superfície: rugosidade mínima de até 0,025 µm (Ra)
- - - - Fresa
      - Bit
      - Broca
    - - Ferramenta de sangramento
      - Disco de serra
      - Fresa de disco
      - Ferramenta de furação
    - - grande estabilidade de gume, entretanto
        têm aplicação limitada na usinagem de forma
    - - têm menor estabilidade de gume,
        adequadas à usinagem de forma
    - - alta qualidade da superfície usinada, seu
        raio mínimo pré-definido
    - - resistência à compressão
      - dureza
      - resistência à flexão
      - tenacidade
      - resistência do gume
      - resistência interna de ligação
      - resistência a quente
      - resistência à oxidação
      - pequena tendência a difusão e caldeamento
      - resistência à abrasão
      - condutibilidade térmica, calor específico e expansão térmica adequados
    - - Aço ferramenta
        
        Aço-ferramenta não-ligado (≈ 1,25% C; pequenas quantidades de Si e Mn)
        
        Dureza obtida por tratamento térmico
        
        Resistência depende da estrutura martensítica
        
        Resistência ao desgaste aumenta com dureza e teor de C
        
        Tenacidade cai com dureza e teor de C
        
        Campo de aplicação restrito a ferramentas manuais
        
        Aço-ferramenta ligado (≈ 1,25% C, ≈ 1,5% Cr, ≈ 1,2% W, 0,5% Mo, ≈ 1,2% V)
        
        Maior resistência ao desgaste que os aços não-ligados
        
        Maior resistência a quente (Cr, W, Mo, V) que os aços não-ligados
        
        Dureza superior (solubilização de C) que os aços nãoligados
        
        Melhor têmpera ao longo da seção transversal
        
        Usados para usinagem de aços com vc baixas (alargamento, rosqueamento)
        
        Ferramentas para manutenção
      - Aço rápido
        
        Melhor revenimento da estrutura que aço-ferramenta
        
        Dureza (60 a 67 HRC) obtida principalmente por carbonetos
        
        Média resistência a quente (aprox. 600° C)
        
        Principais elementos de liga: W, Mo, V, Co
        
        Composição química usual (5 a 7% formam
        carbonetos)
        
        Designação: S + % W - Mo - V - Co (ex.: S 10-4-3-10)
      - Metal duro (WIDIA)
        
        Obtido por sinterização (ligante + carbonetos)
        
        Ligante - liga carbonetos frágeis (Co)
        
        Carbonetos - fornecem dureza a quente e resistência ao desgaste (WC, TiC, etc.)
        
        Dureza elevada
        
        Boa resistência ao desgaste e a
        quente
        
        Possível variação de
        propriedades
        
        Muito empregado para
        fabricação de ferramentas de forma
        
        Usado na fabricação de
        insertos intercambiáveis
      - Cermets
        
        Metais-duros com base em TiC e TiN, sendo a fase ligante de Ni-Cr-Mo
        
        Por praticamente não conterem W, Ta e Co, preços não sofrem grandes flutuações
        
        Alta dureza (pouco desgaste abrasivo) e alta
        resistência de gume
        
        Alta resistência à difusão e à adesão
        
        Alta resistência ao desgaste a quente
        
        Adequado para operações de acabamento em aços
        
        Empregado para usinagem de aços com altas
        velocidades de corte e pequenas seções de
        usinagem
      - Materiais cerâmicos
        
        materiais não-metálicos e inorgânicos
        
        Classificação
        
        Óxidas (o maior grupo)
        
        Não-óxidas (carbonetos,
        boretos, nitretos e silicatos)
        
        Propriedades gerais:
        
        Alta dureza e resistência à compressão
        
        Alta resistência química
        
        Alta temperatura de fusão
        
        As propriedades são consequência de ligações covalentes e iônicas
      - Materiais duros
        
        Ferramentas de diamante: diferentes materiais - ligas de metais não-ferrosos, borracha, polímeros, pedras, metal-duro, etc
        
        A usinagem de materiais ferrosos com ferramentas de diamante não é possível (a não ser sob condições especiais), devido à afinidade do carbono com o ferro (ocorre rápido desgaste do gume)
        
        Ferramentas de diamante monocristalino:
        operações de usinagem de ultraprecisão, onde são exigidas altíssimas qualidades superficiais, dimensionais e de forma
    - - Manuseio e Manutenção
        
        Evitar o contato entre ferramentas: risco de
        lascamento e fratura da cunha de corte
        
        Armazenamento: proteção de plástico ou borracha
        
        Danificações no manuseio: quebras na haste ou no inserto
        
        Luvas: evitar risco de haver ferimentos, suor e oleosidade na mão - oxidação
      - Adequar ao processo
        
        Tipo de corte, material, condições de usinagem
        
        Usar a ferramenta na faixa de operação apropriada
      - Set-up
        
        Usar ferramentas de acordo com o lote e fabricante
        
        Cuidado com quebras e deformações no assento do inserto
        
        Não apertar demais o inserto na colocação para não provocar a sua quebra
        
        Ferramentas com vários insertos: assegurar que a direção de corte está correta
  - - - Processo de usinagem destinado à obtenção de superfícies de revolução
      - Ferramenta atua em um único ponto na remoção do material da peça
      - Peça é rotacionada em torno de seu eixo longitudinal sobre a superfície da peça
      - Velocidade de corte: de 10 a 1000 m/min
        
        buscar aquela que forneça taxa de produção máxima
      - Pode ser realizado na maioria das ligas metálicas
      - Peças com elementos simétricos rotacionais
      - Pequenos parafusos para armação de óculos, cilindros de laminação, turbinas de hidroelétricas
    - - Ferramenta se desloca segundo uma trajetória retilínea, inclinada em relação ao eixo principal de rotação da máquina
    - - Visa a obtenção de filetes; abertura de um mais sulcos helicoidais de passo uniforme
    - - Ferramenta se desloca segundo uma trajetória retilínea, perpendicular ao eixo principal de rotação da máquina; visa obter uma superfície plana
    - - Ferramenta se desloca segundo uma trajetória retilínea, contornando uma superfície determinada com o perfil da ferramenta
    - - Ferramenta se desloca segundo uma trajetória retilínea radial ou axial, visa obter uma forma definida, determinada pelo perfil da ferramenta
    - - Ferramenta se desloca segundo uma trajetória retilínea, perpendicular ao eixo de rotação da máquina com objetivo de obter um entalhe circular
    - - Ferramenta se desloca segundo uma trajetória paralela
        ao eixo principal de rotação da máquina, promovendo o corte e a remoção de material
      - poder ser interno ou externo
    - - Cabeçote fixo: contém a unidade motora para
        rotacional o eixo árvore principal (prevê a força de trabalho)
      - Eixo árvore tem a capacidade de girar com
        velocidades rotacionais diferentes
      - Ferramenta é colocada no porta ferramenta (parte central do torno)
      - Porta ferramenta: projetado para ter movimento longitudinal e transversal
      - Acessórios: placa universal, placa de castanha independente, luneta fixa, etc.
    - - Produção de peças 1 a 60 peças/h (manual) e 10 a mais de 1000 peças/h para máquinas automáticas
      - Acabamento satisfatório, custo baixo
      - Possibilidade de detalhes superficiais complexos
    - - Grande produção de cavaco: reciclagem custosa devido a oxidação
      - Produção da empresa deve justificar o
        investimento
      - Custo de ferramentas é elevado
  - - - Abre, alarga ou dá acabamento em fundos redondos na peça
      - Ferramenta cilíndrica e multicortante: broca
      - Broca é pressionada na peça estacionária por
        intermédio de máquinas operatrizes chamadas furadeiras
      - Existem diversos tipos de furadeiras; mais comum é a furadeira de coluna (ou de mesa)
      - Furadeira de coluna: furações comuns ou trabalhos em série mediante o emprego de gabaritos
      - Usinagem de grande séries de furos: recomenda-se empregar furadeiras de várias colunas
    - - Furação em cheio: destinada à abertura de furo cilíndrico numa peça; remove material na direção axial do furo
      - Alargamento de precisão: usado para aumentar muito pouco um furo; melhor tolerância e acabamento
      - Alargamento: usado para aumentar
        significativamente um furo já existente; utiliza-se broca de diâmetro maior que este furo
      - Furação escalonada: nessa operação a broca tem uma variação de diâmetro; a broca que fura é a mesa que alarga
      - Atarraxamento: é usado um macho para fazer uma rosca interna em um furo pré-existente
  - - - Remoção do material e a geração da superfície usinada ocorrem em decorrência do movimento relativo entre peça e a ferramenta
      - Ferramenta de corte possui vários gumes e executa movimento rotativo, enquanto é pressionada contra a peça
      - Superfície resultante: diferentes formas, planas e curvas
      - Parâmetros que descrevem o movimento da
        ferramenta e ou peça são: frequência de rotação, velocidade de corte e velocidade de avanço
      - Dimensões de corte são: profundidade de corte e
        penetração de trabalho
      - Demais parâmetros: diâmetro da ferramenta e
        números de dentes, taxa de remoção de material, tempo de corte
    - - Potencial para programação da usinagem
      - Alta flexibilidade, possui uma variedade de formas e superfícies que podem ser geradas
      - Qualidade do acabamento
      - Altas taxas de remoção do cavaco
    - - Complexibilidade limitada pelo perfil da ferramenta
      - Baixo volume de produção: 1 a 100 peças/h
      - Rendimento do material é baixo (grande produção de cavaco)
      - Alto custo do equipamento
    - - Usinagem de motores
      - Componentes de bombas
      - Engrenagens
      - Moldes para fundição
      - Moldes para injeção de plásticos
  - - - Processo no qual uma fina fenda é feita na peça por uma ferramenta (serra) que possui uma série de dentes curtamente espaçados
      - Serras: muito semelhantes às fresas, que possuem uma sucessão ordenada de dentes de corte
      - Corte é geralmente realizado a frio
    - - Movimento de ida e volta
    - - Movimentos de corte e avanço
    - - a serra é em forma de lâmina de pequena espessura (0,8 a 1 mm) formando um circuito fechado; a lâmina é presa sob tensão entre
        dois volantes
  - - - Destinado à obtenção de superfícies planas
      - Entalhes, rasgos produzidos ao longo do comprimento de uma peça
      - Ferramenta apresenta um único gume
      - Cavaco é arrancado pelo movimento “vai e vem”
      - Peças são geralmente grandes e pesadas
      - Devem resistir às grandes forças de corte e altas forças de inércia resultantes de mudanças rápidas na velocidade ao final do processo
      - São requeridos tempos consideráveis para o
        aplainamento
      - Precisão: 0,08 – 0,13 mm
      - Caso de peças grandes: recomenda-se grandes profundidades de corte (diminuem o tempo de corte)
    - - Plaina limadora
        
        podem ser acionadas mecânica ou
        hidraulicamente
        
        Peça é fixada sobre a mesa
        
        Mesa move-se intermitentemente e a ferramenta se move continuamente: movimento vai e vem sobre a superfície plana da peça
      - Plaina de mesa
        
        dimensões muito maiores que as
        plainas limadoras
        
        Peça é fixada sobre a mesa
        
        Mesa que terá o movimento contínuo de vai e vem
        
        Ferramenta dotada apenas do movimento de avanço
    - - Processo simples
      - Não exige mão de obra tão especializada com baixo custo
      - Peças grandes: até 2 m em plaina limadora e 25 m em plaina de mesa
    - - Volume de produção baixo: 1 a 50 peças/hora
      - Processo limitado a natureza do processo: perfis retos e superfícies planas ao longo do comprimento da peça
- - - - Abrasivos como CBN, SiC, Si3N4 e diamante contidos numa suspensão de água em concentrações de cerca de 20% a 60% são dirigidos em alta velocidade contra a peça
      - Ferramenta vibrante (aço doce ou aço inoxidável) em baixa amplitude (≈ 0,076 mm) e alta frequência (≈20.000 Hz)
      - Usado para corte de aço inoxidável e ligas de titânio
      - Usinagem de óxido de alumínio,
        para a fabricação de circuitos eletrônicos (os furos produzidos têm diâmetros entre 0,15 e 0,5µm)
      - Produção de furos com 1 µm de diâmetro e 0,3 µm de profundidade em pastilhas reversíveis para a alocação de termopares
  - - - Utilizado para a produção de orifícios, ranhuras e outras cavidades pela fusão ou vaporização localizada do metal causada por pequenos arcos elétricos de alta frequência
      - A descarga desses arcos elétricos é produzida por pulsação controlada de corrente contínua entre a peça e a ferramenta
      - Ciclo: aproxima o eletrodo da peça e em seguida o afasta
      - Frequência do ciclo: 200.000 ciclos/s (em 1 segundo ocorre o ciclo 200.000 vezes)
      - A ponte de íons causam um aumento súbito de temperatura de até 50.000 °C (dependendo da intensidade de corrente), causando sua fusão e vaporização do eletrodo e da peça
      - Erosão ocorre na peça e no eletrodo
      - Com os ajustes corretos na máquina-ferramenta há erosão de 0,5% no eletrodo e 99,5% na peça
      - Todo material condutor pode ser utilizado como eletrodo; recomenda-se com ponto de fusão elevado (cobre, grafite)
  - - - A usinagem é feita por um jato d’água muito fino (0,25 a 0,63 mm)
      - Alta pressão (≈ 400 Mpa) e alta velocidade (≈ 900 m/s) direcionado na superfície da peça metálica
      - Aproximadamente 0,23 kg/min de abrasivo são adicionados ao jato d´água
    - - Alumínio, aços, titânio, ligas de níquel, etc.
      - Mármores, granitos e vidros
      - Material laminado
      - Cerâmicas com alumina de alta densidade
      - Matriz metálica
    - - Versatilidade: usina diversos tipos de materiais em até 270 mm de espessura
      - Não tem zona termicamente afetada
      - Bordas de alta qualidade
      - Elimina operações secundárias