1PROCESSOS DE USINAGEM I

Prof. Arthur Bortolin Beskow

AULA 04

PROCESSOS DE USINAGEM I

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MECANISMO DA FORMAO DO CAVACO

O cavaco o principal ponto em comum entre os processos de usinagem, pois o subproduto final presente em todos eles. O cavaco pode variar muito (em tipo, forma, extenso...) para cada operao de usinagem ou mesmo em uma nica operao, como por exemplo o torneamento, sendo o resultado final deste funo de todas as variveis envolvidas no processo.

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MECANISMO DA FORMAO DO CAVACOA formao do cavaco influncia diversos fatores ligados usinagem, tais como:- desgaste da ferramenta;- os esforos de corte;- o calor gerado na usinagem;- a penetrao do fluido de corte, etc.

Assim, esto envolvidos com o processo de formao do cavaco aspectos:- econmicos;- de qualidade da pea;- de segurana do operador;- de utilizao adequada da mquina-ferramenta, etc.

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MECANISMO DA FORMAO DO CAVACOPara fim de estudos da formao do cavaco a maneira mais simples e mais acessvel a clculos obter o cavaco a partir de um corte ortogonal.

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MECANISMO DA FORMAO DO CAVACONo corte ortogonal, a aresta de corte uma reta normal direo de avano, de maneira que a formao do cavaco pode ser considerada bidimensional e que ocorre em um plano normal aresta de corte, ou seja, no plano de trabalho.

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MECANISMO DA FORMAO DO CAVACOAlm do corte ortogonal so admitidas algumas outras simplificaes:- Os cavacos formados so contnuos sem a formao de aresta postia de corte;- No h contato entre a superfcie de folga da ferramenta e a superfcie usinada;- A espessura de corte (h), equivalente ao avano (f), suficientemente pequena em relao largura de corte (b);- A largura da aresta de corte maior que a largura de corte (b);- A largura (b) e a largura do cavaco (b) so idnticas.- A aresta de corte idealmente afiada e perpendicular ao plano de trabalho.Com essas consideraes foi possvel determinar o mecanismo de formao do cavaco descrito a seguir.

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MECANISMO DA FORMAO DO CAVACOO corte dos metais envolve o mecanismo de cisalhamento concentrado ao longo de um plano chamado plano de cisalhamento (zona primria de cisalhamento). O ngulo entre o plano de cisalhamento e a direo de corte chamado de ngulo de cisalhamento (). Quanto maior a deformao do cavaco sendo formado, menor o ngulo de cisalhamento e maiores os esforos de corte. Essa influncia marcante na usinagem de materiais dcteis, muito suscetveis deformao.

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MECANISMO DA FORMAO DO CAVACO

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MECANISMO DA FORMAO DO CAVACOEm condies normais de usinagem com ferramentas de ao rpido ou metal duro, a formao do cavaco segue as seguintes etapas:

a) Recalque Inicial: Uma pequena poro de material recalcada (sobre deformaes elsticas e plsticas) contra a superfcie de sada da ferramenta;b) Deformao: A deformao plstica aumenta at que as tenses de cisalhamento sejam suficientemente grandes, causando deslizamento entre a poro recalcada e a pea (sem ruptura do material);c) Ruptura: Continuando a penetrao da ferramenta, ocorre a ruptura total ou parcial do cavaco, no plano de cisalhamento;d) Sada do Cavaco: A poro de material rompida escorrega sobre a superfcie de sada da ferramenta.

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MECANISMO DA FORMAO DO CAVACODessa forma, o fenmeno da formao do cavaco, nas condies normais de trabalho, peridico, uma vez que acontece, ciclicamente, as fazes de recalque, ruptura, deslizamento e sada do cavaco para cada pequena lamela de material a ser removida.

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FORMAO DE CAVACO

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FORMAO DO CAVACO

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FORMAO DO CAVACO

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DISPOSITIVO QUICK-STOPEsse dispositivo foi desenvolvido para provocar a interrupo do corte durante a formao do cavaco deixando, dessa forma, a superfcie do cavaco com sua constituio integra durante sua formao.

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IDENTIFICAO DAS REGIES NA INTERFACE CAVACO/FERRAMENTA

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MODELO DE DISTRIBUIO DE TENES NA SUPERFCIE DA FERRAMENTA

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MICROGRAFIA DA RAIZ DE UM CAVACO DE AO

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Na usinagem de materiais dcteis, com velocidade de corte baixa, muitas vezes uma camada de cavaco se adere a aresta de corte da ferramenta, modificando o seu comportamento com relao a fora de corte, acabamento superficial da pea e desgaste da ferramenta. Devido as baixas velocidades de corte, a parte inferior do cavaco em contato com a ferramenta, sob a presso de corte na zona de aderncia, mantm esse contato sem movimento relativo por um espao de tempo suficiente para se soldar ferramenta, separando-se de outras pores de cavaco e permanecendo presa superfcie de sada. A aresta postia de corte tende a crescer gradualmente atque rompe-se bruscamente e acaba arrancando partculas da superfcie de folga da ferramenta, gerando um desgaste frontal muito grande enquanto a superfcie de sada da ferramenta permanece intacta pois a apresta postia de corte a protege.

ARESTA POSTIA DE CORTE

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ARESTA POSTIA DE CORTE

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FORMATO DO CAVACO

Diversos problemas prticos tm relao com a forma do cavaco produzido na usinagem, tais como:

- Segurana do operador;- Possveis danos ferramenta e pea;- Manuseio e armazenagem do cavaco;- Fora de corte;- Temperatura;- e vida til da ferramenta.

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FORMATO DO CAVACO

TIPOS DE CAVACOSCavaco contnuo: apresenta-se constitudo de lamelas justapostas numa disposio contnua. A distino das lamelas no ntida. Forma-se na usinagem de materiais dcteis (o ao, por exemplo), onde o ngulo de sada da ferramenta deve assumir valores elevados;Cavaco de cisalhamento: apresenta-se constitudo de lamelas justapostas bem distintas;Cavaco de ruptura: apresenta-se constitudo de fragmentos arrancados da pea usinada. A superfcie de contato entre cavaco e a superfcie de sada da ferramenta reduzida, assim como a ao do atrito; o ngulo de sada deve assumir valores baixos, nulos ou negativos.

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TIPOS DE CAVACOS CLASSIFICAO MAIS SIMPLES

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FORMATO DO CAVACO

Formas de CavacosAlem dos trs tipos de cavacos, pode-se diferencia-los quanto sua forma. Certas formas de cavaco dificultam a operao de usinagem, prejudicam o acabamento superficial da pea e desgastam mais ou menos a ferramenta.

- Cavaco em fita;- Cavaco helicoidal;- Cavaco espiral;- Cavaco em lascas ou pedaos.

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FORMATO DO CAVACO

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FORMATO DO CAVACO

O cavaco em fita o que apresenta maiores inconvenientes, devendo ser evitado, as demais formas podem ser utilizadas dependendo da aplicao:

Lascas preferido quando houver pouco espao disponvel ou quando o cavaco removido pelo fludo de corte.

Helicoidais quando a remoo de material elevada este tipo de cavaco deixa com maior facilidade o espao entre os dentes da ferramenta.

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FORMATO DO CAVACO

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CONTROLE DO CAVACO

Mudanas na Forma do CavacoPode-se provocar mudanas na forma do cavaco sob diferentes maneiras:

- alterando-se as condies de usinagem;- dando-se uma forma especial superfcie de sada da ferramenta;- colocando-se elementos adicionais na superfcie de sada.

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CONTROLE DO CAVACOA figura abaixo mostra a variao da forma do cavaco em funo do avano e da profundidade de corte. Geralmente, o aumento da velocidade de corte e do ngulo de sada tendem a mover a forma do cavaco para a esquerda da figura, enquanto o avano move a forma do cavaco para a direita.

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FORMAS DE CAVACOS

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FORMAS DE CAVACOS

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CONTROLE DO CAVACO

O aumento da capacidade de quebra do cavaco, para materiais no demasiadamente tenazes, pode ser obtido atravs do aumento da deformao do cavaco no plano de cisalhamento, isto atravs das seguintes alteraes:

- diminuio do ngulo de sada e de inclinao da ferramenta, ou emprego de ambos com valor negativo;- aumento da espessura h de corte e diminuio da velocidade de corte.

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CONTROLE DO CAVACO

Mudanas na Forma do CavacoA figura abaixo mostra, para cortes oblquos, a influncia do ngulo de inclinao da aresta de corte.

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CONTROLE DO CAVACO

Mudanas na Forma do Cavaco(a) O cavaco dobra-se verticalmente e enrola-se sobre si mesmo ao atingir a pea;(b) O cavaco dobra-se verticalmente e quebra-se ao atingir a pea;(c) O cavaco dobra-se verticalmente e lateralmente enrolando-se na forma de um helicide;(d) O cavaco dobra-se verticalmente e lateralmente e quebra-se ao atingir a superfcie de folga da ferramenta.

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CONTROLE DO CAVACOA execuo dos chamados quebra-cavacos na superfcie de sada da ferramenta permite obter os cavacos helicoidais ou em pedaos.

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QUEBRA CAVACO

Nos quebra-cavaco postios, fixados sobre a ferramenta pode-se variar a distncia de acordo com as condies de usinagem e com o material empregado.

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QUEBRA CAVACO

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QUEBRA CAVACO

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QUEBRA CAVACO

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CONTROLE DO CAVACOExistem diversas geometrias com quebra-cavaco moldado na superfcie de sada destinadas a quebrar o cavaco em uma determinada faixa de condio de usinagem. O grfico ao lado demonstra algumas relaes entre o avano e a profundidade de corte para algumas das geometrias disponveis em pastilhas intercambiveis.

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QUEBRA CAVACOQuebra-cavaco moldado na superfcie de sada.

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TEMPERATURA DE CORTEUm aspecto importante a se considerar na formao do cavaco diz respeito ao calor gerado pelo mesmo. Este calor gerado pela combinao de altas taxas de deformao com um forte atrito entre pea/ferramenta/cavaco.

Balano EnergticoAs principais fontes de calor no processo da formao do cavaco so devido:- deformao plstica do cavaco na regio de cisalhamento;- ao atrito do cavaco com a superfcie de sada da ferramenta;- ao atrito da pea com a superfcie de incidncia da ferramenta.

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TEMPERATURA DE CORTEA quantidade de calor produzida por estas fontes energticas dissipada atravs do cavaco, da pea, da ferramenta e do meio ambiente.

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TRABALHO: Fazer um resumo sobre os mecanismos de

formao do cavaco e aresta postia de corte. Entregar na prxima aula. Consultar livros da biblioteca (Machado, Ferraresi e

outros)