Princípios da Maquinagem

214 Pages·2008·13.27 MB·Portuguese

by  J. Paulo Davim

CAPÍTULO 1
MOVIMENTOS E RELAÇÕES
GEOMÉTRICAS NA MAQUINAGEM
CAPÍTULO 1
1. MOVIMENTOS E RELAÇÕES GEOMÉTRICAS NA MAQUINAGEM
1.1 Tipos de movimentos
1.2 Grandezas de corte
1.3 Grandezas da apara
1.4 Superfícies maquinadas
CAPÍTULO 1 › MOVIMENTOS E RELAÇÕES GEOMÉTRICAS NA MAQUINAGEM
1. MOVIMENTOS E RELAÇÕES GEOMÉTRICAS NA MAQUINAGEM
Na análise racional de qualquer processo de maquinagem é indispensável o
estabelecimento de conceitos básicos sobre os movimentos e as relações geométricas.
Estes conceitos devem ser utilizados por todos os que se dedicam quer à tecnologia da
maquinagem, quer ao projecto e fabrico de ferramentas de corte e máquinas-ferramenta.
Assim, torna-se necessário a sua uniformização, o que tem sido feito pelas principais
associações de normas técnicas (DIN 6580-1963 e ISO 3002/I-1977).
Os conceitos que se apresentam de seguida são aplicáveis a quase todos os
processos de maquinagem. A sua universalidade permite reduzir ao mínimo a
quantidade de conceitos necessários à prática. Estes referem-se sempre a um ponto
genérico da aresta de corte designado por ponto de referência.
1.1 Tipos de movimentos
Existem duas espécies de movimentos, os que provocam a formação da apara e
os que não intervêm directamente na formação da apara.
No que respeita aos movimentos que provocam a formação da apara (principais)
podemos distinguir os seguintes:

› o movimento de corte, que é o movimento entre a peça e a ferramenta que
origina somente uma única remoção de apara durante uma rotação ou curso,
mas que por si só não permite que novas porções de material a remover sejam
retiradas.
› o movimento de avanço, que é o movimento entre a peça e a ferramenta e que
proporciona, juntamente com o movimento de corte, um levantamento repetido
ou contínuo da apara.
› o movimento efectivo de corte, que é o movimento resultante da composição
dos dois movimentos anteriores.
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A Fig. 1.1 ilustra os movimentos (principais) para os processos de arranque de
apara, o torneamento, a furação, a fresagem e a rectificação.
Fig.1.1 Movimentos que promovem a formação da apara (principais).
Relativamente aos movimentos que não tomam parte na formação da apara
(auxiliares) podemos distinguir os seguintes:
› o movimento de penetramento (profundidade de corte), que é o movimento
entre a peça e a ferramenta e que determina a espessura da camada de material
a ser retirada.
› o movimento de posicionamento que é o movimento entre a peça e a ferramenta,
com o qual a ferramenta, antes da operação de maquinagem é aproximada da
peça.
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Podemos ainda referir o movimento de ajuste como sendo o movimento de
compensação do desgaste. Porém, ele confunde-se geralmente com os dois movimentos
anteriores.
Aos movimentos que promovem a formação da apara correspondem as respectivas
direcções, percursos e velocidades.
A direcção do corte é a direcção instantânea do movimento de corte. Definições
idênticas são válidas para os conceitos de direcção de avanço e direcção efectiva de
corte.
O percurso de corte é o espaço percorrido sobre a peça pelo ponto de referência
da aresta de corte segundo a direcção de corte, Fig. 1.2. Para o percurso de avanço e
percurso efectivo de corte são válidas definições semelhantes.
A velocidade de corte (Vc) é a velocidade instantânea do ponto de referência da
aresta de corte, segundo a direcção e sentido de corte. A velocidade de avanço (Va) e
a velocidade efectiva de corte (Vec) têm definições análogas.

Fig.1.2 Fresagem tangencial (a empurrar) com fresa cilíndrica.
1 - dente 1 de fresa
2 - dente 2 de fresa
Lc - percurso de corte
La - percurso de avanço
Lec - percurso efectivo de corte
Ao plano definido pela direcção e corte e pela direcção de avanço chama-se
plano de trabalho. Designa-se por ângulo da direcção de avanço (ϕ) o ângulo entre a
direcção de avanço e a direcção de corte e por ângulo da direcção efectiva de corte (η)
o ângulo entre a direcção efectiva de corte e a direcção de corte, Fig. 1.3.
Pode relacionar-se, η, com Va e Vc e ϕ através de uma relação trigométrica.
Atendendo à Fig. 1.3 vem:
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Fig.1.3 Diagrama de velocidades.
(1.1.1)
substituindo

(1.1.2)
e resolvendo em ordem a η, temos:

(1.1.3)
Geralmente, a relação Vc/Va é muito elevada, o que torna o ângulo da direcção efectiva
de corte η desprezável na prática industrial. Por exemplo, na maioria das operações
de torneamento pode tomar-se η = 0°.
1.2 Grandezas de corte

As grandezas de corte são grandezas que devem ser ajustadas na máquina-
ferramenta directa ou indirectamente para o arranque da apara.
O avanço (a) mede o deslocamento relativo, na direcção de avanço, da ferramenta
de corte e da peça para um curso elementar de trabalho ou para uma rotação. Um
curso elementar de trabalho em máquinas de movimento de corte alternativo e uma
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rotação em máquinas de movimento de corte (da ferramenta ou da peça) rotativo, Fig.
1.4 a) e b).
O avanço por minuto utiliza-se em qualquer máquina e é importante na
determinação do tempo de corte.
Em ferramentas de aresta múltipla emprega-se o avanço por dente ou aresta de
corte (ad) que é o percurso de cada dente, medido na direcção do avanço da ferramenta
e corresponde à geração de superfícies de corte consecutivas. Temos então,
Fig. 1.4 d) e e).
a = ad z (1.2.1)
Sendo z o número de dentes ou arestas de corte.
O penetramento (p) corresponde à espessura da camada de material retirada.
Mede-se perpendicularmente às direcções de avanço e de corte. No caso de
trabalho com ferramentas rotativas de arestas multiplas, por exemplo, a fresagem, a
rectificação, a furação, podemos distinguir o penetramento radial (pr) e o penetramento
axial (pa).
O penetramento radial (pr) é medido perpendicularmente ao eixo de rotação
da ferramenta. Quando a direcção do movimento de avanço é perpendicular ao eixo
de rotação da ferramenta (caso mais comum da fresagem) o pr será medido sobre o
diâmetro da ferramenta, ou seja neste caso pr pode no máximo ser igual ao diâmetro
da ferramenta, Fig. 1.4 a). Quando a direcção do movimento de avanço é paralela ao
eixo de rotação da ferramenta (caso da furação) o penetramento radial é medido sobre
o raio. Neste caso, pr pode no máximo ser igual ao valor do raio, Fig. 1.4 c).
O penetramento axial (pa) é medido paralelamente ao eixo de rotação da
ferramenta, Fig. 1.4 e).
Em qualquer dos casos os valores de pr e pa são substituíveis por uma componente
do movimento de avanço com a mesma direcção, caso exista.
A largura de corte (c) substitui o penetramento ou uma das componentes do
penetramento, no caso de trabalho com ferramentas de forma.
Quando os valores de pr e pa forem muito diferentes, pode designar-se por
penetramento o valor menor, chamando-se ao outro largura de corte.
1.3 Grandezas da apara
A caracterização dimensional da apara é importante, não pela apara em si,
que como tal não tem utilidade industrial, mas sim como elemento definidor de uma
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qualquer operação de maquinagem. Interessa que essa caracterização seja o mais
universal possível, ou seja, aplicável a qualquer operação em qualquer máquina-
ferramenta.
Fig.1.4 Grandezas de corte.
A caracterização dimensional da apara pode ser feita com base nas grandezas
de corte ou nas grandezas relativas à própria apara. Estas são derivadas das primeiras
e obtidas através de cálculo, diferem das obtidas através da medição da apara, devido
à deformação plástica em compressão que acompanha a sua formação.
A espessura da apara (e) é medida perpendicularmente à direcção de corte
instantânea e à superfície de corte, Fig. 1.5.
e = a sen χ (torneamento, aplainamento) (1.3.1)
e = sen χ (furação) (1.3.2)
e = ad sen ϕ (fresagem) (1.3.3)
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A largura da apara (l) é dada pelo comprimento da aresta em trabalho, medida
no plano perpendicular à direcção do movimento de corte, Fig. 1.5.
(torneamento, aplainamento) (1.3.4)
(furação) (1.3.5)
l = pa (fresagem) (1.3.6)
Fig.1.5 Grandezas da apara.
A secção da apara (S) é calculada num plano ortogonal à direcção do movimento
de corte, Fig. 1.5.
S = a p = e l (torneamento, aplainamento) (1.3.7)
No caso de trabalho com ferramentas de forma, S = a c.
(furação) (1.3.8)
Na fresagem, as aparas arrancadas por cada aresta de corte de uma fresa são de
espessura variável, podendo essa variação ir de zero ao avanço por dente (ad) para
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uma mesma apara. A secção da apara é, pois, em cada instante igual ao produto da
espessura pela largura da apara.
S = e l = pa ad sen ϕ (1.3.9)
1.4 Superfícies maquinadas
As superfícies de corte são superfícies geradas na peça pela ferramenta. As que
permanecem na peça constituem as superfícies maquinadas. A superfície principal de
corte é a superfície gerada pela aresta principal de corte da ferramenta. A superfície
gerada pela aresta secundária (lateral) de corte da ferramenta designa-se por superfície
secundária (lateral) de corte. A Fig. 1.6 ilustra o anteriormente referido para o caso do
torneamento longitudinal.
Fig.1.6 Superfícies de corte no torneamento longitudinal.
BIBLIOGRAFIA
› BESNARD R., “Utilisation rationelle des outils coupants”, Edité por Société des
Publications Mécaniques, Paris, (Ed. 1960).
› ROSSI M., “Máquinas-herramientas modernas”, Editorial Científica-Médica,
Barcelona, (Ed. 1960).
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