Fresamento de Rasgo de Chaveta e Sextavado

Fresamento de Rasgo de Chaveta e Sextavado

(Parte 1 de 2)

Universidade Metodista de Piracicaba (UNIMEP)

Faculdade de Engenharia Arquitetura e Urbanismo (FEAU)

Curso de Engenharia de Controle e Automação

Grupo 2

PROCESSO DE FABRICAÇÃO E METROLOGIA: Fresamento de Rasgo de Chaveta e Sextavado

Santa Bárbara D’ Oeste – SP Maio / 2009

Ivan De Latorre MonfrinatoRA: 0609248
Lucas JacetteRA: 0605667
Rubens da Silveira Lara JrRA: 0605667

Fresamento de Rasgo de Chaveta e Sextavado

PROFESSOR: Antonio Fernando Godoy

Relatório de Experimento apresentado para avaliação da Disciplina de Processos de Fabricação e Metrologia do 7º semestre, do Curso de Engenharia de Controle e Automação, da Universidade Metodista de Piracicaba sob orientação do Prof. Antônio Fernando Godoy.

Data da entrega:06/05/2009

Santa Bárbara D’ Oeste – SP Maio / 2009

1 OBJETIVO4
2 INTRODUÇÃO5
2.1 Aços Rápidos5
2.2 Metal Duro6
3 DESCRIÇÃO DA PRÁTICA9
3.1 Materiais Utilizados9
3.2 Método9
4 RESULTADOS13
5 ANÁLISE DE RESULTADOS14
6 RESPOSTAS ÀS QUESTÕES DO ROTEIRO DA AULA PRÁTICA15
7 CONCLUSÃO19
Figura 2.1 Fresas de Aço Rápido6
Figura 2.2 Fresas de Metal Duro8
Figura 2.3 Fresas com pastilhas intercambiáveis de Metal Duro8
Figura 3.1 Peça em que serão realizadas as atividades práticas9
Figura 3.2 Fresadora universal utilizada na prática10
Figura 3.3 Alguns tipos de ferramentas (fresas)1
Figura 3.4 Amostra fixada no cabeçote divisor12
Figura 3.5 Amostra recebendo o perfil sextavado12
Figura 3.6 Fresa de topo utilizada pra realização do rasgo12
Figura 3.7 Rasgo de chaveta sendo feito12
Figura 4.1 Perfil sextavado pronto13
Figura 4.2 Rasgo de chaveta pronto13

1 OBJETIVO

Essa prática tem como objetivo mostrar o funcionamento da fresadora e suas ferramentas (fresas) através da usinagem de um sextavado usando o cabeçote divisor e de um canal (rasgo de chaveta).

2 INTRODUÇÃO

Atualmente, dentre os materiais mais utilizados para a fabricação de fresas, podemos citar as fresas de aços rápidos e fresas de metal duro.

2.1 Aços Rápidos

Quando um aço ferramenta contém uma combinação com mais de 7 % tungstênio, molibdênio e vanádio, com mais de 0.60% carbono, ele é chamado Aço Rápido. Esse termo, que descreve sua habilidade de cortar metais com uma alta velocidade de corte. Esse tipo de material é usado desde 1940, quando a ferramenta predominante era a de aço com alto teor de carbono, que não era capaz de cortar em altas velocidades.

O alto teor de tungstênio e molibdênio na composição total do aço resulta em uma alta dureza, aumenta na resistência do aço rápido, além de manter essas propriedades sob altas temperaturas geradas quando se corta metal.

Para aumentar a vida útil do aço rápido, as ferramentas são as vezes revestidas por uma camada de outro metal. Um exemplo é o TiN (Nitreto de Titânio). A maioria dos revestimentos geralmente aumenta a dureza torna a ferramenta mais lisa. O revestimento faz com que a ponta da ferramenta possa cortar mais facilmente o material sem que partes deste fiquem incrustadas (presas) a ferramenta. O revestimento também ajuda a diminuir a temperatura associada ao processo de corte e aumenta a vida da ferramenta.

O uso principal do aço rápido continua a ser na fabricação de várias ferramentas de corte: brocas, fresas, serras, bits de usinagem, discos para cortar engrenagens, plainas, entre outras. Mas os aços com alto teor e carbono ainda são muito utilizados para o uso em baixas velocidades, onde se faz necessário um bom acabamento.

O aço rápido revolucionou a prática de usinagem, dando um grande aumento na produtividade. As velocidades de corte puderam ser aumentadas em uma ordem de grandeza: de 3 a 5 m/min com ferramentas de aço carbono para 30 a 35 m/min com os aços rápidos. Exatamente por isso, estes aços levaram este nome.

Figura 2.1 Fresas de Aço Rápido. (Fresas Fabricadas pela Indústria Dormer)

2.2 Metal Duro

O Metal Duro teve seu surgimento no final da década de 20, na Alemanha, quando se conseguiu produzir, em laboratório, o WC (Carboneto de Tungstênio) em pó pela primeira vez, provocando o segundo grande impulso na área dos materiais de ferramenta de corte (o primeiro foi com o surgimento do aço rápido). Com os metais duros, as velocidades de corte puderam ser aumentadas na usinagem de aço comum, e passou a ser possível a usinagem de materiais endurecidos como cilindros de ferro fundido para laminação.

Com os metais duros, novamente, as velocidades de corte puderam ser aumentadas em praticamente uma ordem de grandeza: de 35 m/min com os aços rápidos para 250 a 300 m/min com os metais duros.

Na época, quando foram verificadas as excelentes propriedades de dureza e resistência ao desgaste desse material, os alemães logo o batizaram de widia (quem em alemão significa como diamante), fazendo referência à semelhança das propriedades desse material com as do diamante.

Devido sua alta dureza, elas tendem a quebrar, submetidas a paradas repentinas ou esforços muito grandes. Para minimizar o problema, várias soluções foram apresentadas novas coberturas e geometrias de corte para seu maior rendimento e vida útil.

A mistura deste pó principalmente com o cobalto em pó trouxe ao mercado, na década de 30, um dos mais fantásticos grupos de materiais de ferramentas de corte.

Pode-se dizer então que o metal duro é o nome dado a uma liga de carboneto de tungstênio, produzida por metalurgia do pó. O produto é obtido pela prensagem e sinterização de uma mistura de pós de carboneto e outros materiais de menor ponto de fusão, chamados aglomerantes (cobalto, cromo, níquel ou uma combinação deles).

Após a prensagem, o composto já tem consistência suficiente para ser usinado na forma desejada, ou bem próximo dela. Ocorre a seguir o processo de sinterização, que é o aquecimento a uma temperatura suficiente para fundir o aglomerante, preenchendo assim os vazios entre os grãos dos carbonetos. O resultado é um material de dureza elevada, entre 75 e 90 HRA (dureza na faixa de 50 a 68 HRC, conforme tabela de conversão de dureza da ASTM E 140), dependendo do teor de aglomerante e do tamanho de grão do carboneto.

As maiores durezas são obtidas com baixos teores de aglomerante e tamanho de grão reduzido. Por outro lado maior tenacidade é obtida aumentando o teor de aglomerante e o tamanho do grão, ou apenas aumentando o tamanho de grão.

As ferramentas de corte, onde a propriedade desejada é elevada dureza, tem teores baixos de aglomerante, menos de 5%. Já em discos de laminação, onde a resistência ao impacto passa a ser vital, é necessário perder um pouco da dureza para conseguir um mínimo de tenacidade. Nesse caso, dependendo da aplicação, o teor de aglomerante pode chegar a 30 ou 35%.

A grande aplicação dos metais duros se deve ao fato deles possuírem a combinação de resistência ao desgaste, resistência mecânica e tenacidade em altos níveis.

Além disso, as fresas podem ser de pastilhas intercambiáveis, tendo as pastilhas feitas de metal duro. As pastilhas de metal duro também são oferecidas com cobertura de TiN (Nitreto de Titânio) e alumina.

Figura 2.2 Fresas de Metal Duro. (Fresas Fabricadas pela Indústria HidroPower)

Figura 2.3 Fresas com pastilhas intercambiáveis de Metal Duro. (Fresas Fabricadas pela Indústria Ferramentas Alfa)

3 DESCRIÇÃO DA PRÁTICA 3.1 Materiais Utilizados

- Fresadora e Fresas; - Cabeçote Divisor;

- Instrumentos de Medição;

- Peça de aço 1020, conforme figura 3.1.

Figura 3.1 Peça em que serão realizadas as atividades práticas.

3.2 Método

Primeiramente foi apresentado o equipamento, ressaltando os movimentos fundamentais, fixação da peça e ferramenta, ajuste das condições de usinagem, posicionamento da ferramenta (fresas) e a função de alguns elementos (cabeçote divisor, entre outros). Além disso foi abordado sobre a segurança na operação da máquina, uma vez que há geração de cavaco.

Inicialmente, explicaram-se os tipos de fresadoras (horizontal, vertical e universal, bem como CNC), sendo utilizada para a prática uma fresadora universal, porém com o posicionamento vertical. Na horizontal, a ferramenta encontra-se paralela à peça a ser usinada e na vertical, perpendicular. Já em fresadoras universais, pode ser colocado um cabeçote para transformá-la em vertical ou horizontal. O mesmo foi dito sobre o movimento da mesa, a qual pode ser horizontal, vertical e transversal, podendo ser esses selecionados por uma alavanca.

Figura 3.2 Fresadora universal utilizada na prática.

Depois de apresentado o equipamento em geral, foram mostrados os tipos de ferramentas (fresas), sendo elas: angular, triangular, circular, tipo serra (até 6mm), cilíndrica, navalhas postiças, rabo de andorinha, topo com haste, topo sem haste e woodreff, entre outras. Foram ainda apresentados alguns equipamentos para a fixação da peça a ser fresada.

Analisou-se que, para cada tarefa, escolhe-se a ferramenta tomando-se por base uma tabela, a qual relaciona a mesma com o material a ser usinado, mostrando a velocidade de corte a ser trabalhada.

Figura 3.3 Alguns tipos de ferramentas (fresas).

Com tudo isso explicado, foi determinada a rotação da máquina bem como a velocidade de avanço da mesa, tudo isso feito através de alavancas. As equações abaixo representam essas velocidades.

D VcRPM .

Rotação da MáquinaAvanço da Mesa

Em seguida, foram explicadas as diversas formas de fresamentos. Foram abordados: O fresamento concordante em que a força da mesa tem a mesma direção da ferramenta, sendo útil no caso de maquinários rígidos (sem folga) para a obtenção de um bom acabamento na peça; O fresamento discordante em que o movimento é dado oposto ao concordante. O fresamento frontal o qual basicamente une os dois outros tipos descritos acima (tangenciais), onde se pede que o contato entre a peça e a ferramenta seja em média de 80%.

Tendo concluído essa etapa, iniciou-se o processo de fabricação da peça apresentada, onde foram preparadas as ferramentas de trabalho, colocando-as na máquina. Junto disso, fixou-se a peça no cabeçote divisor, o qual é composto por uma rosca sem fim de 1 para 40, onde uma volta completa da peça realiza-se 40 voltas no manípulo. Para uma fixação melhor da peça, evitando que a mesma vibrasse, foi utilizado um contra-ponto.

Com a peça já fixada, foi determinado o número de voltas e de pontos que deveriam ser utilizados para a realização de um sextavado perfeito, com a mesma angulação para cada um dos seis lados.

Figura 3.4 Amostra fixada no cabeçote divisor. Figura 3.5 Amostra recebendo o perfil sextavado.

Para o rasgo de chaveta, foi utilizada uma fresa de topo. Além disso, foi dito que o mesmo não deve ser feito com movimentos rápidos, devido ao fato de o acabamento ser rústico e poder ocasionar danos na ferramenta. A ferramenta foi zerada, para que o rasgo de chaveta seja feito no local correto. Não foi utilizado refrigeração durante o processo.

Figura 3.6 Fresa de topo utilizada pra realização do rasgo. Figura 3.7 Rasgo de chaveta sendo feito.

4 RESULTADOS

Como resultado, foi obtido uma peça com um perfil sextavado no local estipulado bem como um rasgo de chaveta. Todas essas operações foram realizadas por uma fresadora universal e suas diversas ferramentas. As figuras indicam os resultados.

Figura 4.1 Perfil sextavado pronto. Figura 4.2 Rasgo de chaveta pronto. Tracejado evidencia as rebarbas do processo.

Figura 4.3 Peça obtida ao final da prática de fresamento. Tracejado evidencia o rasgo de chaveta.

5 ANÁLISE DE RESULTADOS

Levando em consideração o processo de fresamento efetuado, verificou-se que a peça atendeu as expectativas do processo de fabricação, respeitando as tolerâncias impostas tanto pelo projeto quanto pela precisão da máquina.

Foi observado que após a realização do rasgo de chaveta, houve muita rebarba nas arestas do rasgo, tendo que ser retirado com uma lima.

Também se pôde analisar o cavaco gerado, que varia de acordo com a velocidade de corte e que, tendo o ângulo principal de saída incorreto, pode comprometer a vida da ferramenta.

6 RESPOSTAS ÀS QUESTÕES DO ROTEIRO DA AULA PRÁTICA

6.1 Explique as seguintes operações: fresamento frontal e fresamento cilíndrico tangencial.

Existem duas formas de se fresar uma peça: fresamento frontal ou cilíndrico tangencial. Dentro de cada uma destas formas ainda existem duas outras maneiras de movimentação entre a peça e a ferramenta: movimentação concordante ou movimentação discordante.

No fresamento cilíndrico tangencial, o eixo de rotação da fresa é paralelo à superfície da peça a ser usinada. Se a movimentação for concordante, a mesa da fresa estará se movimentando na mesma direção das faces cortantes da ferramenta que tocam à peça (a mesa se movimenta no mesmo sentido que os cavacos da peça são expelidos). Na movimentação discordante, a mesa se movimenta em sentido contrário ao movimento das faces cortantes da ferramenta (movimentação contrária em relação ao sentido em que os cavacos são expelidos).

No fresamento frontal, o eixo de rotação da ferramenta é perpendicular à superfície da peça que está sendo fresada. O movimento concordante é aquele em que a peça se movimenta no mesmo sentido das faces cortantes. O movimento discordante é aquele em que a peça é movimentada em sentido contrário ao sentido de giro das faces cortantes da ferramenta.

6.2 Porque teoricamente o fresamento tangencial discordante apresenta melhor acabamento superficial durante a usinagem?

O fresamento em movimento discordante proporciona melhor acabamento devido ao fato da ferramenta cortante (fresa) se movimentar sempre contrário ao movimento da mesa, fazendo com que a peça e a mesa sejam empurradas constantemente para o sentido contrário ao que se movimentam. Ou seja, no movimento de entrada da ferramenta na peça, há uma grande remoção de material, enquanto na saída da ferramenta, a retirada de material é muito pouca, o que proporciona um melhor acabamento.

Além disso, no movimento concordante, a mesa da fresadora apresenta uma folga em seu mecanismo de rosca e parafuso, então quando as faces multicortantes da ferramenta entrarem em contato com a peça, estas irão puxar a mesa e irá ocorrer uma diferença no acabamento. Devido à folga existente na mesa, todas as vezes em que a ferramenta sair da superfície da peça e entrar novamente em contato com a mesma, a mesa sofrerá o deslocamento e o acabamento da peça será prejudicado neste ponto. O fresamento em movimento discordante não sofre deste problema, pois como as duas partes se movimentam em sentidos opostos, sempre há uma força agindo, empurrando as duas partes uma ao contrário da outra. Desta forma, não há como a mesa ser deslocada no intervalo da folga de seu mecanismo.

6.3 Qual a importância das fresadoras para a área da usinagem?

A ferramenta de trabalho da fresadora é classificada de fios (Afiações) múltiplos e se poder montar num eixo chamado porta–fresas. As combinações de fresas de diferentes formas conferem à máquina características especiais, além de vantagens sobre outras máquinas-ferramenta.

Uma das principais características da fresadora é a realização de uma grande variedade de trabalhos tridimensionais. O corte pode ser realizado em superfícies situadas em planos paralelos, perpendiculares, ou formando ângulos diversos: construir ranhuras circulares, elípticas, fresagem em formas esféricas, côncavas e convexas, com rapidez e precisão.

6.4 Explique o processo de fabricação de uma engrenagem e 30 dentes utilizando uma fresadora.

Para realização de uma engrenagem utilizando uma fresadora, primeiramente se faz necessário a determinação das divisões dos dentes da peça, para que os 30 dentes sejam equidistantes. Para essa operação, utiliza-se de uma relação, indicada abaixo:

Rd n=, onde:

Rd = Relação do divisor; Z = Número de divisões a efetuar.

O cabeçote divisor da máquina tem uma relação de divisão de 40/1. Então para uma engrenagem de 30 dentes e uma relação de 40/1, pode-se determinar o “espaço” correto entre os dentes. A equação abaixo indica essa divisão.

40 n Tem-se como quociente o valor 1 e como resto o valor 10. Isso

indica que para realizar 30 dentes com a mesma distância entre si é preciso dar uma volta e 10 furos, no cabeçote divisor, em um disco de 30 furos. Porém como não se tem disco de 30 furos, se faz necessário uma fração equivalente:

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