Processos de Usinagem

Processos de Usinagem

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Um subgrupo da norma DIN 8580 sob o termo "Separar", compreende os processos de fabricação com remoção de cavaco com ferramenta de geometria definida, que se caracteriza pela aplicação de ferramentas com características geometricamente definidas. Já há aproximadamente 12 a 50 mil anos o homem estava em condições de produzir ferramentas de pedras com gumes afiados por lascamento, como nos mostram achados arqueológicos da idade da pedra (figura abaixo).

Ferramentas de pedra lascada.

Mas um fato marcante para o desenvolvimento tecnológico foi a descoberta dos metais, como: cobre, zinco e ferro. Já a partir de 700 anos Antes de Cristo, praticamente todas as ferramentas eram executadas em ferro, e a partir do século XVII foram descobertas constantes melhorias no processo de fabricação do ferro e na siderurgia do aço, que colocaram o aço em posição vantajosa em relação aos metais até então conhecidos. Estudos sistemáticos sobre a tecnologia de usinagem no entanto, só iniciaram no início do século XIX e levaram entre outros a descoberta de novos materiais de corte. No início de 1900, o americano F. W. Taylor com a descoberta do aço rápido, determinou um passo marcante no desenvolvimento tecnológico da usinagem.

Os metais duros sinterizados e os materiais de ferramentas baseados em materiais oxicerâmicos são outros resultados de uma pesquisa intensiva na área de materiais para ferramentas que até hoje ainda não está concluída e sim está submetida a uma melhora constante; isto referido à fabricação e utilização de materiais para ferramentas como por exemplo os materiais nitreto de boro cúbico e ferramentas de diamante.

Para poder satisfazer as exigências crescentes feitas à qualidade das peças e a viabilidade econômica do processo de fabricação, as ferramentas devem ser usadas de forma econômica para que todas as grandezas que participam no processo de usinagem como, geometria da ferramenta, condições de corte, material da peça e materiais auxiliares, tenham a sua influência e seu efeito sobre o resultado do trabalho considerados. O conhecimento da interdependência funcional dos diversos fatores, permite o aproveitamento das reservas tecnológicas disponíveis. Ponto básico no processo de usinagem, é o processo de corte propriamente dito com o que inicia esta apostila.

No estudo das operações dos metais, distinguem-se duas grandes classes de trabalho:

As operações de usinagem As operações de conformação

Como operações de usinagem entendemos aquelas que, ao conferir à peça a forma, ou as dimensões ou o acabamento, ou ainda uma combinação qualquer destes três bens, produzem cavaco. Definimos cavaco como a porção de material da peça, retirada pela ferramenta, caracterizando-se por apresentar forma geométrica irregular. Além desta característica, estão envolvidos no mecanismo da formação do cavaco alguns fenômenos particulares, tais como o recalque, a aresta postiça de corte, a craterização na superfície de saída da ferramenta e a formação periódica do cavaco (dentro de determinado campo de variação da velocidade de corte).

Como operações de conformação entendemos aquelas que visam conferir à peça a forma ou as dimensões, ou o acabamento específico, ou ainda qualquer combinação destes três bens, através da deformação plástica do metal. Devido ao fato da operação de corte em chapas estar ligada aos processos de estampagem profunda, dobra e curvatura de chapas, essa operação é estudada no grupo de operações de conformação dos metais.

1.1 CLASSIFICAÇÃO E NOMENCLATURA DOS PROCESSOS MECÂNICOS DE USINAGEM

1 - TORNEAMENTO - Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies de revolução com auxílio de uma ou mais ferramentas monocortantes1. Para tanto, a peça gira em torno do eixo principal de rotação da

1 Denomina-se ferramenta de usinagem mecânica a ferramenta destinada à remoção de cavaco. No caso de possuir uma única superfície de saída, a ferramenta é chamada ferramenta monocortante; quando possuir mais de uma superfície de saída, é chamada ferramenta multicortante.

máquina e a ferramenta se desloca simultaneamente segundo uma trajetória coplanar com o referido eixo.

Quanto à forma da trajetória, o torneamento pode ser retilíneo ou curvilíneo. 1.1 - Torneamento retilíneo - Processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetória retilínea. O torneamento retilíneo pode ser: 1.1.1 - Torneamento cilíndrico - Processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetória paralela ao eixo principal de rotação da máquina. Pode ser externo (figura 1) ou interno (figura 2).

Quando o torneamento cilíndrico visa obter na peça um entalhe circular, na face perpendicular ao eixo principal de rotação da máquina, o torneamento é denominado sangramento axial (figura 3). 1.1.2 - Torneamento cônico - Processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetória retilínea, inclinada em relação ao eixo principal de rotação da máquina. Pode ser externo (figura 4) ou interno (figura 5). 1.1.3 - Torneamento radial - Processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetória retilínea, perpendicular ao eixo principal de rotação da máquina.

Quando o torneamento radial visa a obtenção de uma superfície plana, o torneamento é denominado torneamento de faceamento (figura 6). Quando o torneamento radial visa a obtenção de um entalhe circular, o torneamento é denominado sangramento radial (figura 7). 1.1.4 - Perfilamento - Processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetória retilínea radial (figura 8) ou axial (figura 9), visando a obtenção de uma forma definida, determinada pelo perfil da ferramenta. l.2 - Torneamento curvilíneo - Processo de torneamento, no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetória curvilínea (figura 10).

Quanto à finalidade, as operações de torneamento podem ser classificadas ainda em torneamento de desbaste e torneamento de acabamento. Entende-se por acabamento a operação de usinagem destinada a obter na peça as dimensões finais, ou um acabamento superficial especificado, ou ambos. O desbaste é a operação de usinagem, anterior a de acabamento, visando a obter na peça a forma e dimensões próximas das finais.

2 - APLAINAMENTO - Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies regradas, geradas por um movimento retilíneo alternativo da peça ou da ferramenta. O aplainamento pode ser horizontal ou vertical (figuras 1 a 18). Quanto à finalidade, as operações de aplainamento podem ser classificadas ainda em aplainamento de desbaste a aplainamento de acabamento.

3 - FURAÇÃO - Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de um furo geralmente cilíndrico numa peça, com auxílio de uma ferramenta geralmente multicortante. Para tanto, a ferramenta ou a peça giram e simultaneamente a ferramenta ou a peça se deslocam segundo uma trajetória retilínea, coincidente ou paralela ao eixo principal da máquina. A furação subdivide-se nas operações: 3.1 - Furação em cheio - Processo de furação destinado à abertura de um furo cilíndrico numa peça, removendo todo o material compreendido no volume do furo final, na forma de cavaco (figura 19). No caso de furos de grande profundidade há necessidade de ferramenta especial (figura 23).

3.2 - Escareamento- Processo de furação destinado à abertura de um furo cilíndrico numa peça pré-furada (figura 20). 3.3 - Furação escalonada - Processo de furação destinado à obtenção de um furo com dois ou mais diâmetros, simultaneamente (figura 21). 3.4 - Furação de centros - Processo de furação destinado à obtenção de furos de centro, visando uma operação posterior na peça (figura 2). 3.5 - Trepanação - Processo de furação em que apenas uma parte de material compreendido no volume do furo final é reduzida a cavaco, permanecendo um núcleo maciço (figura 24).

4 - ALARGAMENTO - Processo mecânico de usinagem destinado ao desbaste ou ao acabamento de furos cilíndricos ou cônicos, com auxílio de ferramenta geralmente multicortante. Para tanto, a ferramenta ou a peça giram e a ferramenta ou a peça se deslocam segundo uma trajetória retilínea, coincidente ou paralela ao eixo de rotação da ferramenta. O alargamento pode ser: 4.1 - Alargamento de desbaste - Processo de alargamento destinado ao desbaste da parede de um furo cilíndrico (figura 25) ou cônico (figura 27). 4.2 - Alargamento de acabamento - Processo de alargamento destinado ao acabamento da parede de um furo cilíndrico (figura 26) ou cônico (figura 28).

5 – REBAIXAMENTO - Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de uma forma qualquer na extremidade de um furo. Para tanto, a ferramenta ou a peça giram e a ferramenta ou a peça se deslocam segundo uma trajetória retilínea, coincidente ou paralela ao eixo de rotação da ferramenta (figuras 29 a 34)2.

6 - MANDRILAMENTO - Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies de revolução com auxílio de uma ou várias ferramentas de barra. Para tanto, a ferramenta gira e a peça ou a ferramenta se deslocam simultaneamente segundo uma trajetória determinada. 6.1 - Mandrilamento cilíndrico - Processo de mandrilamento no qual a superfície usinada é cilíndrica de revolução, cujo eixo coincide com o eixo em torno do qual gira a ferramenta (figura 35). 6.2 - Mandrilamento radial - Processo de mandrilamento no qual a superfície usinada é plana e perpendicular ao eixo em torno do qual gira a ferramenta (figura 36). 6.3 - Mandrilamento cônico - Processo de mandrilamento no qual a superfície usinada é cônica de revolução, cujo eixo coincide com o eixo em torno do qual gira a ferramenta (figura 37). 6.4 - Mandrilamento de superfícies especiais - Processo de mandrilamento no qual a superfície usinada é uma superfície de revolução, diferente das anteriores, cujo eixo coincide com o eixo em torno do qual gira a ferramenta. Exemplos: mandrilamento esférico (figura 38), mandrilamento de sangramento, etc..

Quanto à finalidade, as operações de mandrilamento podem ser classificadas ainda em mandrilamento de desbaste e mandrilamento de acabamento.

7 - FRESAMENTO - Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies quaisquer com o auxílio de ferramentas geralmente multicortantes. Para tanto, a ferramenta gira e a peça ou a ferramenta se deslocam segundo uma trajetória qualquer. Distinguem-se dois tipos básicos de fresamento: 7.1 - Fresamento cilíndrico tangencial - Processo de fresamento destinado à obtenção de superfície plana paralela ao eixo de rotação da ferramenta (figuras 39, 40 a 42). Quando a superfície obtida não for plana ou o eixo de rotação da ferramenta for inclinado em relação à superfície originada na peça, será considerado um processo especial de fresamento tangencial (figuras 4 a 47).

2 As operações indicadas nas figuras 3 a 34 são denominadas por alguns autores, de escareamento.

7.2 - Fresamento frontal - Processo de fresamento destinado à obtenção de superfície plana perpendicular ao eixo de rotação da ferramenta (figuras 41 a 45). O caso de fresamento indicado na figura 46 é considerado como um caso especial de fresamento frontal.

Há casos que os dois tipos básicos de fresamento comparecem simultaneamente, podendo haver ou não predominância de um sobre outro (figura 43). A operação indicada na figura 48 pode ser considerada como um fresamento composto.

8 - SERRAMENTO - Processo mecânico de usinagem destinado ao seccionamento ou recorte com auxílio, de ferramentas multicortantes de pequena espessura. Para tanto, a ferramenta gira ou se desloca, ou executa ambos os movimentos e a peça se desloca ou se mantém parada. O serramento pode ser: 8.1 - Serramento retilíneo - Processo de serramento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetória retilínea com movimento alternativo ou não. No primeiro caso, o serramento é retilíneo alternativo (figura 49); no segundo caso, o serramento é retilíneo contínuo (figuras 50 a 51). 8.2 - Serramento circular - Processo de serramento no qual a ferramenta gira ao redor de seu eixo e a peça ou ferramenta se desloca (figuras 52 a 54).

9 - BROCHAMENTO - Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies quaisquer com auxílio de ferramentas multicortantes. Para tanto, a ferramenta ou a peça se deslocam segundo uma trajetória retilínea, coincidente ou paralela ao eixo da ferramenta. O brochamento pode ser: 9.1 - Brochamento interno - Processo de brochamento executado num furo passante da peça (figura 5). 9.2 - Brochamento externo - Processo de brochamento executado numa superfície externa da peça (figura 56). 10 - ROSCAMENTO - Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de filetes, por meio da abertura de um ou vários sulcos helicoidais de passo uniforme, em superfícies cilíndricas ou cônicas de revolução. Para tanto, a peça ou a ferramenta gira e uma delas se desloca simultaneamente segundo uma trajetória retilínea paralela ou inclinada ao eixo de rotação. O roscamento pode ser interno ou externo. 10.1 - Roscamento interno - Processo de roscamento executado em superfícies internas cilíndricas ou cônicas de revolução (figuras 57 a 60). 10.2 - Roscamento externo - Processo de roscamento executado em superfícies externas cilíndricas ou cônicas de revolução (figuras 61 a 6).

1 - LIMAGEM - Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies quaisquer com auxílio de ferramentas multicortantes (elaboradas por picagem) de movimento contínuo ou alternativo (figuras 67 a 68).

12 - RASQUETEAMENTO - Processo manual de usinagem destinado à ajustagem de superfícies com auxílio de ferramenta monocortante (figura 69).

13 - TAMBORAMENTO - Processo mecânico de usinagem no qual as peças são colocadas no interior de um tambor rotativo, juntamente ou não com materiais especiais, para serem rebarbadas ou receberem um acabamento (figura 70).

14 - RETIFICAÇÃO - Processo de usinagem por abrasão destinado à obtenção de superfícies com auxílio de ferramenta abrasiva de revolução3. Para tanto, a ferramenta gira e a peça ou a ferramenta se desloca segundo uma trajetória determinada, podendo a peça girar ou não.

A retificação pode ser tangencial ou frontal. 14.1 - Retificação tangencial - Processo de retificação executado com a superfície de revolução da ferramenta (figura 71). Pode ser: 14.1.1 - Retificação cilíndrica - Processo de retificação tangencial no qual a superfície usinada é uma superfície cilíndrica (figuras 71 a 74). Esta superfície pode ser externa ou interna, de revolução ou não.

Quanto ao avanço automático da ferramenta ou da peça, a retificação cilíndrica pode ser com avanço longitudinal da peça (figura 71), com avanço radial do rebolo (figura 73), com avanço circular do rebolo (figura 74) ou com avanço longitudinal do rebolo**. 14.1.2 - Retificação cônica - Processo de retificação tangencial no qual a superfície usinada é uma superfície cônica (figura 75). Esta superfície pode ser interna ou externa.

Quanto ao avanço automático da ferramenta ou da peça, a retificação cônica pode ser com avanço longitudinal da peça (figura 75), com avanço radial do rebolo, com avanço circular do rebolo ou com avanço longitudinal do rebolo. 14.1.3 - Retificação de perfis - Processo de retificação tangencial no qual a superfície usinada é uma superfície qualquer gerada pelo perfil do rebolo (figuras 76 a 7). 14.1.4 - Retificação tangencial plana - Processo de retificação tangencial no qual a superfície usinada é uma superfície plana (figura 78). 14.1.5 - Retificação cilíndrica sem centros - Processo de retificação cilíndrica no qual a peça sem fixação axial é usinada por ferramentas abrasivas de revolução, com ou sem movimento longitudinal da peça (figuras 79 a 82).

A retificação sem centros pode ser com avanço longitudinal da peça (retificação de passagem) ou com avanço radial do rebolo (retificação em mergulho) (figuras 80 a 82).

3 Denomina-se de usinagem por abrasão ao processo mecânico de usinagem no qual são empregados abrasivos ligados ou soltos. Segundo a Norma PB-26 - Ferramentas Abrasivas da A.B.N.T., denomina-se ferramenta abrasiva a ferramenta constituída de grãos abrasivos ligados por aglutinante, com formas a dimensões definidas. A ferramenta abrasiva com a forma de superfície de revolução adaptável a um eixo, E denominada rebolo abrasivo. Não são considerados rebolos abrasivos rodas ou discos de metal, madeira, tecido, papel, tendo uma ou várias camadas de abrasivos na superfície.

14.2 - Retificação frontal - Processo de retificação executado com a face do rebolo. É geralmente executada na superfície plana da peça, perpendicularmente ao eixo do rebolo.

A retificação frontal pode ser com avanço retilíneo da peça (figura 83), ou com avanço circular da peça (figura 84).

15 - BRUNIMENTO - Processo mecânico de usinagem por abrasão empregado no acabamento de furos cilíndricos de revolução, no qual todos os grãos ativos da ferramenta abrasiva estão em constante contato com a superfície da peça e descrevem trajetórias helicoidais (figura 85). Para tanto, a ferramenta ou a peça gira e se desloca axialmente com movimento alternativo.

16 - SUPERACABAMENTO - Processo mecânico de usinagem por abrasão empregado no acabamento de peças, no qual os grãos ativos da ferramenta abrasiva estão em constante contato com a superfície da peça. Para tanto, a peça gira lentamente e, a ferramenta se desloca com movimento alternativo de pequena amplitude e freqüência relativamente grande (figuras 87 a 8).

17 - LAPIDAÇÂO - Processo mecânico de usinagem por abrasão executado com abrasivo aplicado por porta-ferramenta adequado, com objetivo de se obter dimensões especificadas da peça (figura 86)4.

18 - ESPELHAMENTO - Processo mecânico de usinagem por abrasão no qual é dado o acabamento final da peça por meio de abrasivos, associados a um portaferramenta específico para cada tipo de operação, com o fim de se obter uma superfície especular.

19 - POLIMENTO - Processo mecânico de usinagem por abrasão no qual a ferramenta é constituída por um disco ou conglomerado de discos revestidos de substâncias abrasivas (figura 89 a 90).

20 - LIXAMENTO - Processo mecânico de usinagem por abrasão executado por abrasivo aderido a uma tela e movimentado com pressão contra a peça (figuras 91 a 92).

21 - JATEAMENTO - Processo mecânico de usinagem por abrasão no qual as peças são submetidas a um jato abrasivo, para serem rebarbadas, asperizadas ou receberem um acabamento (figura 93).

2 - AFIAÇÃO - Processo mecânico de usinagem por abrasão, no qual é dado o acabamento das superfícies da cunha cortante da ferramenta, com o fim de habilitá-la desempenhar sua função. Desta forma, são obtidos os ângulos finais da ferramenta (figura 94). 23 - DENTEAMENTO - Processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de elementos denteados. Pode ser conseguido basicamente de duas maneiras: formação e geração.

4 Segundo a Padronização Brasileira PB-26 da A.B.N.T., abrasivo é um produto natural ou sintético, granulado, usado de várias formas, com a finalidade de remover o material das superfícies das peças até o desejado.

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