Cálculo de tempo

Cálculo de tempo

TEMPO DE USINAGEM

Método prático para o cálculo do tempo de usinagem em um torno a CNC, usando a área do cavaco a ser removida.

Se trabalho em uma empresa que presta serviços de usinagem e em dado momento necessito fazer um orçamento para um de meus clientes, a primeira dificuldade é a de não ter a variável tempo de usinagem de uma forma rápida. Alguns softwares de Programação Assistida por Computador já dão o valor desta variável quando faço a programação, porém isto só acontece quando a peça que estou programando já consta de um orçamento aprovado pelo cliente. O presente artigo trata de um método simples e muito rápido para cálculo do tempo, com ele você terá a possibilidade de fazer um orçamento 5minutos após uma conversa telefônica com o cliente. O método proposto se baseia na área de cavaco a ser removida.

Ezio Zerbone

O

método tradicional de se calcular o tempo de corte “Tc” em qualquer tipo de máquina operatriz, consiste em dividir o comprimento “L” percorrido pela ferramenta pelo avanço de trabalho “a” usado.

Tc = tempo de corte em minutos

Lt = comp. percorrido em mm

at = avanço em mm/min

Tc = Lt / at

Quando calculamos o tempo para executar uma única passada, isto não gera grandes dificuldades, porém, no desbaste, temos sempre que executar várias passadas. Logo temos que calcular vários comprimentos de “ L” ( para cada passada ) para que tenhamos ao final o comprimento total a ser percorrido pela ferramenta, que é a soma de todos os comprimentos gerados em cada passada.

Para que possamos fazer uma comparação do método tradicional com o método aqui proposto, vamos analisar com um mesmo exemplo cada um deles, para que ao final possamos verificar a grande utilidade deste método inovador.

MÉTODO I – tradicional

Analisemos o desenho esquemático, que será usado no dois métodos.

O primeiro passo será calcular o comprimento percorrido pela ferramenta para desbastar cada diâmetro. Para isso usaremos uma profundidade de corte de 2,5mm.

a) Para desbastar o diâmetro de 60mm necessitaremos dar 8 passadas pois:

(100 - 60 ) / 2 = 20

20 / 2.5 = 8

Se calcularmos o comprimento total gerado pelas 8 passadas teremos:

120 x 8 = 960mm.

b) Usando o mesmo raciocínio e com a mesma profundidade de corte para o diâmetro de 40mm, serão necessárias 4 passadas gerando assim um comprimento 320mm pois:

80 x 4 = 320mm.

c) Para o diâmetro de 20mm teremos 160mm pois:

40 x 4 = 160mm

Se somarmos todos os comprimentos calculados em “a”, ”b” e ”c”, teremos:

Lt = 960+320+160

Lt = 1440mm

Usaremos em nosso exemplo, um avanço de trabalho (at) = 0.3mm/rot.

Como a fórmula de cálculo do tempo mostrado acima, exige que o avanço de trabalho seja expresso em mm/min, necessitaremos fazer a transformação necessária: multiplicar o avanço expresso em mm/rot pela rotação a ser usada (rpm).

Para executar essa transformação necessitaremos de alguns dados adicionais:

Dados adicionais:

Vel. de corte (Vc) = 180m/min

Avanço Rápido (ar) = 5m/min1

Diâmetro médio = 60mm

d) Com a fórmula Vc=(3.14 x D x N) / 1000 chegaremos a um valor de N = 955 rot/min.

e) Para obtermos o avanço em mm/min, basta multiplicar o valor do avanço em mm/rot pela rotação, então chegaremos a um valor de a = 286,5 mm/min.

f

Tu = Lt / at

Tu= 1440 / 286.5 Tu = tempo de usinagem

Tu = 5.02min

) O tempo percorrido com a ferramenta usinando será:

g) Levando em consideração, que para darmos uma nova passada, é necessário recuar a ferramenta de um valor igual ao comprimento usinado, podemos considerar que o comprimento percorrido em rápido (Lr) pela ferramenta é o mesmo daquele percorrido em trabalho (Lt).

Tr = Lr / ar Lr = Lt

Tr – tempo da ferr. em mov.rápido

Tr = 1440 / 5000 ar – avanço rápido

Tr = 0.29min

h) Como já calculamos o tempo que a ferramenta gasta para desbastar a peça (Tu) e o tempo que ela gasta em deslocamento rápido (Tr), somos tentados a acreditar que basta somar esses dois valores. Para completarmos a usinagem de uma peça é necessário dar uma passada de acabamento e para achar este tempo gasto no acabamento, basta dividirmos o perímetro do perfil a ser usinado ( Pu ) pelo valor do avanço de trabalho ( at ) ou seja:

P

T acab = 160/286.5

T acab = 0,56min
u = 40 + 10 + 40 + 10 + 40 + 20

Pu = 160mm

at = 286.5mm/min

Com esse dados, podemos então determinar o tempo total gasto para se usinar a peça em questão que seria :

T total = Tu + Tr + Tacab. T total = 5,87mm

Consideração sobre ométodo I

Não tivemos dificuldade para calcular o comprimento total percorrido, pois o exemplo que foi usado é relativamente simples, pois em cada diâmetro desbastado os comprimentos usinados eram iguais . Quando o perfil a ser usinado é complexo, aumenta a dificuldade de se achar os valores de “Lt”.

Método II – Teorema usando a área do cavaco removido ( Prof. Ezio Zerbone)

Como proposta principal do artigo, iremos mostrar a seguir um método para se calcular o tempo de usinagem em um torno a CNC que se baseia na área do cavaco a ser removida que é extremamente rápido e simplificado, o que permite poder oferecer para o cliente o custo da usinagem de uma peça em um tempo bastante reduzido, sem uso de software.

Este método consiste em:

A) Dividir a parte que será usinada em figuras que sejam fáceis de calcular as respectivas áreas( triângulo, retângulo, arcos de círculos, etc. ).

No exemplo dado, teremos 3 retângulos:

  • Um com base de 120mm e altura de 20mm ( S1).

  • Um com base de 80mm e altura de 10mm ( S2).

  • Um com base de 40mm e altura de 10mm ( S3).

B) Calculando as áreas teremos:

S1 = 120 x 20 donde S1=2400mm2

S2 = 80 x 10 donde S2 = 800mm2

S3 = 40 x 10 donde S3 = 400mm2

C) Considerar que a ferramenta irá dar apenas uma passada para desbastar a peça toda. Isso irá gerar um retângulo muito longo, cuja base é desconhecida (Lt), porém a altura é igual a profundidade de corte e a sua área é igual ao somatório das figuras divididas no item “b “.

No nosso exemplo teremos:

Área = 3600mm2

prof=2.5mm

Lt

d) Como a área de um retângulo é base x altura, sendo a altura =2.5mm e a área=3600mm2 podemos achar o valor da base que é Lt.

Como Lt = St / p = 1440mm que é o mesmo valor achado pelo método tradicional. Usando os mesmos parâmetros do método tradicional, podemos concluir que o tempo será o mesmo.

Obs.: As considerações para os cálculos de Tu, Tr e T acab. são as mesmas.

A grande vantagem deste método é:

  • não precisar calcular cada comprimento “ L “ que a ferramenta percorre;

  • quanto mais complexa for a geometria do perfil, mais difícil será o cálculo do somatório dos valores de “ L “ usando o método tradicional e mais conveniente o uso do método aqui proposto;

  • caso o perfil não seja composto unicamente de figuras bem definidas, poderá ser feito uma aproximação para elas, o que se perde não fará muita diferença.

Em Resumo :

A grande vantagem deste método é o de calcular o comprimento de Lt de maneira rápida, pois sabemos que esta variável é a mais difícil de se encontrar usando o método tradicional.

Prática da 1a aula

Questão ( pontos )

Usando o teorema das áreas do prof. Ezio Zerbone calcular o tempo de usinagem em um torno a CNC da figura abaixo ( Tu + Tr + T acab. ) com os seguintes dados:

Não esquecer:

  • Para transformar avanço em mm/rot para mm/min, multiplica-se o valor em mm/rot pelo número de rotações;

  • Para achar o valor de rot/min usar a fórmula N=( Vc x 1000 )/ ( 3,14 x d );

  • Considerar um diâmetro médio para cálculo da RPM de 55mm.

1 Os valores de avanço rápido variam de máquina para máquina.

Usamos 5m/min que é igual a 5000mm/min.

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