Fresamento. UDESC Universidade do Estado de Santa Catarina FEJ Faculdade de Engenharia de Joinville

Transcrição

1 UDESC Universidade do Estado de Santa Catarina FEJ Faculdade de Engenharia de Joinville Fresamento DEPS Departamento de Engenharia de Produção e Sistemas

2 Visão sistêmica de um processo de usinagem Aplicação tarefa tipo de peça (geometria para fixação) superfície: material em bruto superfície: resultado desejado (superfície = geometria + acabamento) tipo de operação objetivo (desbaste, acabamento) fenômeno físico (grandezas, movimentos, calor,...) Dispositivo fixação Operador fenômeno físico / mecanismo Parâmetros do processo fixa / verifica a peça / ferramenta / dispositivos, aciona / programa / ajusta a máquina Dispositivo medição Ferramenta material geometria acabamento Dispositivo fixação Máquina tipos / partes movimentos acionamentos potência

3 Fresamento - assuntos Fenômeno Aplicações Ferramentas Máquinas Dispositivos Parâmetros

4 Fresamento - assuntos Fenômeno Combinação de 2 movimentos: rotação da ferramenta e movimento da mesa Aplicações Ferramentas Máquinas Dispositivos Parâmetros

5 Fresamento concordante Fonte: CIMM

6 Fresamento discordante Fonte: CIMM

7 Fresamento fenômeno Discordante X Concordante Espessura de corte (h d ) Esforço da ferramenta Operação (para um dente) Problemas gerados Concordante Diminui gradualmente Penetração é feita com h d máximo (reduz vida da ferramenta) Forças verticais sempre empurram peça para a mesa Resultante de forças horizontais variável: vibrações Vibrações (soluções: diminuir folga do fuso/porca ou usar fuso de esferas) Discordante Aumenta gradualmente Aresta forçada contra a peça (atrito excessivo) Produz deformação inicial (ao invés de cavaco) Feito contra superfície encruada (dente anterior) Início da operação - forças verticais empurram peça contra a mesa Final da operação dente tenta arrancar peça da mesa Vibrações Prejudica acabamento superficial e tolerâncias

8 Fresamento fenômeno Discordante X Concordante

9 Fresamento frontal Fonte: CIMM

10 Fresamento - assuntos Fenômeno Aplicações Ferramentas Máquinas Dispositivos Parâmetros

11 Fresamento - Aplicações Usinagem de superfícies planas Usinagem de superfícies côncavas e convexas Usinagem de rasgos e canais Usinagem de ranhuras retas ou em T Usinagem de perfis em ângulo (ex: rabos de andorinha) Usinagem de superfícies complexas

12 Fresamento exemplos de superfícies 1. Fresa de facear 2. Fresa com ângulo de 90º 3 e 4. Fresa de frontal de topo ou fresas cilíndricas de disco 5. Fresa cilíndrica helicoidal com arestas longas ou fresa de topo com corte lateral

13 Fresamento exemplos de superfícies 6. Fresa frontal de topo com arestas até o centro 7. Fresas de forma ou fresas de topo com arestas redondas 8. Fresa cilíndrica de disco 9. Fresa de facear com ângulo coincidente ao do perfil

14 Fresamento exemplos de superfície

15 Fresamento exemplos de superfície

16 Fresamento - assuntos Fenômeno Aplicações Ferramentas Máquinas Dispositivos Parâmetros

17 Fresamento - ferramentas Fresas de perfil constante Fresas planas Fresas angulares Fresas para rasgos Fresas de dentes postiços Fresas para desbaste

18 Fresamento ferramentas - classificação PELA GEOMETRIA: De perfil constante Planas Angulares Cilíndricas e de Disco Fresas de dentes postiços PELA APLICAÇÃO: De topo (frontal) Tangencial (concordante e discordante) Para rasgos/canais Para desbaste

19 Fresas de perfil constante Aplicação Superfícies e Canais côncavos ou convexos Gerar engrenagens

20 Fresas planas Cilíndrica Aplicação Superfícies planas, rasgos e canais

21 Fresas angulares Aplicação Perfis em ângulos (rasgos prismáticos e encaixes tipo rabo-de-andorinha)

22 Fresas para rasgos de topo Aplicação Rasgos de chavetas e ranhuras retas ou em perfil T

23 Fresamento ferramentas fresas de dentes postiços Aplicação Uso de pastilhas

24 Fresas para desbaste Seccionamento do dente propicia maior remoção de material Aplicação Desbaste de grande quantidade de material

25 Fresamento - assuntos Fenômeno Aplicações Ferramentas Máquinas Dispositivos Parâmetros

26 Fresamento - máquinas Fresadora horizontal Fresadora vertical Fresadora universal Fresadora copiadora Fresadora pantógrafo

27 Fresadora horizontal Características: Eixo árvore paralelo à mesa

28 Fresadora vertical Características: Eixo árvore perpendicular à mesa

29 Fresadora universal Características: Possui 2 eixos (horizontal e vertical)

30 Fresadoras copiadora Características: Possuem 2 cabeçotes (apalpador e usinagem) Copiam um modelo

31 Fresadoras pantógrafo Características: Possuem 2 cabeçotes (apalpador e usinagem) Copiam um modelo Depende da habilidade do operador

32 Fresamento - assuntos Fenômeno Aplicações Ferramentas Máquinas Dispositivos Parâmetros

33 Fresamento - dispositivos Dispositivos para fixação da peça Dispositivos para fixação da fresa

34 Dispositivos para fixação da peça morsa aparelho divisor mesa cantoneira

35 Dispositivos para fixação da fresa mandril com furo rosqueado mandril para fresas de haste cônica eixo porta-fresas (longo)

36 Dispositivos para fixação da fresa eixo porta-fresas curto mandril porta-pinças

37 Fresamento - assuntos Fenômeno Aplicações Ferramentas Máquinas Dispositivos Parâmetros

38 Parâmetros do processo máquina dimensões potência rigidez movimentos limita condições econômicas determina limita mecanismo de formação do cavaco determina tarefa formato material acabamento velocidade de corte velocidade de avanço profundidade de corte determina determina ferramenta geometria material vida limita

39 Variáveis e parâmetros de corte Parâmetros do movimento: freqüência de rotação (n) [rpm] avanço por revolução (f) [mm] Parâmetros da ferramenta: diâmetro da ferramenta (D) [mm] número de dentes (z) avanço por dente (f z ) [mm] velocidade de avanço (v f ) [mm/min] velocidade de corte (v c ) [m/min] Parâmetros de corte: profundidade de corte (a p ) [mm] penetração de trabalho (a e ) [mm] tempo de corte (t c ) [min] taxa de remoção de material (Q) [mm 3 /min]

40 Velocidade de avanço (vf), Velocidade de corte (vc) e Rotação (n)

41 Profundidade de corte (a p ) e penetração de trabalho (a e )

42 Diferenças entre profundidade de corte e penetração de trabalho Fonte: CIMM

43 Fresamento Frontal simétrico X assimétrico

44 Fresamento frontal simétrico ϕ o = ângulo de contato ou abraçamento Fresamento de rasgo ou canal: a e =D; ϕ o = 180º; h Dmax = f z Peça Fresa D Comum com fresas de topo: a e <D; sem(ϕ o /2)= a e /D; h Dmax = f z D CARACTERÍSTICAS: Corte sobre o eixo de simetria da peça Menor contato aresta-peça Maior vida da ferramenta (possibilidade)

45 Fresamento frontal assimétrico Fresamento com fresas de topo: a e <D; h Dmin 0; h Dmax = f z Peça Fresa D D CARACTERÍSTICAS: Corte fora do eixo de simetria da peça Vantajoso quando D é maior que a largura da peça Maior número de dentes no corte (menores esforços)

46 Avanço por dente (fz)

47 Avanço por revolução (f)

48 Espessura média de corte (h m )

49 Cálculo da velocidade de avanço Fonte: CIMM

50 Cálculo da velocidade de corte Fonte: CIMM

51 Cálculo do tempo de corte e da taxa de remoção de material Taxa de remoção de material Q = ap ae v f [mm 3 /min] Tempo de corte : tc L = = L V f = L f n [s] distância percorrida pela ferramenta

52 Cuidados no fresamento frontal O choque fresa-peça não deve se dar com h=0 cavaco início fino Em fresas com pastilhas de metal duro, o contato inicial deve se dar na posição U do cavaco a ser formado reduz choques O centro da fresa deve estar situado dentro da largura (a e ) da peça favorece contato entre aresta cortante e a peça A espessura de corte (h) deve ser a menor possível na saída do corte evita rebarbas

53 Cuidados gerais espessura (h) deve ser mínima na saída do corte

54 Parâmetros do processo ângulo de posição (χ r ) em fresas de facear χ r = 90º somente quando necessário, pois: dificulta saída do cavaco esforços (radiais) resultam num esforço desfavorável no eixo-árvore ponta das arestas cortantes mais frágeis χ r = 75º 1ª escolha χ r = 60º preferida em cortes mais pesados χ r = 45º

55 Número de dentes (fatores de escolha e recomendações) Fresa de passo grande gera menor potência: Avanço por dente maior hm maior Material da peça: Cavacos longos exigem maior espaço entre dentes Tamanho da peça: 2 dentes na peça ao menos Melhores acabamentos: Menores avanço por dente Maiores número de dentes Recomendações: Passo grande (poucos dentes): Aço (desbaste e semiacabamento) ou onde há tendência à vibrações Passo pequeno (muitos dentes) Alta taxa de remoção de cavaco Para ferro fundido (cavacos pequenos) e aços (desbaste leve e acabamento) Passo extra pequeno Altas velocidades de avanço Ferro fundido (corte interrompido), aços (acabamento) e ligas de titânio (baixas velocidade de corte)

56 Parâmetros do processo forças no fresamento Índices utilizados para forças: c : direção principal de corte f : para a direção de avanço p : para a direção passiva (perpendicular ao plano de trabalho Pf) Força de Corte (Fc) Mesmo sentido e direção de vc responsável pela maior parte da potência de corte A Força de avanço (Ff) mesmo sentido e direção de vf maior responsável pela deflexão da ferramenta A Força passiva (Fp) perpendicular ao plano de trabalho Pf (Fc X Ff)

57 Cálculo da potência de corte e do rendimento Potência de corte P c = Fc vc [W] Rendimento η = P P c a 100 [%]

58 Parâmetros do processo tolerâncias Fatores: Rigidez da peça Acuracidade e rigidez da máquina Acuracidade e precisão do sistema de fixação da peça Qualidade da ferramenta de corte Valores: Tolerâncias (com todas os fatores favoráveis): ±0,0005in (±0,0127mm) Planicidade: ±0,001 in/ft (±0,083 mm/m) Tolerâncias Prováveis: ±0,001 a ±0,002 in (±0,0254 a ± 0,0508 mm) Rugosidade: Teórica: R Real > Teórica maxteor = 2 fz 4D