SEM 0534 Processos de Fabricação Mecânica. Professor: Renato Goulart Jasinevicius

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1 SEM 0534 Processos de abricação Mecânica Professor: Renato Goulart Jasinevicius

2 Processos de abricação Mecânica Aula 5 orças de corte

3 ORÇAS E POTÊNCIAS DE CORTE orça de usinagem u é a força total que atua sobre uma cunha cortante durante a usinagem Componentes da força de usinagem estão contidas : No plano de trabalho; No plano efetivo de referência.

4 ORÇAS E POTÊNCIAS DE CORTE u

5 ORÇAS E POTÊNCIAS DE CORTE

6 orças de Usinagem A força de usinagem (u) é decomposta em uma componente que está no plano de trabalho: orça ativa (t): é a projeção da força de usinagem u sobre o plano de trabalho. em uma componente perpendicular ao plano de trabalho chamada de orça passiva ou força de profundidade: orça passiva (p): é a projeção da força de usinagem u sobre a direção perpendicular a direção de avanço, situada no plano de trabalho. E

7 orças de Usinagem As componentes da orça Ativa contribuem para a potência de usinagem, pois estão no plano de trabalho: orça de corte (c): é a projeção da força de usinagem u sobre a direção do corte (dada pela velocidade de corte). orça de avanço (f): é a projeção da força de usinagem u sobre a direção do avanço. orça de apoio (ap): é a projeção da força de usinagem u sobre a direção perpendicular a direção de avanço, situada no plano de trabalho.

8 orças de Usinagem Entre a força ativa t, a força de apoio ap e a força de avanço f vale a relação Logo, t ap f (1) ap t f ()

9 orças de Usinagem Para ângulo * da direção do avanço = 90 o ap = c t c f (3) c t f (4) * ÂNGULO ENTRE A DIREÇÃO DE CORTE E DIREÇÃO DE AVANÇO

10 orças de Usinagem orça efetiva de corte e: é a projeção da força de usinagem u sobre a direção efetiva de corte. orça Passiva ou de profundidade (p): é a projeção da força de usinagem u sobre a direção efetiva de corte. (não contribui para Potência) (5) Substituindo t pelo seu valor dado na eq. 1 temos p p u Somente nos casos de = 90 o (p.e., torneamento)vale a relação f ap t f (6)

11 orças de Usinagem Somente nos casos de = 90 o (p.e., torneamento)vale a relação p u c f (7) orça de compressão n: é a projeção da força de usinagem u sobre uma direção perpendicular à superfície principal de corte. * Importância do estudo do comportamento das forças passivas está relacionada a resposta elástica do material da peça e da ferramenta durante o corte e isso pode implicar na dificuldade de obtenção de tolerâncias de forma e dimensão apertadas

12 orças de Usinagem A força de usinagem depende de diversos atores: Material da peça Área da seção de corte Espessura de corte h Geometria da ferramenta e ângulo de posição Estado de afiação da ferramenta Material da ferramenta Lubrificação Velocidade de corte

13 Influência da Geometria nas orças de corte

14 Potência de Corte Potência de Corte Pc é o produto da força de corte com a velocidade de corte v (igura) Para c e v em mm/min tem-se P c c Vc 6075 (CV- cavalo vapor) (8) Potência de avanço Pa é o produto da força de avanço com a velocidade de avanço va (igura) P a a V f (CV) (9)

15 Potência de Corte Potência efetiva de corte Pe: é o produto da força efetiva de corte e pela velocidade efetiva de corte ve (igura). É portanto igual à soma das potências de corte e avanço Pe = Pc + Pa (10) Para e em kgf* e ve em m/min tem-se P e e ve 6075 (CV) (11)

16 Potência de Corte Relação entre a potência de corte e de avanço (de 8 e 9) P P c a c v 1000 va a (1) Torneamento: Para operação de torneamento resulta : Onde: P P c a c a d n f n d = diâmetro da peça, em mm f = avanço, em mm/volta n = rotação, em r.p.m. (13)

17 Potência de Corte Aproximadamente tem-se no torneamento c 4.5 a e tomando-se por exemplo d = 50 mm e f = 1mm/volta resulta Pc P a 50 4, (14) Observação: orças são calculadas em dan 1 CV ~ 0,746 kw

18 Potência de Corte resamento: Na operação de fresamento com fresas cilíndricas tangenciais temos aproximadamente as relações médias Substituindo em (1) tem-se a 1. c va 5 v Pc P a , 5 (15)

19 Potência de Corte Potência fornecida pelo motor P m Pc (16) onde η é o rendimento da máquina operatriz, igual a 60 a 80%. No caso de haver um motor para cada movimento, o cálculo parcelado das potências fornecidas pelos motores pode ser realizado com um rendimento maior.

20 CÁLCULO DA PRESSÃO ESPECÍICA DE CORTE Existem diversos métos para estimar a pressão específica de corte Taylor: k s f ap 0.07 para oo cinzento k s f ap 0.07 para oo branco k s 00 f 0.07 para aço doce

21 CÁLCULO DA PRESSÃO ESPECÍICA DE CORTE ASME k s C f onde Ca = constante do material f = avanço n = 0. para aço e 0.3 para ferro fundido Tabela V.3 p (aço rápido-18% W, 4% Cr, 1% V). Para = 60o = 8o e = 6o. a n

22 CÁLCULO DA PRESSÃO ESPECÍICA DE CORTE AW (Ausschuss für Wirtshftiche ertigung) Associação de Produção econômica - Alemanha k s f C w onde C w = constante do material f = avanço Tabela V.3 para = 45 o

23 CÁLCULO DA PRESSÃO ESPECÍICA DE CORTE

24 CÁLCULO DA PRESSÃO ESPECÍICA DE CORTE KORNENBERG: k s f ps C ap qs C ks G 5 fs s gs G = ap/f = índice de esbeltez s= área da seção de corte C, Cks, ps, qs, gs e fs são constantes que dependem do material da peça e da ferramenta Gráficos 5.7 (p.180), 5.8(p.181), 5.9 (p.181) e 5.30 (p.18) ERRARESI - fornecem os valores de Cks, 1 e para aços e ferros fundidos

25 CÁLCULO DA PRESSÃO ESPECÍICA DE CORTE KORNENBERG Gráficos 5.7 (p.180), 5.8(p.181), 5.9 (p.181) e 5.30 (p.18) ERRARESI - fornecem os valores de Cks, 1 e SEGUNDO AS SEGUINTES ÓRMULAS: AÇO oo 1 s G 5 (1 fs) gs (0.803) 1 s 5 G s 5 G 0.10

26 CÁLCULO DA PRESSÃO ESPECÍICA DE CORTE 3 15º

27 CÁLCULO DA PRESSÃO ESPECÍICA DE CORTE

28 CÁLCULO DA PRESSÃO ESPECÍICA DE CORTE ator de correção 1,90 p.18 erraresi,4 1,06 ator de correção 1 p.181 erraresi 7,14

29 CÁLCULO DA PRESSÃO ESPECÍICA DE CORTE Kienzle A Tabela V4 apresenta os valores de k s1 e 1-z dos materiais ensaiados por Kienzle. b h k b h k z s s c 1 1 z s s h K K 1

30 CÁLCULO DA PRESSÃO ESPECÍICA DE CORTE Kienzle Log Ks = log K s1 z log h Logo: K h s1 Ks z 9/4/014 c k s h b k s1 h 1z b

31 CÁLCULO DA PRESSÃO ESPECÍICA DE CORTE Kienzle 9/4/014

32 CÁLCULO DA PRESSÃO ESPECÍICA DE CORTE Kienzle 9/4/014

33 CÁLCULO DA PRESSÃO ESPECÍICA DE CORTE Aço 1045: k s1 = 05 kgf/mm, 1-z = 0,899 (a p =,5 mm, f = 0,5 mm/rev ) Ângulo de posição seno () h (mm) h 1-z b (mm) Área de corte (mm ) c (N) 10 0,174 0,087 0,111 14,368 1, ,59 0,19 0,159 9,65 1, ,500 0,50 0,88 5,000 1, ,707 0,354 0,393 3,536 1, ,000 0,500 0,536,500 1, /4/014

34 CÁLCULO DA PRESSÃO ESPECÍICA DE CORTE As condições de ensaio foram as seguintes: Velocidade de corte variando de 90 a 15 m/min Espessura de corte variando de 0.1 a 1.4 mm (extrapolação permissível até h = 0.05 mm e h =.5 mm) erramenta de MD sem fluido de corte Geometria ferramenta da o b o o l o e o o r (mm) Usinagem de aço Usinagem de ferro fundido erramenta afiada (para ferramentas com desgaste, no fim da vida, considerar um aumento de k s1 até 30%)

35 CÁLCULO DA PRESSÃO ESPECÍICA DE CORTE

36 Exemplo Numérico: Pretende-se tornear um eixo de aço ABNT 1035, de diâmetro 100 mm, profundidade de usinagem ap = 4 mm, avanço f = 0,56 mm/rev, rotação n = 30 rpm. Para tanto empregou-se uma ferramenta de metal duro P0 de características geométricas = 60º, = 6º, = 15º, λ = 0 o, r = 0,5 mm. Calcular a força e a potência de corte segundo: a) ASME, b) AW, c) Kronemberg e d) Kienzle

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