Relatório de Usinagem (Torneamento, rosca e furação)

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<p>Guilherme Luiz Furtado</p><p>Vinícius Alves</p><p>Relatório de usinagem da peça modelo</p><p>Catanduva</p><p>09/12/2023</p><p>SUMÁRIO</p><p>1. INTRODUÇÃO .................................................................................................................. 1</p><p>2. OBJETIVOS ....................................................................................................................... 2</p><p>3. CALCULOS TÉCNICOS .................................................................................................. 3</p><p>3.1 PROFUNDIDADE DE CORTE.........................................................................................3</p><p>3.2 LARGURA DE USINAGEM.............................................................................................4</p><p>3.3 ESPESSURA DE USINAGEM..........................................................................................4</p><p>3.4 VELOCIDADE DE CORTE..............................................................................................4</p><p>3.5 FORÇA DE CORTE..........................................................................................................5</p><p>3.6 POTÊNCIA DE CORTE....................................................................................................5</p><p>4. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO EMPREGADOS ........................................................ 6</p><p>4.1 TORNEAMENTO..............................................................................................................6</p><p>4.1.1 FACEAMENTO................................................................................................................6</p><p>4.1.2 DESBASTE EXTERNO E ACABAMENTO...................................................................6</p><p>4.1.3 CANAL..............................................................................................................................7</p><p>4.2 FURAÇÃO..........................................................................................................................8</p><p>4.3 ROSCA EXTERNA............................................................................................................8</p><p>4.4 ROSCA INTERNA.............................................................................................................8</p><p>5. RESULTADOS .................................................................................................................. 9</p><p>6. CONCLUSÕES ................................................................................................................ 10</p><p>7. BIBLIOGRAFIA .............................................................................................................. 11</p><p>1</p><p>1. INTRODUÇÃO</p><p>A fabricação de produtos metálicos utiliza-se de processos que dão forma aos</p><p>metais puros ou ligas metálicas. Estes processos normalmente visam dar</p><p>dimensionamento, geometria, acabamento de superfície e entre outras características</p><p>ao metal de acordo com as especificações do produto (Kiminami; Castro; Oliveira,</p><p>2013).</p><p>Ferraresi (1970) define usinagem como operações que conferem forma,</p><p>dimensões e acabamento a peça por meio da produção de cavaco. Ainda segundo</p><p>ele, cavaco é a porção de material retirada pela ferramenta de usinagem e que é</p><p>caracterizada por ter forma geométrica irregular.</p><p>Segundo Kiminami, Castro e Oliveira (2013) o torneamento é um processo</p><p>mecânico de usinagem destinado a obtenção de superfícies por meio de revolução.</p><p>Durante o torneamento a ferramenta de corte atua em um único ponto de remoção de</p><p>cavaco da peça, onde a peça é rotacionada em torno de seu eixo longitudinal</p><p>enquanto a ferramenta avança sobre sua superfície.</p><p>A fabricação de produtos metálicos não depende exclusivamente dos processos</p><p>que dão forma ao material (usinagem). Mas também das propriedades químicas e</p><p>microestrutura do metal ou liga (Kiminami; Castro; Oliveira, 2013). Certas</p><p>propriedades podem atribuir características como dureza, tenacidade, ductilidade e</p><p>entre outras ao material.</p><p>A norma ABNT classifica o aço 1020 (com teor entre 18% e 23% de carbono) como</p><p>aço de baixa temperabilidade, excelente forjabilidade e soldabilidade. Aplicável na</p><p>indústria automobilística na produção de eixos, parafusos e entre outras peças.</p><p>Também, é considerado de baixa dureza com relação a outros aços.</p><p>2</p><p>2. OBJETIVOS</p><p>Propõe -se produzir em laboratório de usinagem uma peça metálica de revolução desenhada</p><p>pelo aluno Osnir Dias de Souza Junior e aprovada pelo professor Me. Aldo Marcel Yoshida</p><p>Rigatti. Para realizar o objetivo proposto deve -se utilizar ferramentas como o torno mecânico,</p><p>contra - pontas, brocas e entre outras disponíveis no laboratório de usinagem do IFSP</p><p>Catanduva -SP. As dimensões descritas em desenho devem ser seguidas de forma rigorosa e as</p><p>tolerâncias devem ser respeitadas, de modo que não prejudique a finalidade da peça produzida.</p><p>Figura 1 – Peça modelo</p><p>Fonte:(Aldo M. Y. Rigatti, 2023)</p><p>3</p><p>3. CALCULOS TÉCNICOS</p><p>Na seção abaixo serão apresentados os cálculos teóricos necessários para o processo de</p><p>usinagem da peça no torno mecânico. O material escolhido para usinagem é o aço 1020, com</p><p>dimensões aproximadas de 38mm de diâmetro e comprimento de 124mm. Todos os cálculos</p><p>levam em consideração a norma ABNT referente.</p><p>Figura 2 – Exemplo: Processo de torneamento</p><p>Fonte: (Kiminami; Castro; Oliveira, 2013)</p><p>Parâmetros importantes para o torneamento e suas unidades de medida comumente adotadas</p><p>durante o processo de usinagem (Figura1):</p><p>• Di: Diâmetro inicial (mm);</p><p>• Df: Diâmetro final (mm);</p><p>• Vc: Velocidade de corte (m/min);</p><p>• Vf: Velocidade de avanço (mm/min);</p><p>• N: Rotação do eixo árvore (rpm);</p><p>• Ap: Profundidade de corte (mm);</p><p>• H: espessura de usinagem (mm);</p><p>• B: largura de usinagem (mm);</p><p>• X: ângulo de posição do gume (º);</p><p>• F: Avanço da ferramenta (mm/volta).</p><p>3.1. PROFUNDIDADE DE CORTE</p><p>Para calcular a profundidade de corte (Ap), utilizou -se a fórmula:</p><p>Ap= (Di-Df)/2 [mm]</p><p>Substituindo os valores por dados coletados Di=38mm e Df=35mm, temos a seguinte</p><p>expressão:</p><p>Ap=(38-35)/2</p><p>Logo, foi calculada uma profundidade para este primeiro desbaste externo de Ap=1,5mm</p><p>4</p><p>3.2. LARGURA DE USINAGEM</p><p>Para calcular a largura de usinagem (b), utilizou -se a fórmula:</p><p>b=Ap/sen x [mm]</p><p>Substituindo os valores por dados coletados Ap=1,5mm e x=60º, temos a seguinte</p><p>expressão:</p><p>b=1,5/sen 60</p><p>(Obs.: 60º é o ângulo de posição aproximado do gume do bit de aço rápido)</p><p>Logo, foi calculada uma largura de usinagem para este primeiro desbaste externo de</p><p>b=1,73mm</p><p>3.3. ESPESSURA DE USINAGEM</p><p>Para calcular a espessura de usinagem (h), utilizou -se a fórmula:</p><p>h=f*sen x [mm]</p><p>Substituindo os valores por dados coletados f=0,35mm/volta e x=60º, temos a seguinte</p><p>expressão:</p><p>h=0,35*sen 60</p><p>Logo, foi calculado uma espessura de usinagem para este primeiro desbaste externo de</p><p>h=0,30mm</p><p>3.4. VELOCIDADE DE CORTE</p><p>Para calcular a velocidade de corte (Vc), utilizou -se a fórmula:</p><p>Vc= π*Di*n/1000 [m/min]</p><p>Ao considerar a tabela de velocidades de corte (anexo 1) e o bit de aço rápido como</p><p>ferramenta de debaste externo no material aço 1020, temos a seguinte expressão (dados:</p><p>Di=38mm e Vc=25m/min):</p><p>25=π*38*n/1000</p><p>Logo, foi calculada a rotação ideal para desbaste n = 209,41 rpm</p><p>5</p><p>3.5. FORÇA DE CORTE</p><p>Para calcular a força de corte (Fc), utilizou -se a fórmula:</p><p>Fc=Ks1*h z-1 *b [N]</p><p>Ao considerar a tabela de resistência dos aços (anexo 2) e o bit de aço rápido como</p><p>ferramenta</p><p>de desbaste externo do material aço 1020, temos a seguinte expressão (dados:</p><p>Ks1=1800N/mm2, z-1=0,83, h=0,3 e b=1,73):</p><p>Fc=1800*0,3^0,38*1,73</p><p>Logo, foi calculada uma força de corte para desbaste externo Fc=1970,72 N</p><p>3.6. POTÊNCIA DE CORTE</p><p>Para calcular a potência de corte (Pc), utilizou -se a fórmula:</p><p>Pc=Fc*Vc/60*1000 [KW]</p><p>Substituindo os valores por dados coletados Fc=1970,72N e Vc=25m/min, temos a seguinte</p><p>expressão:</p><p>Pc=1970,72*25/60*1000</p><p>Logo, foi calculada uma potência de corte para desbaste externo Pc=0,821KW ou 821 W</p><p>6</p><p>4. PROCESSOS DE FABRICAÇÃO EMPREGADOS</p><p>Os processos mecânicos empregados na fabricação da peça foram torneamento, furação,</p><p>rosqueamento externo e rosqueamento interno, respectivamente.</p><p>4.1. TORNEAMENTO</p><p>4.1.1. FACEAMENTO</p><p>Por meio de faceamento com o bit de aço rápido o material bruto com comprimento inicial</p><p>de aproximadamente l=124mm foi enquadrado no comprimento final l=120mm (figura 1). O</p><p>processo ocorreu em duas etapas com uma rotação n=200rpm.</p><p>Na primeira etapa a peça foi fixada cerca de 50mm pra fora da placa do torno e faceada em</p><p>cerca de 2mm do seu comprimento inicial em 4 passes, cada passe fez a retirada de cerca de</p><p>0,5mm do material. O processo se repetiu durante a segunda etapa, entretanto, inverteu -se o</p><p>lado de fixação do material.</p><p>Figura 3 – Faceamento com bit de aço rápido</p><p>Fonte: (Produção própria)</p><p>4.1.2. DESBATE EXTERNO E ACABAMENTO</p><p>Após o faceamento, foi feito o furo de centro com intuito de fixar a peça com o auxílio do</p><p>contra – pontas e realizar o desbaste externo. O desbaste externo ocorreu em três fases. Onde</p><p>as duas primeiras foram realizadas com o bit de aço rápido e a última com a ferramenta de metal</p><p>duro pastilhada W.</p><p>I. Fase 1: A peça foi fixada cerca de 60mm pra fora da placa do torno, em seguida,</p><p>foi desbastada a um comprimento de aproximadamente l=50mm, profundidade</p><p>Ap=1,5mm e rotação n=200rpm. Realizou -se 5 passes de 0,6mm até atingir o</p><p>diâmetro final Df=35mm;</p><p>II. Fase 2:A peça foi fixada cerca de 90mm pra fora da placa do torno com auxílio do</p><p>contra- pontas, depois desbastada a um comprimento l=70mm, profundidade</p><p>Ap=1,5mm e rotação n=200rpm. Realizou -se 5 passes de 0,6mm até atingir o</p><p>diâmetro final Df=35mm. Após, foi desbastada a um comprimento l=70mm até</p><p>7</p><p>atingir um diâmetro final Df=30mm, com Ap=2,5mm e n=250 rpm. Foram</p><p>realizados 5 passes de 1mm;</p><p>III. Fase 3: A peça fixada cerca de 90mm fora da placa do torno e contra- pontas, foi</p><p>desbastada com ferramenta de metal duro “W” a um comprimento l = 25mm,</p><p>profundidade Ap= 5mm e rotação n= 2000 rpm. Foram retirados cerca 2mm em 4</p><p>passes até atingir o diâmetro final Df=18mm;</p><p>O acabamento e todos os chanfros foram feitos com a ferramenta de metal duro, também</p><p>foram adequados os diâmetros de 15.8mm, 12mm. Manteve -se a mesma fixação e parâmetros</p><p>da fase 3, porém, foi realizada a retirada de material em um único passe.</p><p>4.1.3 CANAL</p><p>Os canais l=10mm e l=5mm foram feitos utilizando a ferramenta metal duro Bedame</p><p>(3mm). A rotação escolhida foi n=800 rpm, dividido em três passes no primeiro canal</p><p>(1=10mm) e dois passes no segundo canal (l=5mm). Em todas os passes a ferramenta recuou</p><p>até um fora da peça. A profundidade de corte total percorrido pelo Bedame foi ap=2,5mm.</p><p>4.2. FURAÇÃO</p><p>O processo de furação foi realizado no torno mecânico, utilizou – se uma broca de aço</p><p>rápido no cabeçote móvel.</p><p>Figura 4 – Furação no torno mecânico</p><p>Fonte:(Produção própria)</p><p>Foi utilizada uma broca de 5mm de aço rápido orientada pelo furo de centro a uma rotação</p><p>n=2200rpm. A perfuração l=27,5mm ocorreu em passes com recuo fora da peça.</p><p>8</p><p>4.3. ROSCA EXTERNA</p><p>A rosca externa M16 2 foi cortada em um torno mecânico com avanço automático e fim de</p><p>curso. Foi utilizado uma ferramenta de aço rápido afiada com auxílio de gabarito com grau</p><p>igual ao da rosca desejada (aprox. 60º). Dados o diâmetro inicial da rosca Di=15.8mm e o passo</p><p>P=2mm. A altura (h) do filete de rosca h= 1,23mm e o menor diâmetro da rosca Df = 14,57mm</p><p>foram calculados de acordo com a expressões:</p><p>h=0,61343*P [mm]</p><p>Df= Di – (2*h) [mm]</p><p>Foram realizados 8 passes externos na rosca (incluindo repasses em um mesmo diâmetro),</p><p>cada passo retirou cerca de 0,3mm.</p><p>4.4. ROSCA INTERNA</p><p>A rosca interna M6 1 foi feita na bancada de furação utilizando um macho rígido M6 1. A</p><p>peça foi fixada a uma morsa de bancada, onde incialmente foi passado um macho M5 1 e em</p><p>seguida o M6 1.</p><p>Figura 5 – Rosca interna na morsa</p><p>Fonte:(Produção Própria)</p><p>9</p><p>5. RESULTADOS</p><p>A peça foi usinada em um tempo aproximado de 10 horas (6 aulas), apresentou poucos</p><p>erros dimensionais e correspondeu de forma positiva a todos os testes com gabaritos.</p><p>Figura 5 – Perfil da peça usinada</p><p>Fonte: (Produção própria)</p><p>A tabela abaixo mostra as medidas principais de diâmetro desenhadas da peça modelo em</p><p>comparação com as medidas reais de usinagem:</p><p>Tabela 1 – Diâmetros usinados</p><p>Diâmetro ideal (mm) Diâmetro real (mm) Tolerância Descrição</p><p>35 34,9 +ou- 0,3 Diâmetro l = 44mm</p><p>25 24,7 nenhuma Canal l = 10mm</p><p>30 29,8 +ou- 0,2 Região entre canais</p><p>25 25,1 nenhuma Canal l = 5mm</p><p>12 12 nenhuma Alívio rosca</p><p>15,8 15,6 +ou- 0,1 Diâmetro rosca</p><p>Observa-se que o comprimento total ficou l=120,5mm, dentro da tolerância de +ou- 0,5mm,</p><p>resultando em um canal de largura l = 10,5mm (Figura 5).</p><p>10</p><p>6. CONCLUSÕES</p><p>Conclui -se que é possível fazer a usinagem da peça modelo desenhada pelo</p><p>aluno Osnir no laboratório de usinagem do IFSP Catanduva com as ferramentas</p><p>descritas acima. Espera -se que com a prática continua, o tempo de usinagem e os</p><p>erros relativos diminuam.</p><p>11</p><p>7. BIBLIOGRAFIA</p><p>KIMINAMI, Claudio Shyint; CASTRO, Walman B. de; OLIVEIRA, Marcelo F. de.</p><p>Introdução aos processos de fabricação de produtos metálicos. 1 Ed. São Paulo:</p><p>Bluncher, 2013. 236p.</p><p>FERRARESI, Dino. Fundamentos da usinagem dos metais. 1 Ed. São Paulo:</p><p>Bluncher, 1970.</p><p>Norma ABNT/DIN c22 (2003)</p><p>Disponível em:</p><p>https://www.feis.unesp.br/Home/departamentos/engenhariamecanica/maprotec/catalogo_ac</p><p>os_gerdau.pdf . Acesso em: 09/12/2023</p><p>12</p><p>Anexo 1</p><p>13</p><p>Anexo 2</p>