As Forças durante a usinagem

Forças durante a usinagem

As forças de usinagem serão consideradas agindo em direção e sentido sobre a ferramenta.

Componentes da força da usinagem

A componente da força de usinagem num plano ou numa direção qualquer é obtida mediante a projeção da força de usinagem Pu sobre esse plano ou direção isto é mediante uma decomposição ortogonal.

As componentes da força de usinagem que não são obtidas através de uma decomposição geométrica da força de usinagem Pu, e sim por intemèdio de considerações tecnológicas e físicas da formação do cavaco, devem ser definidas numa norma especial.

Componentes da força de usinagem no plano de trabalho.

Todas as componentes da orça de usinagem no plano de trabalho contribuem para a potência de usinagem.

Exemplo:

Forças de Corte: Também conhecida por força principal de corte é a projeção da orça de usinagem Pu sobre a direção de corte.

Força de avanço Pa: A força de avanço Pa é a projeção da força de usinagem Pu sobre a direção de avanço.

Força de apoio Pap: A força de apoio Pap é a projeção da força de usinagem Pu sobre a direção perpendicular á direção de avança situada no plano de trabalho.

Potências de Usinagem

As potências necessárias para a usinagem resultam como produtos das componentes da força de usinagem pelas respectivas componentes da velocidade de corte.

Variação das componentes da força de usinagem com as condições de trabalho.

A força de usinagem Pu depende de uma série de fatores:

• Material da peça

• Área da secção de corte

• Espessura da corte h

• Geometria da ferramenta e ângulo de posição

• Material de ferramenta

• Lubrificação

• Velocidade de corte

O estudo pormenorizado é feito analisando-se a influência destes fatores sobre as componentes da força de usinagem na operação de torneamento.

Geometria da Ferramenta: A influência do ângulo de saída sobre a pressão específica de corte.

Ângulo de posição x: A força principal de corte diminui com o aumento de x desde que não haja interferência da aresta lateral de corte com a superfície trabalhada da peça.

Afiação da ferramenta: O estado de afiação da ferramenta exerce notável influência sobre o valor de Ks. Dentro da faixa de desgaste admissível da ferramenta a força de corte pode chegar a valores 25% maiores.

Velocidade de corte: Verifica-se que, na faixa da velocidade de trabalho de vários metais com ferramenta de metal duro, a pressão especifica de corte diminui com o aumento da velocidade de corte.

Fluido de Corte: Somente em velocidade de corte baixas os fluidos de corte contribuem para o abaixamento da força de usinagem. Esta diminuição é tanto maior quanto mais eficiente for a penetração do fluido na zona de contato com o cavaco da ferramenta.

Rigidez da Ferramenta: Segundo ensaios de Berthold em Dresden, a rigidez da ferramenta, quando pequena, acarreta um aumento da força de usinagem.

Com relação a influência do ângulo de saída sobre o valor da pressão especifica de corte KIENZLE sugere um aumento ou diminuição de 1 a 2% de K8 para cada diminuição ou aumento de 1º do ângulo y respectivamente.

Cálculo pela ASME

Os ângulos da ferramenta empregados correspondem aos ângulos da ASME utilizados no cálculo d Ca.

Força de avanço Pa e de profundidade Pp

Vimos anteriormente que a força de profundidade Pp não toma parte ativa na determinação da potência da máquina operatriz, e que a força de avanço Pa não influi praticamente sobre o valor da potencia de usinagem Na. Porem esta força são de grande importância no projeto e na estabilidade dinâmica da máquina operatriz.

Ultimamente tem sido conduzidas várias pesquisas sobre os fatores que influem nos valores das forças Pa e Pp assim como tem sido estudadas formulas praticas que permitem determinar estas forças em função das condições de usinagem do par ferramenta-peça.

Para o caso de a=0, a formação do cavaco no trecho b1 da figura se processa num plano perpendicular à aresta de corte, tendo-se neste plano somente a força de corte Pe1 e a força de compressão Pn1

A formula de KIENZLE pode ser aplicada na determinação de Pn1, tendo-se

Pn1=Ka1 + (a. sem x) 1-2 b1

Solução

1. Cálculo da força de corte Pe

O ferro fundido Din GGL 25, com limite de resistência 25kg/mm², corresponde aproximadamente ao GG 26 da mesma norma.

Pe= 200kg

2. Cálculo da força avanço Pa

Pa= 80kg

3. Cálculo da força de profundidade Pp

Pp= Pp.Cy.Cv+Pp2+Pp3

4. Relação entre as components da força Pu

Pe:Pc:Pa= 3,2: 1,34:1

MATERIAIS PARA FERRAMENTAS

A ferramenta foi um dos primeiros instrumentos a ser utilizado pelo homen desde eras pré-históricas. Fossem feitas de pedra ou madeira, constituíam para ser humana uma espécie de suplemento à força de suas mãos e de seus braços de modo a permitir-lhe a realização de tarefas pacíficas, Lavrar a terra, cortar e conformar substâncias úteis a suas vida de modo mais eficiente e conferir-lhe maior segurança para defender-se contra o meio ambiente que lhe era, de modo geral, adverso.

Em 1898 surgiu outra importante contribuição no setor dos materiais para ferramentas, devida a FRED W. Taylor o qual juntamente