Usinagem para Engenharia
Anna Carla Araujo, Adriane Lopes Mougo e Fábio de Oliveira Campos
- I Tecnologia de usinagem
- 1 Introdução
- 1.1 Classificação dos processos de fabricação
- 1.2 Processos de usinagem convencional
- 1.3 Usinagem não-convencional
- 1.3.1 Usinagem por ultrassom
- 1.3.2 Usinagem por jato de alta pressão
- 1.3.3 Usinagem por eletroerosão (EDM)
- 1.3.4 Usinagem com feixes
- 1.3.5 Usinagem eletroquímica e química
- 1.4 Fatores relevantes no corte por usinagem
- 1.5 Perguntas de fixação
- 2 Usinagem convencional
- 2.1 Cinemática da usinagem
- 2.1.1 Movimentos e direções de usinagem
- 2.1.2 Velocidades de usinagem
- 2.1.3 Avanço e profundidade de corte
- 2.2 Processos de usinagem de geometria definida
- 2.2.1 Aplainamento
- 2.2.2 Brochamento
- 2.2.3 Serramento
- 2.2.4 Torneamento
- Torneamento cilíndrico externo e interno
- Faceamento e Sangramento: velocidade de avanço na direção radial
- Torneamento cônico
- 2.2.5 Fresamento
- 2.2.6 Furação
- 2.2.7 Alargamento, escareamento e rosqueamento
- 2.3 Usinagem convencional por abrasão
- 2.4 Taxa de remoção de material
- 2.5 Exercícios
- 3 Geometria do cavaco
- 3.1 Referenciais em usinagem
- 3.1.1 Referencial fixo na máquina-ferramenta
- 3.1.2 Referencial móvel definido com origem na ferramenta
- 3.1.3 Referencial local segundo a aresta de corte e a superfície de saída
- 3.1.4 Relação entre os referenciais da ferramenta e da superfície de saída
- 3.2 Análise da geometria do cavaco no torneamento
- 3.3 Análise da geometria do cavaco na furação
- 3.4 Análise da geometria do cavaco no fresamento
- 3.4.1 Fresamento frontal de faceamento
- 3.4.2 Fresamento frontal de topo
- 3.5 Exercícios
- 4 Máquinas operatrizes e ferramentas
- 4.1 Máquinas-ferramentas
- 4.1.1 Elementos da máquina-ferramenta
- 4.1.2 Principais máquinas operatrizes
- 4.2 Aplicação do fluido de corte
- 4.3 Comando Numérico - CNC
- 4.3.1 Sistema de coordenadas e ponto zero da peça
- 4.3.2 Programação ISO CNC
- 4.4 Precisão dimensional na máquina-ferramenta
- 4.5 Sistemas de fixação e localização da peça
- 4.6 Fixação e tipos de ferramentas
- 4.7 Exercícios
- 5 Materiais para ferramentas
- 5.1 Como escolher a ferramenta e o material da ferramenta?
- 5.2 Aço ferramenta (aço endurecido)
- 5.3 Aço Rápido (HSS)
- 5.4 Metal Duro
- 5.5 Ferramentas em Cerâmica
- 5.6 Nitreto cúbico de boro - CBN
- 5.7 Diamante Policristalino - PCD
- 5.8 Recobrimento de Ferramentas
- 5.9 Ferramentas de retificação
- 5.10 Perguntas de fixação
- II Mecânica do corte
- 6 Tensões mecânicas no material usinado
- 6.1 Modelagem dos processos de usinagem
- 6.2 Comportamento mecânico dos materiais
- 6.2.1 Tensão, deformação e taxa de deformação
- 6.2.2 Critérios de plasticidade
- 6.2.3 Equações constitutivas considerando taxa de deformação e temperatura
- Modelo de Oxley
- Modelo de Johnson-Cook
- Modelo de Zerilli-Armstrong
- 6.3 Regiões de deformações plásticas no cavaco
- 6.4 Tensões em usinagem considerando o corte ortogonal
- 6.4.1 Tensões no plano de cisalhamento
- 6.4.2 Relação entre as velocidades e a espessura do cavaco
- 6.4.3 Tensões no contato cavaco-ferramenta
- 6.4.4 Cavacos contínuos e descontínuos
- 6.5 Exercícios
- 7 Força e potência de usinagem
- 7.1 Força de usinagem e força de corte
- 7.2 Modelo de força de usinagem de Merchant
- 7.2.1 Componentes da força de usinagem no plano de trabalho
- 7.2.2 Círculo de \textit {Merchant e suas relações trigonométricas
- 7.2.3 Força específica
- 7.2.4 Potência de corte
- 7.2.5 Determinação do ângulo de cisalhamento
- 7.3 Aplicação do modelo ortogonal nos processos de usinagem
- 7.3.1 Força de usinagem no torneamento cilíndrico externo
- 7.3.2 Força de usinagem no fresamento de topo
- 7.4 Modelos mecanísticos para força de usinagem
- 7.5 Força de usinagem em ferramenta multicortante
- 7.6 Força de usinagem considerando vibrações causadas pelo corte
- 7.7 Exercícios
- 8 Temperatura na usinagem
- 8.1 Geração de calor na usinagem
- 8.2 Equação de governo e condições de contorno
- 8.3 Modelo analítico simplificado
- 8.3.1 Cálculo da temperatura no plano de cisalhamento
- 8.3.2 Temperatura na região secundária
- 8.4 Exercícios
- III Processo de usinagem
- 9 Superfície usinada
- 9.1 Superfície e subsuperfície
- 9.1.1 Camadas da superfície
- 9.1.2 Integridade de superfície
- 9.2 Textura da Superfície
- 9.2.1 Perfis da textura de superfície
- 9.2.2 Filtros aplicados ao perfil bruto para medir rugosidade e ondulação
- 9.2.3 Parâmetros derivados do perfil de rugosidade
- 9.2.4 Valores típicos de rugosidade nos processos de usinagem
- 9.2.5 Previsão teórica dos parâmetros de rugosidade de superfícies usinadas
- 9.3 Rebarbas na peça usinada
- 9.3.1 Formação de rebarba
- 9.3.2 Localização da rebarba nos processos de geometria definida
- 9.3.3 Principais parâmetros que influenciam a formação da rebarba
- 9.4 Tensões residuais na superfície usinada
- 9.4.1 Conceito de tensões residuais
- 9.4.2 Tensões residuais no modelo de corte ortogonal
- 9.4.3 Principais parâmetros que influenciam as tensões residuais em usinagem
- 9.5 Perguntas de fixação e exercícios
- 10 Desgaste e vida de ferramentas
- 10.1 Mecanismos de Desgaste e Falha
- 10.2 Vida da Ferramenta
- 10.2.1 Falhas Catastróficas
- 10.2.2 Identificação das regiões de desgaste
- 10.2.3 Critérios de fim de vida da ferramenta
- 10.2.4 Equação de Taylor para a vida da ferramenta
- 10.2.5 Fatores que influenciam a vida da ferramenta
- 10.3 Medida e monitoramento do desgaste
- 10.4 Perguntas de fixação e exercícios
- 11 Usinabilidade
- 11.1 Critérios de usinabilidade
- 11.1.1 Vida da ferramenta como critério de usinabilidade
- Ensaios de longa duração
- Ensaio de curta duração
- 11.1.2 Força de corte como critério de usinabilidade
- 11.1.3 Rugosidade da peça como critério de usinabilidade
- 11.1.4 Morfologia do cavaco como critério de usinabilidade
- 11.2 Influências na usinabilidade
- 11.2.1 Efeitos do material de trabalho na usinabilidade
- 11.2.2 Efeitos da ferramenta de corte na usinabilidade
- 11.2.3 Efeitos das condições de corte na usinabilidade
- 11.2.4 Efeitos da máquina-ferramenta e do processo de usinagem
- 11.3 Condições econômicas de usinagem
- 11.3.1 Velocidade de corte de máxima produção
- 11.3.2 Velocidade de corte de mínimo custo
- 11.3.3 Intervalo de máxima eficiência
- 11.4 Perguntas de fixação e exercícios
- 12 Microusinagem mecânica
- 12.1 Escala na microusinagem
- 12.2 Processos e ferramentas de microusinagem
- 12.3 Efeito de escala
- 12.3.1 Relação entre $r_e$ e $h$
- 12.3.2 Influência da microestrutura da peça
- 12.3.3 Caracterização de nanoidentação
- 12.4 Força de corte na microusinagem
- 12.5 Superfície produzida por microusinagem
- 12.6 Máquinas-ferramenta
- 13 Monitoramento da usinagem
- 13.1 Sistemas de monitoramento de usinagem
- 13.2 Monitoramento e aquisição de sinais em tempo real
- 13.3 Equipamentos de medição em usinagem
- 13.3.1 Potência consumida e corrente elétrica
- Wattímetro
- Sinais obtidos na porta de comunicação da máquina CNC
- 13.3.2 Força de usinagem e torque
- 13.3.3 Emissão acústica
- 13.3.4 Temperatura
- 13.3.5 Topografia de superfície
- Perfilômetros e rugosímetros com contato
- Perfilômetros e rugosímetros ópticos
- Microscópios digitais de escaneamento 3D
- Rugosidade de superfícies usinadas
- 13.3.6 Tensão residual
- 13.3.7 Desgaste da ferramenta por medição indireta
- 13.4 Análise de rebarbas e cavacos
- 13.4.1 Avaliação das rebarbas
- 13.4.2 Morfologia do cavaco
- 13.5 Planejamento de Experimentos
- 13.5.1 Conceitos básicos
- 13.5.2 Definições
- 13.5.3 Recomendações para a realização de testes
- 13.5.4 Tipos de planejamento de experimentos
- 13.5.5 Planejamento de experimentos com um fator
- 13.5.6 Planejamento fatorial completo
- 13.5.7 Análise de Variância
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