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Usinagem para Engenharia

Um curso de mecânica do corte

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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