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Seleção de Operações de Usinagem. otimizar os processos de usinagem: restrições técnicas como restrições e otimização pelo aspecto econômico. Restrições consideradas: tecnológicas baseadas na teoria de usinagem; peça; material; máquina; ferramenta; usuário.

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sele o de opera es de usinagem
Seleção de Operações de Usinagem
  • otimizar os processos de usinagem: restrições técnicas como restrições e otimização pelo aspecto econômico.
  • Restrições consideradas:
    • tecnológicas baseadas na teoria de usinagem;
    • peça;
    • material;
    • máquina;
    • ferramenta;
    • usuário.
  • restrições estabelecem limites para: profundidade de corte, avanço e velocidade de corte.

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Restrições Tecnológicas
    • Com base na teoria de usinagem pode-se dizer que existem limites mínimo e máximo para os valores de : profundidade de corte, avanço e velocidade de corte.
    • Valores baixos de avanço e profundidade : retorno elástico ou abrasivo. Valores altos: desgaste de cratera.
    • Velocidade de corte: alta: desgaste por difusão, baixa: aresta postiça de corte.
    • Os limites podem ser estimados com base no material a ser usinado na ferramenta.
    • atmax, atmin, ftmax,ftmin, vtmax,vtmin.
  • Restrições relacionadas a peça
    • Deve-se considerar a rugosidade e tolerâncias dimensionais e geométricas relacionadas ao processo e aos máximos valores de avanço e profundidade de corte. asmax, fsmax.

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Restrições relacionadas ao material usinado
    • Alguns pesquisadores consideram os valores máximos de velocidade e profundidade de corte dependentes do material: ahmax, vhmax.
  • Restrições relacionadas a máquina
    • O processo de usinagem gera esforços dinâmicos que excitam a estrutura da máquina e a peça usinada como resultado em algumas situações a superfície pode ficar ondulada ou com marcas, de um modo geral recomenda-se os seguintes limites para os parâmetros: avmax 7mm , avmin 0,15 mm, fvmin 0,04mm/volta, vvmax.
  • Restrições relacionadas a ferramenta
    • Avanço acima de um determinado limite altera o mecanismo de desgaste da ferramenta o máximo avanço depende da velocidade de corte. As dimensões da ferramenta limitam a profundidade de corte. akmax, fkmax, vkmax.

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Restrições relacionadas ao usuário
    • usuários podem limitar por prática os valores de avanço, profundidade e velocidade de corte: aumax, fumax.
  • Limites
    • O valor máximo para um determinado parâmetro será o menor dos máximos e o valor mínimo será o maior dos mínimos, com isto pode-se obter: aamax,aamin, famax,famin, vamax, vamin.

Condições de Usinagem em função das especificações da peça: rugosidade e tolerâncias dimensionais e de forma

  • Efeitos da Velocidade de Corte
    • aresta principal de corte - aresta postiça - temperatura
    • aumento da velocidade melhor acabamento
    • mais importante que a velocidade são o avanço e forma da ferramenta;
    • de um modo geral peça de aço e ferramentas de metal duro de 60 m/min a 400 m/min.

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Efeito do avanço na rugosidade
    • Torneamento: f<<r ; h = f2/8r ; Ra/Rt=0,256 ;
    • f = ( 8 r Ra / 0.256 ) 0,5 ou usar tabela 8.1
    • Fresamento: de topo análogo ao torneamento mas usar avanço por aresta
    • Fresamento tangencial A=Vf/Vc Rt=h=D ( A/z)2 * 1/(48A) onde D diâmetro da fresa, z:número de arestas de corte; usar + para fresamento discordante e - para concordante.
    • fz = 0.6 z (Ra/D)0.5 para fresamento concordante.
  • Efeito da profundidade de corte
    • para acabamento de 0,15 a 0,90 mm
    • raio da ponta da ferramenta deve ser 10% da profundidade de corte, em acabamento raio limitado a 1 mm.
    • asmax = 32 Ra / BHN0,8 ou tabela 8.1

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limites operacionais e interdependentes
Limites Operacionais e Interdependentes
  • Profundidade de corte em função do avanço
    • Estimar as forças permissíveis em cada direção considerando forças que causam:
      • movimento da peça;
      • cisalhamento por torsão;
      • tensões residuais de compressão;
      • deflexão angular acima do limite;
      • excedem o torque permitido;
      • deflexão da peça ou do porta-ferramenta acima do permitido;
      • excedem a potência ou torque disponível na máquina.
    • O menor valor em cada direção será considerado na seleção dos parâmetros de usinagem

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Torneamento Fz = Cp au fv
    • Fresamento Fz = Ks a Br Fz (z/D) ; estimar Fa, Fh e Fv .
    • Pode-se calcular a máxima profundidade de corte para um determinado valor de avanço.
  • Profundidade de corte em função da operação
    • Algoritmo para determinar as profundidades de corte em desbaste, semi-acabamento e acabamento.
    • Valores elevados de profundidade de corte e avanço causam: perda da integridade superficial, elevada rugosidade, erros geométricos e outros devidos a esforços de usinagem elevados.
    • A quantidade de material que deve ser removida pelo passe final é asmin (dado na tabela 8.3) e deve ser adicionado a aamin a soma deve ser menor que asmax.

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Algorítmo para determinação das condições de usinagem operações.

1) Obtenha o valor de asmax na tabela 8.1 em função da dureza e da rugosidade.

2) Calcule an (quantidade de material a usinar) se an < asmax vá para 10 senão vá para 3.

3) Calcule asm= asmax - aamin

4) Obtenha na tab 8.3 os valores de as , procurando com maior valor de avanço que tenham o valor de asmin ou menor, a profundidade de corte correspondente é as . Dentre as opções escolha com o maior valor de as . Se as >1.33 acmin então as=1.33 acmin.

5) Calcule Pg= an -asmax .

6) Compare Pg com as. Se Pg as vá para 11 senão vá para 7.

7) Calcule Bi , neste caso pelo menos três passes são necessários. O número de passes será B=(an - as)/(1.33 acmin) , arredonde para o proximo inteiro, número de passes=Bi +semi+acabamento.

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8) Calcule a distribuição das profundidades de corte ap = (an-as)/Bi

9) Se ap acmin vá para 12 senão vá para 13.

10) a=an , f é obtido na tabela 8.1 um único passe é necessário verifique se an > asmin , fim

11) Neste caso dois passes podem ser utilizados, selecione na tab 8.3 uma coluna com profundidade de corte com valor Pg e o máximo avanço compatíveis com asmin. Q assume o valor de asmin e então: acabamento a0=aamin +Q e f é obtido na tabela 8.1 e desbaste a1=an-a0 e f é obtido na tabela 8.3. Fim.

12) Nos passes de desbaste usar a=acmin e f correspondente a famax, semi acabamento as e f tabela 8.3 e o final com asmax e f da tabela 8.1.

13) Usar a=ap e corrigir o avanço recalcular Pg=an - Bi *ap -asmax ir para 11.

  • Exemplos.

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sele o da velocidade de corte
Seleção da Velocidade de Corte
  • Antes de selecionar ferramentas e máquinas deve-se especificar os parâmetros de usinagem porque ferramentas e máquinas podem introduzir restrições artificiais.
  • Tempo de Usinagem pode ser calculado por:

T= L / (z * n * fz) = L /vf

  • Fontes para selecionar a velocidade de corte
    • manuais de usinagem: Machining Data Handbook publicado pela Machinability Data Center, Metcut Research Associate Inc., Cincinnati , Ohio. Centre Technique des Industries Mecaniques na França e na Alemanha a Universidade de Aachen desenvolveu oum banco de dados denominado INFOS.

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Classificação por Usinabilidade: grupo 1 mais difíceis, grupo 8 apresenta 100% .
    • Livros Técnicos.
    • Fabricantes de ferramentas.
    • Sistemas computadorizados : exemplo figura 9.1
  • Otimização da Velocidade de Corte
    • Da equação do tempo de usinagem pode-se inferir que quanto maior a velocidade de corte menor o tempo de usinagem , mas como a ferramenta se desgasta em algum momento ela deverá ser substituída, de acordo com F.W. Taylor que em 1907 apresentou a relação entre vc e vida da ferramenta é: vc TL n= Cv . Até hoje esta expressão é utilizada.
    • Critérios de otimização utilizados mínimo custo ou máxima produção.
    • Velocidade de corte para mínimo custo e para máxima produção.

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Aplicabilidade da velocidade de corte otimizada
    • A velocidade de corte é o fator mais importante na determinação do custo e tempo de usinagem.
    • definição de vida da ferramenta: ISO 3685 para torneamento e ISO 8688 para fresamento, baseia-se na largura média da região desgastada no flanco VB . Desgaste uniforme na região B então limite é VBB=0,3 mm, se não for uniforme então VBB=0,6 mm. A vida pode ser determinada também pela profundidade KT da cratera na superfície de saída KT = 0,06 + 0,3 * f .
    • Efeito do tamanho do lote: A vida deve ser compatível com o tamanho do lote.
    • Usinagem real de peças com ferramentas diferentes e diferentes números de peças, ver exemplo.
  • Dados para utilização da equação estendida de Taylor. Tabela 9.1 vale para ferramentas de carboneto não revestidas em torneamento ou fresamento frontal.

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