PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO GRANDE DO SUL
FACULDADE DE ENGENHARIA
MÁQUINAS FERRAMENTA
FRESADORA
Carlos Machado
Cláudio Fagundes
José Antônio
Matheus Vinícius de Freitas
Porto Alegre, abril de 2010
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trabalho fresamento 02, Trabalhos de Engenharia Mecânica
trabalho sobe preocesso de fresamento
Tipologia: Trabalhos
2010
1 / 13
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PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO GRANDE DO SUL
FACULDADE DE ENGENHARIA
MÁQUINAS FERRAMENTA
FRESADORA
Carlos Machado
Cláudio Fagundes
José Antônio
Matheus Vinícius de Freitas
Porto Alegre, abril de 2010
1. Introdução
O objetivo principal deste trabalho é apresentar uma visão geral de uma operação de usinagem muito utilizada atualmente, o fresamento. São abordados tópicos como a máquina ferramenta utilizada e suas partes, ferramentas de corte necessárias, métodos de fresamento e variáveis e parâmetros de corte que devem ser observados para a correta realização desse tipo de usinagem. Dedicou-se também um capítulo inteiro ao cabeçote divisor, equipamento este pertencente exclusivamente a esta máquina ferramenta e indispensável na confeção de engrenagens, devendo-se a estes fatores toda sua importância para a indústria metal-mecânica da atualidade.
2.1. Partes de uma Fresadora Universal
A fresadora universal foi o primeiro tipo de fresadora inventado, de onde derivou-se todos os outros tipos de fresadora, ou seja, conforme o surgimento de aplicações específicas, adaptou-se a fresadora universal a tais necessidades. É ainda a mais utilizada na prática pela indústria, visto seu custo relativamente baixo, se comparado a tecnologia CNC, e sua ampla variedade de aplicações, quando comparado com a fresadora vertical ou horizontal por exemplo. Por tais motivos, não se faz necessário o detalhamento de todos os tipos de fresadoras existentes.
2.1.1. Sistema de suporte É responsável pela sustentação de todas as partes da máquina. É constituído pela base e pela coluna.
2.1.2. Sistema de acionamento principal A função deste subsistema é proporcionar o giro da ferramenta com diferentes velocidades. Como principais constituintes temos o motor de acionamento, polias, correias, eixos e engrenagens para transmissão de movimentos.
2.1.3. Sistema de fixação e movimentação da peça É responsável pela fixação e movimentação da peça a ser usinada. É constituído pela mesa, sela e consolo.
2.1.4. Sistema de avanço Tem a finalidade de proporcionar o movimento automático da peça com diferentes velocidades. Seus principais componentes são o motor e as engrenagens.
2.1.5. Sistema de fixação e movimentação da ferramenta
Tem a função de fixar e movimentar a ferramenta. É constituído pelo eixo árvore e mandril.
3. O Cabeçote Divisor
O aparelho divisor é um acessório da fresadora que permite fazer as divisões dos dentes das engrenagens. Permite também fazer furos ou rasgos em outros tipos de peças, além de possibilitar a fresagem de ranhuras e dentes helicoidais. Normalmente o aparelho divisor é composto por uma coroa com 40 ou 60 dentes; três discos divisores que contêm várias séries de furos e uma manivela para fixar a posição desejada para a realização do trabalho. A seguir, ilustração do cabeçote divisor.
Representação esquemática do cabeçote divisor. Indispensável na confecção de engrenagens.
Conforme o número de voltas dadas na manivela e o número de furos calculado, obtém-se o número de divisões desejadas. Assim, se em uma coroa de 40 dentes, por exemplo, dermos 40 voltas na manivela, a coroa e a peça darão uma volta completa em torno de seu eixo. Porém, o número de dentes da engrenagem a ser fabricada nem sempre corresponde a uma volta completa na manivela. Dependendo da situação, você pode ter de dar mais de uma volta e também frações de volta para obter o número desejado de dentes. Por exemplo, se queremos fresar uma engrenagem com 20 dentes, o material deverá ser girado 1/20 de volta, para a fresagem de cada dente. Então, se o aparelho divisor tem uma coroa de 40 dentes, em vez de dar 40 voltas na manivela, será necessário dar 40/20 de voltas. Isso significa 2 voltas na manivela para cada dente a ser fresado. Tendo estabelecido a relação entre o número de dentes da coroa e o número de divisões desejadas, fica fácil montar a fórmula para o cálculo do aparelho divisor:
Vejamos agora um exemplo prático de aplicação do que vimos sobre o cabeçote divisor.
Supondo que você deseje fresar uma engrenagem com 27 dentes, utilizando um aparelho divisor com coroa de 40 dentes.
Vamos aplicar a fórmula:
Você tem como resultado 1, que é a quantidade de voltas necessárias à realização do trabalho. O resto da divisão (13) representa o número de furos a serem avançados no disco divisor.
4. Métodos de Fresamento
Quanto aos métodos de fresamento temos basicamente dois tipos, o frontal e o periférico, também conhecido como tangencial, que também se divide em periférico concordante e periférico discordante, cada um com suas vantagens e desvantagens. Vejamos de maneira detalhada as características de cada um.
4.1. Fresamento periférico No fresamento periférico a superfície sob usinagem encontra-se paralela ao eixo da fresa, ou seja, em uma fresadora universal, provavelmente seu eixo estará na posição horizontal. O fresamento periférico subdivide-se ainda em concordante e discordante, de acordo com o movimento relativo entre avanço da peça e sentido de giro da ferramenta.
4.1.1. Fresamento periférico concordante No fresamento periférico dito concordante os sentidos de giro da ferramenta e avanço da peça são os mesmos, de modo que a ferramenta se comporta como se estivesse “puxando” a peça ao seu encontro.
Nesta operação a espessura do cavaco decresce durante sua formação, ou seja, no início do corte sua espessura é máxima, ao passo que diminui ao longo do movimento até que, ao final do corte, sua espessura torna-se teoricamente zero. Nota-se que o maior esforço realizado pela aresta de corte é no início do movimento, pois é quando ocorre o esmagamento do material e a tração sofrida pela superfície da peça adquire valor máximo de ruptura, iniciando-se então o corte. Vejamos a figura a seguir.
Representação esquemática de um fresamento periférico concordante.
4.1.2. Fresamento periférico discordante No fresamento periférico discordante ocorre o contrário. O sentido de giro da ferramenta e do avanço da peça são contrários, fazendo com que a ferramenta tenda a “arrancar” a peça da morsa. Nesse tipo de operação a espessura do cavaco aumenta durante o corte, pois no início do mesmo, esta tem valor teoricamente zero, não ocorrendo na verdade o corte, e sim, apenas o esmagamento do material. Como conseqüência o esforço e a tendência a vibrações na ferramenta são maiores nesse período. Note-se a figura a seguir.
Representação esquemática de um fresamento periférico discordante.
Quando comparados entre si os fresamentos concordante e discordante, observa-se que cada um apresenta vantagens e desvantagens, cabendo ao usuário optar pelo que melhor se encaixa em suas necessidades. Vantagens do fresamento concordante, quando comparado ao discordante:
- Menor desgaste da ferramenta, em conseqüência, maior vida útil;
- Melhor qualidade superficial;
- Menor potência requerida para o corte;
- A força resultante pressiona a peça conta a mesa onde está fixada, de modo a reduzir a tendência a vibrações.
Porém existem situações onde se deve preferir o fresamento discordante ao concordante:
- Quando existe folga no fuso da mesa da máquina ferramenta;
As definições, os símbolos e as unidades desses parâmetros para o fresamento são as seguintes:
5.1. Frequência de rotação (n) [rpm] É o número de voltas por unidade de tempo que a fresa dá em torno do seu eixo.
5.2. Velocidade de corte (Vc ) [m/min]
É a velocidade instantânea do ponto selecionado sobre o gume, no movimento de corte, em relação a peça. No fresamento, o movimento de corte é proporcionado pela rotação da ferramenta. A velocidade de corte é, então, uma velocidade tangencial. As grandezas relacionadas ao movimento de corte recebem o índice “c”. Um exemplo é a velocidade de corte, Vc.
Representação esquemática dos parâmetros Vc. Vf, n. 5.3. Avanço por revolução (f) [mm] No fresamento, o avanço é a distância linear percorrida por um conjunto de dentes que compõe uma ferramenta durante uma rotação completa dessa ferramenta. É medido no plano de trabalho. As grandezas relacionadas ao movimento de avanço recebem o índice “f”, como é o caso da velocidade de avanço, Vf.
5.4. Avanço por dente (fz ) [mm/dente] É a distância linear percorrida por um dente da ferramenta no intervalo em que dois dentes consecutivos entram em corte. Também é medido no plano de trabalho.
5.5. Velocidade de avanço (Vf ) [mm/min] É a velocidade instantânea do ponto selecionado sobre o gume, no movimento de avanço, em relação a peça. No fresamento, o movimento de avanço é provocado pela translação da ferramenta sobre a peça ou vice-versa. A direção da velocidade de avanço é, então, radial ao eixo da ferramenta.
Representação esquemática dos parâmetros f, fz e Vf.
5.6. Diâmetro (D) [mm] É o diâmetro da fresa.
5.7. Número de dentes (z) É o número total de dentes que a fresa contém.
5.8. Profundidade de corte (Penetração passiva) (ap ) [mm] É a quantidade que a ferramenta penetra na peça, medida perpendicularmente ao plano de trabalho (na direção do eixo da fresa). No fresamento frontal, ap corresponde à profundidade de corte e no fresamento periférico, à largura de corte.
5.9. Penetração de trabalho (ae ) [mm] É a quantidade que a ferramenta penetra na peça, medida no plano de trabalho e perpendicular à direção de avanço.
Representação esquemática dos parâmetros D, z, ap, ae.
5.10. Tempo de corte (tc ) [min] É o tempo em que a ferramenta está efetivamente em corte.
5.11. Taxa de remoção de material (Q) [mm3/min] É o volume de material usinado por unidade de tempo.
Equações que determinam o tempo de corte e a taxa de remoção de material.
6. Conclusão
De acordo com as informações apresentadas durante o trabalho, percebe-se que a fresadora é uma máquina ferramenta de funcionamento relativamente simples, bastante semelhante ao torno mecânico, capaz de executar as mais diversas operações dentro do campo da usinagem, de maneira a permitir a fabricação de peças para diferentes aplicações do setor metal-mecânico e ainda, é uma máquina ferramenta de custo relativamente baixo. Portanto justifica-se sua grande importância e presença no atual momento da industria.
7.2. Wikipédia, a enciclopédia livre, http://pt.wikipedia.org/wiki/Fresadora A Fresadora.
7.3. Biblioteca Virtual do Estudante Brasileiro, http://www.bibvirt.futuro.usp.br/index.html O Cabeçote Divisor, O Disco Divisor, Exemplo de cálculo para o Disco Divisor.