Planejamento Do Processo - Usinagem

PLANEJAMENTO DO PROCESSO USINAGEM Prof. Anselmo E. Diniz Prof. Diniz DEF/FEM/UNICAMP

Planejamento do Processo - Usinagem Planejar processos de usinagem é descrever descrever os detalhes dos passos e operações necessárias para transformar uma peça em bruto em uma peça acabada

Planejamento do Processo - Usinagem Planejar processos de usinagem é descrever descrever os detalhes dos passos e operações necessárias para transformar uma peça em bruto em uma peça acabada

Planejamento do Processo - Usinagem Informações iniciais para planejar sua fabricação: Material da peça, desenho da peça bruta, peso, número de peças a serem usinadas, desenho da peça depois da usinagem com tolerâncias dimensionais e geométricas e rugosidade

Desenho da peça em bruto

Desenho da peça pronta

Planejamento do Processo - Usinagem Fases do planejamento do processo de usinagem: 1. Escolha das superfícies de referência (ops de referência)

2. Definição da sequência de operações 3. Escolha das máquinas ferramentas para cada operação 4. Cálculo dos sobremateriais das operações e das dimensões intermediárias 5. Escolha das ferramentas, das condições de usinagem e dos instrumentos de medição

Neste curso serão abordadas as fases de 1 a 4

Planejamento do Processo - Usinagem Antes do início do planejamento – agrupar as peças – Tecnologia de Grupo

Def.: técnica para identificar e agrupar componentes similares ou relacionados por processos produtivos de modo a tirar vantagens de suas similaridades – famílias de peças com processos similares de fabricação Para fins didáticos, dividiremos os diversos tipos de peças em 3 grandes famílias  sólidos de revolução com L/D grande (eixos, pinos e varões)  sólidos de revolução com L/D pequeno (engrenagens, polias, etc.)  peças não associadas à sólidos de revolução (carcaças, blocos) •

•

•

Operações de Referência Objetivo: criar sistema de referência que vai ser usado, nas operações posteriores, para fixar e localizar a peça  Sólidos de Revolução com L/D grande

•

Operação de Faceamento e Centragem Centragem cria a superfície de referência (linha de centro) e o Faceamento cria referências p/ cotas longitudinais Máquinas: faceadora e centradora para altas séries e tornos para baixas séries (feita em 2 fixações)

Operações de Referência Cuidados no faceamento e centragem  relacionar a remoção de material com 1 ponto de referência do forjado para evitar falta de material p/ usinagem (cota A) •

 quando as peças são furadas – centragem usando chanfros calibrados feitos com brocas de precisão •

Operações de Referência  Sólidos de Revolução com L/D pequeno

•

2 opções: a) Torneamento da face e do furo em tornos

Operações de Referência b) Torneamento da face e do diâmetro externo

Operações de Referência c) Peças não associadas a sólidos de revolução - carcaças Op. de referência – fresamento das faces A e B Cotas a1 e b1 – op. de faceamento que, como consequência, obtem cota C2 Cota d1 – obtida usinando-se a parede D, tomando-se A como referência A posição da bolacha de fundição foi calculada no projeto do fundido

SOBREMETAL DE USINAGEM Def.: camada de material a ser removida de uma superfície

quando esta for usinada Muitas vezes, uma determinada superfície da peça sofre várias operações de usinagem desde seu estado bruto até as dimensões finais

Então, pode-se definir Sobremetal total (St) e sobremetal intermediário (Si)

SOBREMETAL DE USINAGEM St   ab  af   p/ superfícies externas St   af   ab p/ superfícies internas n

St    Si i 1

Si  ai 1  ai

SOBREMETAL DE USINAGEM Se sobremetal removido é muito grande – processo caro Se sobremetal for insuficiente – maior número de peças rejeitadas – consequentemente, processo também caro Sobremetal ótimo – aquele que garanta uma qualidade previamente fixada da superfície usinada a um custo de processamento mínimo Sobremetal mínimo necessário (Sn) deve compensar:

1) Espessura da camada danificada da peça em bruto 2) Erros dos diversos processos de usinagem

SOBREMETAL DE USINAGEM S i n   R maxi 1  t i 1    i 1   i  i

  li    fi   mi

Erro de localização em operação de torneamento

SOBREMETAL DE USINAGEM

Erro de fixação em operação de faceamento

SOBREMETAL DE USINAGEM

Erro de fixação em operação de usinagem entre centros

SOBREMETAL DE USINAGEM

Erro de montagem em operação de torneamento

SOBREMETAL DE USINAGEM

Tolerâncias, sobremetais e dimensões intermediárias  – operação externa

SOBREMETAL DE USINAGEM Para operações externas:

 Dm1   DM 2  Sm ' 2

T 2  T 

' 1

T 1  T 

 DM 1   Dm 2  SM 

Para não gerar refugos Em operações intermediárias, a tolerância de projeto deve ser igual à possível de ser obtida pela máquina para não aumentar o sobremetal necessário

SOBREMETAL DE USINAGEM Para operações externas (cont.) Se o processo de usinagem de 1 superfície tiver n operações de usinagem:  DM i 1

  Dm i 

SM i

 Dmi 1   DM i  Smi

SOBREMETAL DE USINAGEM

Tolerâncias, sobremetais e dimensões intermediárias – operação interna

 Dmi 1   DM i  SM i

 DM i 1   Dmi  Smi

SOBREMETAL DE USINAGEM Sobremetais nas faces

SOBREMETAL DE USINAGEM P/ operações nas faces (sentido positivo de cotagem coincide com a sequência de operações): Face A:  AM 1   Am2  Sm A

 Am1   AM 2  SM A

Face B:  Bm1   BM 2  Sm B

 BM 1   Bm2  SM B

Equações gerais:  Lmi   Lmi 1  Smi

 LM i   Lmi 1  SM i

Para sentido negativo de cotagem:

 LM i   Lm i 1  Smi

 Lmi   LM i 1  SM i

OPERAÇÕES DE USINAGEM - Sólidos de Revolução com L/D grande - eixos

1) Faceamento e centragem – em faceadoras e centradoras (alta série) ou em tornos (baixas séries) 2) Torneamento – tornos CNC

3) Corte e acabamento de dentes de engrenagens – se houver 4) Tratamento térmico- têmpera e revenimento 5) Retificação cilíndrica e de face

OPERAÇÕES DE USINAGEM - Sobremetais para operação de faceamento e centragem: Tolerância típica do faceamento: IT8

Diâmetro da barra ou forjado (mm)

Sm por face (mm)

Até 30

1,5

De 30 a 80

2,0

De 80 a 150

3,0

OPERAÇÕES DE USINAGEM - Sobremetais para operação de torneamento: Tolerância típica do torneamento: IT7

Diâmetro da barra ou forjado (mm)

Sm no raio (mm)

Até 50

0,8

De 50 a 100

1,0

De 100 a 180

1,2

OPERAÇÕES DE USINAGEM Operações de retificação – são realizadas em 2 condições distintas  após o tratamento térmico – visa dar dimensões finais à peça •

 após o torneamento e antes do tratamento térmico – em superfícies de referência para operações posteriores •

Podem ser: de face, cilíndrica externa e cilíndrica interna

OPERAÇÕES DE USINAGEM Retificação de face – necessária quando a face é usada para encosto de outra peça (rolamento, engrenagem), ou por necessidade de montagem – visa principalmente a precisão de medidas e não de rugosidade

Retificação de face com retificação cilíndrica

Retificação de face com rebolos especiais

OPERAÇÕES DE USINAGEM Sobremetal mínimo para retificação de face:

Sm  S i n  R maxi 1    i 1   i Rugosidade da operação anterior desvios de posição da operação anterior Erros de montagem da operação de retificação A parcela “t” foi removida desta equação, porque a operação anterior é,

usualmente, o tratamento térmico

OPERAÇÕES DE USINAGEM Sobremetais mínimos para operação de retificação de face Dimensão (mm)

Sm (mm)

Até 100

0,10

De 100 a 200

0,10 a 0,12

De 200 a 300

0,10 a 0,15

De 300 a 500

0,15 a 0,25

Rugosidades típicas obtidas pelas operações: Torneamento – Ra de 0,8 a 6,3 mm Fresamento – Ra de 1,6 a 6,3 mm Retificação – Ra de 0,2 a 1,6 mm

OPERAÇÕES DE USINAGEM Retificação de diâmetros externos (cilíndrica): a) Retificação transversal ou de passagem – para eixos longos

OPERAÇÕES DE USINAGEM b) Retificação em mergulho – altas séries de superfícies curtas

OPERAÇÕES DE USINAGEM Sobremetais para retificação cilíndrica: Deve sempre ser feita entre centros

2.S i n  2[ R maxi 1    i 1   i ]

OPERAÇÕES DE USINAGEM

Diâmetro do eixo [mm]

Op. Anterior

Até 30

Torneamento Retífica mole

Tratamento térmico

Comprimento do eixo [mm] Tolerância operacional [mm]

Até 100

De 100 a 200

De 200 a 500

Op. Retífica anterior

Não sim

0,2 0,25

0,2 0,25

0,25 0,30

0,12

0,025

Sim

0,12

0,12

0,15

0,04

0,025

Sobremetais mínimos no diâmetro na operação de retificação cilíndrica

OPERAÇÕES DE USINAGEM - Sólidos de Revolução com L/D pequeno

1) Torneamento – diâmetro externo, face e diâmetro interno 2) Brochamento do furo - principalmente se ele for estriado

3) Corte de dentes de engrenagem – se houver 4) Tratamento térmico 5) Acabamento da face e do furo – opção a: retificação opção b: torneamento com ferramentas muito duras

OPERAÇÕES DE USINAGEM Torneamento – operação 1 – fixação pelo furo Torneamento do diâmetro externo e da face, usualmente com a mesma ferramenta

Os sobremetais mínimos para as operações de torneamento são os mesmos utilizados para o torneamento de eixos

OPERAÇÕES DE USINAGEM Torneamento – operação 2 – torneamento da face e do furo - fixação pelo diâmetro externo 2 opções: a) torneamento do furo e da face com a mesma ferramenta

b) Torneamento do furo com 1 ferramenta e da face com outra