63ª Reunião Anual da SBPC

B. Engenharias - 1. Engenharia - 9. Engenharia Mecânica

MODELAGEM MATEMÁTICA DAS CONDIÇÕES SUPERFICIAIS DE UM ELEMENTO USINADO A PARTIR DO TEMPO DE TRABALHO DA FERRAMENTA DE CORTE UTILIZADA

Eder Henrique Peruch Rotea 2 Giovane Azecedo 1

1. Prof. Dr. / Orientador - Depto Técnicas Gerais de Laboratório - Colégio Técnico UFMG 2. Universidade Federal de Minas gerais

INTRODUÇÃO:

Este trabalho apresenta um estudo da relação entre a vida útil de uma ferramenta de corte com as forças de usinagem e velocidade de avanço, utilizando a abordagem indireta para medição do desgaste da ferramenta. O foco deste estudo é a modelagem matemática da rugosidade superficial do componente usinado, sendo através da medição deste parâmetro feita a análise da vida útil da ferramenta. A importância de se buscar uma formulação para as condições superficiais do componente usinado e para a determinação da vida útil da ferramenta de corte reside principalmente em se obter uma forma de otimizar o uso deste elemento sem incorrer em perdas na qualidade do componente usinado. Dessa forma busca-se aumentar a vida útil da ferramenta de corte e manter a rugosidade superficial em patamares razoáveis antes que seja necessária a substituição da ferramenta. A metodologia adotada para a obtenção da relação matemática foi desenvolvida pelos autores e se baseia na idéia de se modelar o comportamento de um conjunto ferramenta-material buscando obter o melhor desempenho possível de ambos.

METODOLOGIA:

Corpos de prova de aço ABNT 1045 foram submetidos a um processo de faceamento em torno mecânico, utilizando ferramentas de metal duro revestidas. Com o auxílio de um rugosímetro foi medida a rugosidade superficial em cada uma das faces destas amostras. Diferentes velocidades de rotação foram utilizadas, buscando submeter às ferramentas de corte a condições progressivas de severidade durante o trabalho e verificar o efeito destas condições no acabamento superficial dos elementos usinados. Além da medição da rugosidade superficial foram efetuados cálculos para obtenção da velocidade de corte, tempo de usinagem e volume de material retirado, visando relacionar as mudanças nos valores dessas variáveis com a vida útil da ferramenta, estipulada pela permanência dos valores de rugosidade superficial dentro dos limites pré-estabelecidos. Com base nas medições foram levantadas curvas rugosidade média x tempo de usinagem x volume de material retirado e a partir destas curvas gerada a relação matemática buscando modelar o processo. Posteriormente foi feita uma análise de aplicação utilizando parâmetros de corte e material diferentes para verificar a possibilidade de se aplicar a relação obtida em outras situações.

RESULTADOS:

A partir dos dados obtidos foram levantas as curvas rugosidade média x tempo de usinagem x volume de material retirado, para cada uma das velocidades de rotação utilizadas. O ajuste de curvas feito com base nestes dados permitiu chegar ao modelo matemático proposto que relaciona estes três parâmetros. Foram calculados os valores de rugosidade média a partir da relação matemática obtida e estes valores foram comparados com os valores previamente medidos, chegando-se a um erro médio de 13,79 por cento quando se trabalhou a 205 rpm, 6,09 por cento quando se trabalhou a 500 rpm e 8,82 por cento quando se trabalhou a 1200 rpm. Baseado nestes valores pode-se associar uma condição de trabalho ótima do conjunto máquina-ferramenta em 500 rpm, provavelmente relacionada com a condição de vibração do conjunto ser menor nestas condições. A análise de aplicação feita posteriormente utilizando aço ABNT 1020 e velocidade de rotação 760 rpm encontrou erros médios de 5,63 por cento e 9,61 por cento, dentro da mesma faixa obtida no ensaio preliminar.

CONCLUSÃO:

A relação matemática apresentada para relacionar o tempo de usinagem, o volume de material removido e a rugosidade média se mostrou capaz de fazer uma aproximação razoável da rugosidade superficial da peça. Os valores obtidos através desta relação apresentaram um erro médio em torno de 10 por cento em comparação com os valores medidos. Na análise de aplicação realizada com parâmetros de corte e material usinado diferentes daqueles utilizados para a obtenção da relação matemática chegou-se a um erro entre o valor calculado e o valor medido similar ao que foi obtido nas condições anteriores, isto sugere que a relação possa ser aplicada para se estimar as condições superficiais do elemento usinado com outras condições de corte. A partir das observações é possível se estimar o tempo de vida útil da ferramenta de corte a partir de um valor determinado de rugosidade. Este valor pode ser estipulado de acordo com a tolerância permitida para o elemento usinado ou pode-se mesmo utilizar um valor extraído da norma técnica aplicada.

Palavras-chave: Usinagem, Ferramenta de corte, Rugosidade média.