Parâmetros de Usinagem: Velocidade, Avanço e Produção

Parâmetros de Corte

• Velocidade de corte (m/min)
• Rotação (rpm)
• Velocidade de avanço (mm/min)
• Avanço por giro (mm/rot)
• Profundidade de corte (mm)
• Seção de cavaco (mm)

Velocidade de Corte (V.C)

Velocidade tangencial do sistema (movimento circular). O valor da V.C. varia em função do material usinado e deve ser obtido em tabelas técnicas (catálogo).

Avanço por Giro (Ag)

Uma volta completa da peça (rotação).

Profundidade de Corte (P)

Profundidade do material removido durante a usinagem (cavaco).

Seção de Cavaco (S)

Produto do avanço por giro e da profundidade de corte. S = Ag × P

Forças de Corte

Força principal de corte; força radial; força axial.

Potência de Corte

Quantidade de energia por unidade de tempo necessária para a realização do corte.

Fluidos de Corte

Funções: retirar calor; lubrificação; melhorar acabamento da peça e reduzir o desgaste da ferramenta; condução do cavaco para fora do ponto de corte; proteção anticorrosiva para máquina, peça e ferramenta.

Características do Fluido de Corte Ideal

• Não ser nocivo (evitar contaminação ao redor).
• Baixa toxicidade para não prejudicar a saúde do operador.
• Ser translúcido para boa visualização da peça.
• Não ser inflamável (evitar risco de explosão se ocorrer faísca).
• Não ser corrosivo.

Funções detalhadas

Boa capacidade de promover lubrificação e refrigeração na peça, evitando desgaste prematuro; além de empurrar o cavaco para evitar acidentes/cortes, eliminando a necessidade de o operador retirar o cavaco com a mão. Também diminui a temperatura da ferramenta e da peça usinada.

Tipos de Fluidos de Corte

• Óleo emulsionável – constituído por água + óleo + emulgadores. Ex.: concentração de 3 a 15%.
• Óleos solúveis – constituídos por água e óleo em solução.
• Óleos integrais – óleos puros, geralmente de origem mineral.
• Óleos sintéticos – excelentes características de lubrificação e resfriamento, além de resistência à ação de microrganismos.
• Ar comprimido – função específica de condução do cavaco.

Acabamento e Condição da Ferramenta

Como obter melhor acabamento – Quanto menor o avanço por giro e maior a rotação, melhor o acabamento da peça. Com rotação alta e avanço por giro baixo, a ferramenta usinará o mesmo local várias vezes, o que evita fiapos e linhas nas peças.

Ferramentas de corte desreguladas podem ser prejudiciais. Se a ferramenta for usada com forças e potências incorretas, além de prejudicar a qualidade da peça, põe a saúde do operador em risco. Uma ferramenta com especificação errada pode não usinar bem a peça e romper durante o trabalho.

Movimentos e Tempos em Usinagem

Movimentos relativos – peças × ferramenta de corte.

Principais movimentos – rotação e translação.

Principais tempos em usinagem

• Tempo ativo – é o tempo em que a máquina está trabalhando em velocidades de corte, seja usinando, em aproximações e recuos. É o tempo em que se está gerando cavaco.
• Tempos passivos – é o tempo em que não há processo de corte durante a fabricação. Em geral são os maiores tempos no processo de fabricação.
• Tempo máquina – tempo medido referente à fabricação a partir do início (start) do ciclo até o seu final. Em máquinas com carregamento automático, o carregamento e descarregamento estão contidos no tempo máquina.
• Tempo ciclo – é o tempo utilizado para determinação da produção horária, sendo levado em conta: tempo máquina; tempo de troca da ferramenta; controle de peças; limpeza da máquina; preset.

Fatores, Operações e Controle

Fatores de perdas industriais: reuniões institucionais; refugo; limpeza; treinamento; ineficiência do equipamento.

Operações fundamentais de corte: corte/ajustagem; torneamento; furação/rosqueamento; fresamento; retificação.

Preset – preparação da ferramenta de corte.

Força

Agente capaz de provocar movimento e/ou deformação.

Força / Potência de Corte – quantidade de energia fornecida ao sistema por unidade de tempo.

Força tangencial (Ft) – força devido ao movimento de rotação.

Força axial (Fa) – força atuante no sentido do eixo.

Força radial (Fr) – força atuante no sentido do raio.

Cavaco

Cavaco – material removido durante a usinagem.

Tipos de cavaco – cavaco do tipo partido e do tipo contínuo, sem controle e controlado.

IMPORTANTE – Na engenharia devemos sempre saber a potência requerida em uma determinada operação, para determinar se o equipamento será capaz de executá‑la.

Impacto Ambiental e Sustentabilidade

Processos de usinagem – óleo refrigerante; pó de material; cavaco; ruído; descarte de ferramenta; ensaio Raio‑X.

Impacto ambiental – contaminação do solo e da água por óleos hidráulicos e produtos de limpeza; poluição sonora e visual; vibração; consumo de vetores energéticos (energia elétrica, hidráulica, pneumática).

Sustentabilidade – economicamente viável + socialmente justo + ambientalmente correto + culturalmente diverso.

Ciclo de Fabricação e Criticidade

Ciclo de fabricação – sequência lógica de operações visando a fabricação de determinadas peças ou equipamentos conforme desenho.

Criticidade – segurança operacional; danos a máquinas/componentes; danos à qualidade do produto.

Mecanismo de controle – adoção de quebra de cavaco; alteração dos parâmetros de trabalho; alteração da geometria do corte; interrupção durante o corte.

Orçamento do Ciclo de Fabricação

Custo de matéria‑prima – peso específico do aço; custo de mão de obra – torneamento, ajustagem; furação – fresamento e mandrilhamento; retífica – eletroerosão.

Brochamento

Brochamento – processo de usinagem que consiste na remoção gradativa de material a partir da ação de múltiplos dentes de corte incrementados entre si, objetivando a realização de um determinado perfil.

Processos de brochamento – interno ou externo.

Ferramenta de brochamento – brochas (planas e cilíndricas).

Máquina de brochamento – brochadeira vertical e horizontal.

Concepção do trabalho de brochamento – tração ou compressão.

Exercício / PROVA

Situação A      Situação B

Velocidade de corte = 20 m/min              Velocidade de corte = 50 m/min

Ag = 0,15 mm/rot                                         Ag = 0,40 mm/rot

Tempo passivo = 45 s

Custo = R$ 10,00 / h

8 h × 22 dias × 12 meses

Hora extra = 60% maior.

Situação A (cálculos)

Vc =     Va = Ag × n

20.000 = × 39,688 × n      Va = 0,15 mm/rot / 160,49 rpm

N = 20.000 / ( × 39,688) = Na = 160,49 rpm.      Va = 24,07 mm/min.

Situação B (cálculos)

Vc =      Va = Ag × n

50.000 = × 39,688 × n      Va = 0,40 mm/rot / 401,22 rpm

N = 50.000 / ( × 39,688) = Na = 401,22 rpm.      Va = 160,49 mm/min.

Tempo de Fabricação

Situação A                                    Situação B

Va = d/t – Ta = d/v = (100 mm / 25,07 mm/min)        Tb = d/v = 100 / 160,49 = 0,62 min

= 4,15 min + 45 s = 5 min ou 300 s      37,38 s + 45 s = 82,38 s.

Produção Horária

Situação A: 1 peça → 5 min                  Situação B: 1 peça → 82,38 s

Exemplo de cálculo: X × 60 / 3600 s → X = 12 peças/h      X = 44 peças/h

Produção Anual

Situação A: 8 h × 12 peças/h × 22 dias × 12 meses = 25.344 peças/ano

Situação B: 8 h × 44 peças/h × 22 dias × 12 meses = 92.928 peças/ano.

Fórmulas Resumidas

• Rotação: Vc = π × d × n (ou vc = pdn conforme notação do exercício)
• Vc → velocidade de corte
• d → diâmetro do furo
• n → rotação a ser utilizada
• Tempo ativo: T = d / v
• d → distância (curso da furação)
• v → velocidade de avanço (avanço por giro × nº de rotações)
• Tempo passivo: informado no exercício (ex.: 20 segundos = 0,33 minutos)
• Tempo total por peça: tempo ativo + tempo passivo
• Produção horária: (60 minutos) / (tempo total por peça)
• Produção diária: produção horária × horas trabalhadas por dia
• Produção mensal: produção diária × dias trabalhados no mês
• Produção anual: produção mensal × meses trabalhados no ano

Custos

Custo da mão‑de‑obra por peça:

Custo de mão‑de‑obra por hora informado; observar se há encargos sociais. (Ex.: R$ 13,00/h + 100% encargos = R$ 26,00/h)

Tempo total por peça / 60 minutos × (custo da mão‑de‑obra/hora)

Custo de ferramenta por peça:

Valor da ferramenta (informado no exercício) / produção por emprego (informado no exercício)

Custo de mão de obra para a fábrica equivalente a 1 mês de produção:

Custo de mão‑de‑obra por peça × produção mensal

Número de horas extras diárias necessárias para que a empresa A produza o equivalente à empresa B:

(Produção diária B – Produção diária A) / Produção horária A