Brocas Helicoidais Formao do cavaco na furao Foras e Potncias de Corte na Furao Resistncia de uma Broca Helicoidal e Avano Mximo Permissvel.

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    16-Apr-2015

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  • Brocas Helicoidais Formao do cavaco na furao Foras e Potncias de Corte na Furao Resistncia de uma Broca Helicoidal e Avano Mximo Permissvel Brocas Especiais para Furos Longos Cap. 11- Furao Prof.: M.Sc. Antonio Fernando de Carvalho Mota
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  • Furao O processo de furao um dos mais usados na indstria manufatureira. A grande maioria das peas de qualquer tipo de indstria tem pelo menos um furo e, somente uma parte muito pequena dessas peas j vem com o furo pronto do processo de obteno da pea bruta (fundio, forjamento, etc...). Furadeira Sensitiva Furadeira Radial
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  • Formas construtivas das brocas helicoidais As diversas partes de uma broca helicoidal so: A) Haste Destina-se fixao da broca na mquina. Em brocas de dimetro pequeno (at 15mm) usa-se brocas de haste cilndrica. E a fixao mquina se d por intermdio de mandris. Em brocas de dimetros maiores, prefere-se prender a broca a um cone morse, que por sua vez preso mquina o que possibilita maior fora de fixao. HASTE
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  • Formas construtivas das brocas helicoidais B) Dimetro medido entre as duas guias da broca. Normalmente tem tolerncia dimensional h8. C) ncleo Parte interior da broca. De dimetro igual a 0.16 D. Serve para conferir rigidez broca.
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  • Formas construtivas das brocas helicoidais D)Guias A superfcie externa de uma broca helicoidal apresenta duas regies (uma em cada aresta de corte) que tem dimetro maior que o dimetro das paredes da broca. Tais regies so denominadas guias. Tm a funo de guiar a broca dentro do furo e evitar que toda a parede externa da broca atrite com a parede do furo. GUIA
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  • Formas construtivas das brocas helicoidais E)Canais helicoidais So as superfcies de sada da ferramenta. CANAIS HELICOIDAIS
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  • Formas construtivas das brocas helicoidais F)Arestas de corte As duas arestas principais de corte no se encontram em um ponto, mas existe uma terceira aresta ligando-as chamada de aresta transversal de corte. ARESTA DE CORTE
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  • Caractersticas da formao do cavaco na furao Se os cavacos no forem formados de maneira tal que propiciem sua fcil retirada do interior do furo, eles podem causar o entupimento do mesmo, aumentando o momento torsor necessrio, quebra da ferramenta, e provavelmente a perda da pea.
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  • Caractersticas da formao do cavaco na furao Assim fundamental induzir a formao de cavacos que tenham uma forma tal que sejam de fcil remoo do furo. Se o cavaco formado for em fita ser muito difcil extra-lo do furo. Cavacos helicoidais ou em lascas so os que mais facilmente podem ser removidos dos furos. A remoo pode ser auxiliada por um ciclo de furao que retire frequentemente a broca de dentro do furo e/ou pelo insuflamento de fluido de corte sob presso no fundo do furo atravs de canais especiais construdos na broca para tal fim.
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  • A velocidade de corte diminui medida que se caminha da periferia para o centro da broca, j que ela depende do diametro. Assim, quando materiais dteis so furados em cheio ( sem pr furao), a formao de aresta postia de corte na vizinhana do centro da broca inevitvel. Contudo se aumentar-se a velocidade de corte para prevenir a formao da aresta postia de corte, causar-se- um desgaste maior na periferia da broca.
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  • O ngulo de sada das brocas helicoidais diminui no sentido da periferia para o centro da broca, sendo que se tem ngulos bastante negativos prximo ao centro. Este fato, somado aos baixos valores da velocidade de corte e de ngulo efetivo de folga e presena da aresta transversal de corte, faz com que as condies de corte nesta regio sejam bem desfavorveis. Por este motivo a fora de avano resulta alta, gerando deformao da broca e do eixo rvore e consequentemente desvio de forma e posio do furo. Outra consequencia dessa dificuldade de realizao do corte a deformao plstica do material do fundo do furo, causando encruamento em materiais dteis o que aumenta ainda mais a fora de avano necessria.
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  • Uma das aes adotadas para reduzir este problema o chanframento da aresta transversal de corte, que alm de diminuir o tamanho desta aresta, aumenta o ngulo de sada da ferramenta nesta regio. Outra ao a usinagem de um pr-furo com dimetro maior que a aresta transversal de corte.
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  • Foras e potencias de corte na furao Durante o processo de furao oobservamm-se as seguintes resistencias penetrao da broca: A) Resistencia devido ao corte do material devido s duas arestas de corte B) Resistencia devido ao corte e esmagamento do material na aresta transversal de corte C) Resistencia devido ao atrito das guias com a a parede do furo e entre a superficie de saida da broca e do cavaco
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  • Para se estimar os esforos de um processo de furao, basta calcular-se o momento torsor e a fora de avano do processo. Mtotal = Mta + Mtb + Mtc Ftotal = Fta + Ftb + Ftc Mt = Momento torsor Ft = Fora de avano A, b e c = Contribuio das resistencias a, b e c citadas anteriormente
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  • A participao percentual de cada uma dessas grandezas, oscila entre os seguintes valores:
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  • Calculo dos esforos de corte Formulas experimentais A) formula de Kronnenberg para determinao do momento torsor na furao em cheio D = diametro da broca mm F = avano por volta (mm/volta) C1, X1 e Y1 = constantes empricas do material da pea
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  • Calculo dos esforos de corte Formulas experimentais Coeficientes da equao de Kronnenberg AOC1X1Y1 108530.2 +- 0.52.050.86 102015.1 +- 0.42.220.76 106524.3 +- 0.92.050.83 105521.9 +- 0.32.010.77 102537.9 +- 0.61.870.77 5210046.8 +- 1.21.970.77 VM 2048.6 +- 1.21.770.72 VND26.2 +- 0.82.130.78 VS 6010.9 +- 0.82.330.70
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  • Calculo dos esforos de corte Formulas experimentais Formula de H. Daar para determinao da fora de avano na furao em cheio C2, x2, y2 = constantes empricas do material da pea
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  • Calculo dos esforos de corte Formulas experimentais Coeficientes c2, x2, e y2 da equao de H. Daar AOC2X2Y2 1085161 +- 81.020.79 102032.5 +- 0.41.320.65 106549.6 +- 0.81.070.54 105522.0 +- 0.51.320.54 102533.4 +- 0.01.210.60 5210041.9 +- 0.81.410.66 VM2027.3 +- 0.61.30.59 VND55.1 +- 1.41.290.72 VS6042.7 +- 1.01.350.70
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  • Calculo dos esforos de corte Formulas experimentais Formula de H. Daar para determinao do momento torsor na furao com Pr-furao D0 = diametro do pr-furo C3, z3 e x3 = constantes empricas do material da pea
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  • Calculo dos esforos de corte Formulas experimentais Coeficientes c3, 1-z3 e x3 da equao de H. Daar AOC31-Z3X3 108527.60.711.9 102024.10.771.6 106518.90.702.1 105520.20.661.7 102522.00.741.9 5210034.80.702.5 VM2021.70.701.9 VND37.60.781.9 VS6047.50.690.5
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  • Calculo dos esforos de corte Formulas experimentais Formula de H. Daar para determinao da fora de avano na furao com pr-furao C4, x4, y4 = constantes empricas do material da pea
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  • Calculo dos esforos de corte Formulas experimentais Coeficientes da equao de H. Daar para obteno da fora de avano na furao com pr-furao. AOC41-Y4X4 1085380.510.9 10201120.610.2 106527.80.440.6 1055380.380.4 102541.50.570.6 5210064.40.541.2 VM20460.540.5 VND93.50.680.6 VS60690.400.2
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  • Calculo do avano mximo permissvel levando-se em conta a resistncia da broca A tenso ideal resultante da ao conjunta de um momento torsor e de uma fora de compresso pode ser dado por: A tenso admissivel para uma broca e ao rapido 25 kgf/mm2 Usando-se as equaes 11.3 e 11.7 e a tensao admissivel tem-se:
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  • Calculo do avano mximo levando-se em conta a fora de penetrao mxima da furadeira Em furadeiras radiais costuma-se tomar como a fora mxima aquela que produz no brao da mquina uma flecha de 1.5mm por metro de brao Segundo a equao 11.4 tem-se Se Ff for a fora de penetrao mxima da furao (Ffmax) tem-se que
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  • Brocas especiais para furos longos Tanto as brocas helicoidais de ao rpido quanto as de metal duro inteirias ou com pastilhas intercambiveis so aplicveis somente para furao de furos curtos com dimetros pequenos e mdios. Para furos profundos e/ou dimetros grandes necessita-se usar brocas especiais para este fim. So elas:
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  • Brocas especiais para furos longos A) Broca canho Com remoo externa de cavaco, destinadas a furos com dimetro de 3 a 20mm. Normalmente so dotadas de pastilhas de metal duro em sua parte cortante. Realiza furos muito compridos com qualidade IT9.
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  • Brocas especiais para furos longos B) Broca canho com remoo interna de cavaco Tambm chamadas de brocas BTA. Destinadas a furos de dimetros de 18 a 64 mm com comprimento at 1 m. realiza furos com qualidade IT10.
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  • Brocas especiais para furos longos C) Brocas EJECTOR Sua cabea idntica da broca BTA, difere desta pelo sistema de retirada do cavaco. O sistema de conduo do fluido de corte sob presso at a regio de corte constitudo de dois tubos concntricos. Na broca EJECTOR, o tubo interno possui alguns furos em sua parede que permitem que parte do leo que est a caminho da cabea da broca pelo tubo externo, retorne pelo interno, gerando uma presso negativa neste tubo que ajuda na retirada do cavaco.
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  • Brocas especiais para furos longos D) Brocas ocas de trepanao Quando o furo muito grande( acima de 120mm) e no se tem um pr-furo realizado em operao anterior, a furao com a broca helicoidal causaria grande desperdcio de material na forma de cavaco e consumiria muito tempo de usinagem. Para este caso tem-se como opo as brocas ocas para trepanao, que somente usinam a periferia do furo, mantendo intacto o material da parte central. lgico que este tipo de broca s pode ser usado em furos passantes.
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  • Brocas com Dois Helicoidais
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  • Brocas com Quatro Canais Retos
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  • Brocas para Furar e Escariar
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  • Brocas para Pinar Tabuleta
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  • Brocas Helicoidais Haste Lisa
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  • FURAO complementao
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  • Junto com fresamento e torneamento, operao de usinagem mais utilizada na indstria; Operao de desbaste (provm fraco acabamento superficial); Rotao ocorre no eixo da ferramenta, com avano perpendicular superfcie a ser furada; Usado em conjunto com grande parte dos processos de fabricao a fim de prover elementos de fixao, muitas vezes de importncia secundria; FURAO
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  • Estima-se que o consumo de brocas seja da ordem de 250 milhes de unidades por ano. No Brasil, apesar do avano ocorrido no desenvolvimento dos materiais das ferramentas de furao, tais como: brocas de ao rpido com revestimentos, brocas inteirias de metal duro e brocas com pastilhas intercambiveis de metal duro, mais da metade das operaes de furao ainda so realizadas com brocas helicoidais de ao rpido. FURAO
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  • OPERAES DE FURAO
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  • BROCAS
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  • MOVIMENTOS EM FURAO
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  • VELOCODADE DE CORTE: VELOCIDADE DE AVANO: VELOCIDADE EFETIVA:
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  • BROCA HELICOIDAL Ferramenta mais utilizada para a execuo de furos. Pode ser dividida em 3 partes: Corpo parte da broca que contm os canais helicoidais. Ponta onde se localizam as arestas principais e transversal de corte; Haste onde feita a fixao da ferramenta.
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  • Comparao entre uma broca helicoidal e uma ferramenta de torneamento BROCA HELICOIDAL
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  • Haste; Dimetro (D) medido entre as guias da broca; Ncleo parte central da broca. Confere a rigidez necessria. Guias ressaltos observados na superfcie externa da broca. Tm as funes de guiar a ferramenta e reduzir o atrito desta com o furo. Canais helicoidais superfcies de sada da ferramenta. ngulo de hlice na periferia da broca coincide com o ngulo de sada. Arestas de corte as arestas principais se encontram em uma regio que forma a aresta transversal de corte. BROCAS HELICOIDAIS-FORMAS CONSTRUTIVAS
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  • ngulo de ponta () ngulo entre as arestas principais de corte. Normalmente igual a 118, ou 140 para materiais moles. ngulo de folga (f) medido no plano de trabalho, varia usualmente entre 12 e 15. Relaciona-se com o ngulo da aresta transversal. ngulo da aresta transversal () ngulo observado entre as aresta principal de corte e a aresta transversal. Para os valores dados de f, varia entre 45 e 55. PRINCIPAIS NGULOS EM FURAO
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  • O ngulo de hlice o ngulo da helicide formada pelos canais da broca. A norma DIN 1836 classifica trs tipos de brocas quanto ao ngulo de hlice: Tipo N (normal) para furao de aos ligados e no ligados, ferro fundido cinzento e malevel, nquel e ligas de alumnio de cavacos curtos. ngulos de 18 a 30; Tipo H (para materiais duros) ferro fundido com dureza superior a 240 HB; lato, ligas de magnsio. ngulos de 10 a 15; Tipo W (para materiais dcteis) para cobre, alumnio e suas ligas de cavacos longos, ligas de zinco. ngulos de 35 a 45.. NGULO DE HLICE
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  • CONSIDERAES Na furao, observamos que: Vc varia desde um valor mximo na periferia at 0 no centro da broca; varia desde um valor igual ao ngulo de hlice na periferia at valores negativos no centro da broca; fe diminui da periferia para o centro (pois o ngulo da direo efetiva aumenta na direo do centro). Tambm o avano causa o aumento de . As baixas Vcs prximas ao centro permitem a formao de APC em materiais dcteis. Condies difceis de usinagem no centro da broca causam esforos elevados, que podem causar flexo e flambagem da broca e eixo rvore, causando desvios dimensionais e de forma.
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  • Retirada do cavaco produzido problemtica Cavaco em fita de difcil remoo; Cavaco helicoidal ou em lascas so de fcil retirada; Retirada do cavaco pode ser feita; Atravs da retirada peridica da ferramenta (demanda maior tempo passivo); Atravs do fluido de corte. O aumento do avano facilita a quebra do cavaco. Porm, causa a reduo do ngulo de folga efetivo. CONSIDERAES
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  • DESGASTE DE BROCAS DESGASTE DE CRATERA DESGASTE DE FALNCO