Slides Usinagem - 08. Processo E M?quina

Transcript

Usinagem dos Materiais Aula 08 - Relação entre processo e máquina - Prof. Dr. Eng. Rodrigo Lima Stoeterau Usinagem dos Materiais Aula 06 Tópicos ➔ Apresentação T-1 ➔ Qualidade de uma peça usinada ➔ Velocidades de corte e materiais de ferramentas ➔ Considerações quanto a rigidez estática ➔ Considerações sobre o projeto de árvores de máquinas ➔ Considerações dinâmicas ➔ Considerações referentes ao sistema de controle ➔ Apresentação T-2 Usinagem dos Materiais Qualidade de uma peça usinada REPETIBILIDADE DE POSICIONAMENTO GEOMETRIA DA FERRAMENTA EXATIDÃO DESGASTE DA FERRAMENTA SISTEMA DE MEDIÇÃO DE POSICIONAMENTO FIXAÇÃO DA PEÇA ESTABILIDADE DA PEÇA ERROS DEVIDOS AO MÉTODO DE OPERAÇÃO PRECISÃO DA PEÇA ERROS DA MÁQUINA ERROS NUMÉRICOS DE INTERPOLAÇÃO PESO DA PEÇA RIGIDEZ ESTRUTURAL E DOS ACIONAMENTOS TEMPERATURA ERROS DO MEIO DE CONTATO DADOS DE USINAGEM ESTABILIDADE . ESTÁTICA TEMPERATURA VIBRAÇÕES . DINÂMICA . TÉRMICA Usinagem dos Materiais Sistemas Constituintes de uma Máquina-Ferramenta LIMITANTES DO PROCESSO DE USINAGEM QUESTÕES DE SEGURANÇAO DO OPERADOR FERRAMENTA QUESTÕES DE ORDEM AMBIENTAL ,f PEÇA V - Material - Material - Geometria - Estabilidade dinâmica MÁQUINA-FERRAMENTA FIXAÇÃO DA PEÇA ESTRUTURA ACIONAMENTO ELEMENTOS DE MÁQUINA FIXAÇÃO DA FERRAMENTA SISTEMAS DE MEDIÇÃO E CONTROLE Usinagem dos Materiais Velocidades de corte e materiais de ferramentas ➔ Conseqüências: maiores vc => maiores rotações 2000 Vc [m/min.] 1000 ∗D∗n Vc= 1000 600 Cerâmica de corte 400 200 Cermets 100∗vc n= ∗D 100 60 Metalduro 40 Aço Rápido 20 Aço ferramenta 10 0 1870 1890 1910 1930 1950 1970 1990 Ano Usinagem dos Materiais Considerações quanto a Rigidez Estática ➔ Considerações sobre as forças de usinagem Velocidade de Corte Velocidade Efetiva Vc Ve Peça Vf Velocidade de Avanço Ferramenta Força de Avanço Força Passiva Força de Corte Usinagem dos Materiais Considerações quanto a Rigidez Estática • No projeto da estrutura de máquinas-ferramentas o requisito rigidez é muito mais importante do que o requisito capacidade de carga. • Os esforços gerados durante a usinagem, e suas consequentes deformações são, em geral, bem inferirores aos limites admissívies para vários materiais. • O conceito de rigidez se divide em estático e dinâmico, e é utilizado como parâmetro de desempenho ou de projeto Usinagem dos Materiais Considerações quanto a Rigidez Estática A origem dessas deformações são principalmente decorrentes do: • Peso das partes móveis • Peso das peças de trabalho • Forças de usinagem • Gradientes térmicos Força Ref. 0 ∆x K= F x Mola Usinagem dos Materiais Considerações quanto a Rigidez Estática ➔ Fluxo de força Usinagem dos Materiais Considerações quanto a Rigidez Estática ● Deformações 2 1 5 4 3 1 – Fluxo de Força 2 – Llinha de Deslocamento 3 – Peça 4 – Ferramenta 5 – Componete Axial da Força de Usinagem Usinagem dos Materiais Considerações quanto a Rigidez Estática ● Deformações Usinagem dos Materiais Considerações quanto a Rigidez Estática ● Deformações Árvore Guias Sistema se fixação da Ferramenta Esforços de usinagem Sistema se fixação da peça Torção Acionament o Flexão Estrutura Estrutura deformada Estrutura não deformada Usinagem dos Materiais Considerações quanto a Rigidez Estática ● Deformações Sist. Med. de Deslocamentos Esforços de usinagem Torção Flexão Fluxo de força Sist. de aquisição de dados Estrutura deformada Estrutura não deformada Extensometros Usinagem dos Materiais Considerações quanto a Rigidez Estática ● Exemplo de uma máquina para furação profunda Usinagem dos Materiais Considerações quanto a Rigidez Estática ● Exemplo de uma máquina para furação profunda Usinagem dos Materiais Considerações quanto a Rigidez Estática ● Exemplo de uma máquina para furação profunda Usinagem dos Materiais Considerações quanto a Rigidez Estática ● Exemplo de uma máquina para furação profunda Usinagem dos Materiais Considerações sobre o projeto de árvores de máquinas ● Maior parte do sucesso depende da árvore da máquina Projeto preliminar Modelamento F(t) Modelo simplificado Consideração estática M/2 Modelo de viga bi-apoiada Consideração dinâmica -t M/2 Modelo massa mola amortecedor Projeto detalhado Usinagem dos Materiais Considerações sobre o projeto de árvores de máquinas ● Reações aos esforços do processo MW+MFc Fp Y Ff Z τFc X τr Fc W Rx1 Ry1 Rx2 Ry2 Y Ff Z τFc X Rz1 Rx1 Ry1 τr Rz2 Rx2 Ry2 Usinagem dos Materiais Considerações sobre o projeto de árvores de máquinas Esforços e deformações 2 1 Lo L1 0 L3 L4 Y 1 0 ,d B ,d A 2 Y MW+MFc Z τFc ,d i Ff Z -X vy W Fc MFp τFc Ff Y Z Fp 2 1 L3 L4 Y τr Lu Lw ,d A ,d B Lo L1 -X Z -X 0 ,v x Y ,d i ● Rz2 Ff Fp W Fc -X Ry2 Ry1 Z Usinagem dos Materiais Considerações Dinâmicas ● Deformações Forças Decorrentes de Variações na Dureza do Material Variações nas Forças de Usinagem + ENTRADA SAIDA FUNÇÃO TRANSFERÊNCIA DA MÁQUINA FUNÇÃO TRANSFERÊNCIA DO PROCESSO DE CORTE Variações na Geometria da Peça e Ferramenta Usinagem dos Materiais Considerações Dinâmicas ● Sistema massa-mola-amortecedor Sistema Massa-Mola-Amortecedor Estrutura da máquina Usinagem dos Materiais Considerações Dinâmicas A estrutura de uma máquina-ferramenta pode ser considerada como sendo um sistema vibratório com infinitos graus de liberdade Fontes de vibrações: • Processo de usinagem • Sistema vibratório máquina • Processo de usinagem com relação ao sistema vibratório da máquina Usinagem dos Materiais Considerações Dinâmicas ● Modos de vibrações Usinagem dos Materiais Considerações referentes ao sistema de controle ● Controle em malha aberta ACIONAMENTO TRADUTOR CONVERSORES DE MOVIMENTO MESA AMPLIFICADOR GUIAS SISTEMAS DE MEDIÇÃO DE POSIÇÃO MALHA FECHADA ACOPLAMENTOS Usinagem dos Materiais Considerações referentes ao sistema de controle ● Controle em malha fechada MESA ACIONAMENTO CONVERSORES DE MOVIMENTO GUIAS ACOPLAMENTOS SISTEMAS DE MEDIÇÃO DE VELOCIDADE SISTEMAS DE MEDIÇÃO DE POSIÇÃO REFERÊNCIA DE POSIÇÃO TRADUTOR AMPLIFICADOR REFERÊNCIA DE VELOCIDADE AMPLIFICADOR COMPARADOR DE VELOCIDADE MALHA ABERTA COMPARADOR DE POSIÇÃO Usinagem dos Materiais Considerações térmicas ● Fontes de calor Usinagem dos Materiais Considerações térmicas ● Fontes de calor LIMITANTES DO PROCESSO DE USINAGEM QUESTÕES DE SEGURANÇAO DO OPERADOR FERRAMENTA QUESTÕES DE ORDEM AMBIENTAL ,f PEÇA V - Material - Material - Geometria - Estabilidade dinâmica MÁQUINA-FERRAMENTA FIXAÇÃO DA PEÇA ESTRUTURA ACIONAMENTO ELEMENTOS DE MÁQUINA FIXAÇÃO DA FERRAMENTA SISTEMAS DE MEDIÇÃO E CONTROLE Usinagem dos Materiais Considerações térmicas ● Conseqüênciasr Usinagem dos Materiais Considerações térmicas ● Redução e controle de fonte calor Usinagem dos Materiais FIM - Aula 08