Relatorio - aplainadora PDF

Preview

Summary

RELATÓRIO PRÁTICO DO PROCESSO DE APLAINAMENTO DE CABEDAIS EM ‘V’ NA LIMADORA...

Description

Universidade Federal do Espírito Santo Centro Tecnológico Departamento de Engenharia Mecânica

PROCESSO DE APLAINAMENTO DE CABEDAIS EM ‘V’ NA LIMADORA PROCESSOS DE USINAGEM PROFESSOR: VALTER LUIZ DOS SANTOS CORDEIRO

DIEGO B. SOARES MATRÍCULA: 2006201332 FILIPE ARTHUR F.MONHOL MATRÍCULA: 2009101522 PEDRO VINICIUS MOREIRA PEREIRA MATRÍCULA: 2009208516

Vitoria MARÇO de 2013

Sumário 1. 2. 3. 4. 5. 6.

Introdução........................................................................................... 3 Objetivo.............................................................................................. 5 Fundamentos teóricos....................................................................... 6 Procedimento de trabalho................................................................... 8 Resultados e discussões.................................................................... 11 Conclusões........................................................................................12

2

1. Introdução O processo de aplainamento se destina a formação de superfícies regradas, isto é, formadas a partir do deslocamento de uma reta em um plano. As aparas são arrancadas da peça em forma de fitas em virtude do movimento principal retilíneo (Figura 1).

Figura 1. Levantamento das aparas durante o aplainamento. Para a usinagem de peças curtas ou peças compridas existem diferentes tipos de construção de máquinas de aplainar. As máquinas para esta operação são conhecidas como Plainas e se classificam como: • Plainas Limadoras • Plainas de Mesa • Plainas Mortejadoras ou Escateladoras Daremos atenção a Plaina Limadora (Figura 2) por ser esta a utilizada na operação de que trata este relatório.

Figura 2. Plaina Limadora Nesta máquina podem-se usinar peças até 800 mm de comprimento. Em virtude de o seu movimento principal ser horizontal, designa-se também por escatelador horizontal. Na Alemanha dá-se também à Plaina Limadora o nome de "plaina curta". 3

Para o arranque de aparas são necessários o movimento principal, o movimento de avanço e o de ajustamento da ferramenta (Figura 3)

Figura 3. Movimentos no aplainamento horizontal para o levantamento de aparas: a) curso útil, b) curso em vazio, c) movimento de avanço, d) movimento de ajustamento da ferramenta. A montagem de uma limadora é extremamente rápida e sua operação muito simples. As Limadoras podem ser mecânicas ou hidráulicas. • As limadoras mecânicas realizam o movimento através de um mecanismo de biela e seguidor, através da rotação de uma engrenagem com pino excêntrico e seguidor embutido em uma ranhura da biela conforme mostrado na Figura 4. • As limadoras hidráulicas realizam o movimento através de pistões e válvulas acionados por um sistema de potência hidráulica

Figura 4. Constituição do limador mecânico: a) montante ou corpo da máquina, b) mesa, c) cabeçote, d) regulador de profundidade de corte, e) porta-ferramenta, f) escala graduada, g) fuso para regulação da posição do curso, h) alavanca de fixação, i) tirante ou biela 73 oscilante de corrediça, k) mecanismo de engrenagens, D disco ou prato de manivela, m) moente ou cavilhão da manivela com dado da corrediça, n) eixo de rotação, o) articulação, p) deslocamento lateral da mesa.

4

2. Objetivo Aplainamento de cabedais em V. Fabricar por aplainamento um cabedal em V, ou em boca-de-lobo, com as medidas proporcionais às da Figura 5 abaixo.

Figura 5. Desenho do cabedal em V proposto. A peça é fornecida no comprimento aproximado por excesso e com as faces de topo Usinadas. Para o aplainamento dispõe-se dum limador mecânico com acionamento por tirante oscilante.

5

3. Fundamentos Teóricos Na limadora mecânica, a velocidade de corte não é constante. A ferramenta possui dois cursos, um de trabalho (ou de corte), e um em vazio (retorno). O tempo do curso de corte é maior do que o de retorno – entre 1,5 e 1,7 e deve-se às características construtivas. O arranque de cavaco se dá pelo movimento da ferramenta monocortante. O movimento principal ou de corte é executado pela ferramenta. O movimento de avanço é o que produz a espessura do cavaco, é produzido pelo movimento da mesa. O movimento de ajuste é feito pelo cabeçote porta ferramenta e determina a profundidade de corte. O comprimento de corte é ajustado através do deslocamento do pino excêntrico preso na engrenagem de transmissão. A posição de corte é ajustada no torpedo. As velocidades de corte e de recuo são calculadas através das seguintes equações: • •

Velocidade de corte (Va) – m/min – é a velocidade da ferramenta de corte durante o curso util. Velocidade de recuo (Vr) – m/min – é a velocidade da ferramenta durante o curso de recuo.

Na limadora mecânica, ao se variar o comprimento do curso, também se varia a velocidade de corte. O Avanço da mesa é feito através de um dispositivo de catraca acionado por um sistema excêntrico. As ferramentas de aplainar são monocortantes normalmente em aço super-rápido HSS, com formas adequadas a cada operação e são divididas em ferramentas de desbaste, acabamento e especiais. A fixação das ferramentas é feita sempre levando em consideração o tipo de operação e a forma (horizontal ou vertical). O batente do porta ferramentas possui um giro quando no movimento de retorno para evitar danos à peça e a ferramenta. Para a regulagem do número de duplos cursos deve-se observar que o número de duplos cursos depende da velocidade de corte admissível e do comprimento do curso. A velocidade de corte pode ser obtida através de tabelas ou ensaios. O comprimento do curso depende do comprimento da peça, onde acrescentamos um aumento antes e após o fim da peça para compensar a redução da velocidade de corte nos dois extremos dos percursos. •

Cálculo dos duplos cursos / minuto.

Onde: Vm é a velocidade média; L é o comprimento total do curso = La + Lp. A regulagem do avanço e da profundidade de corte está associada à potência disponível na máquina, que por sua vez determina a seção do cavaco ( ). Em geral a profundidade de corte (a) deve ser de 3 a 5 vezes maior do que o avanço (s). Os tempos de usinagem são calculados de acordo com as equações abaixo: • Cálculo do tempo principal ou de corte. 6

•

, onde

é o tempo de corte e

é o tempo de retorno

em vazio. • •

, onde B é a largura total do percurso de avanço e e , são os percursos anterior e posterior do curso respectivamente. , onde Z é o número total de duplos cursos necessários para um passe.

• • • •

e

. ( ) depende da constante da máquina

a

, onde ( é o tempo total de aplainamento e ( ) é o número de passes realizados. , onde ( ) é a espessura de material a ser removido e ( ) é a profundidade máxima de corte.

7

4. Procedimento de serviço O aplainamento dos cabedais em V foi realizado da seguinte maneira: Primeiramente definiu-se que as medidas do cabedal em V seriam conforme mostradas na Figura 6 abaixo, de tal modo que fiquem proporcionais às da peça proposta na Figura 5.

Figura 6. Medidas definidas para a peça. Antes de começar a usar a plaina limadora foi tomado sempre muito cuidado na observação de alguns procedimentos de segurança e manutenção da maquina, tais como lubrificação em pontos específicos da mesma e verificação do seu funcionamento em vazio, para se certificar que estava tudo bem. Logo após era selecionada a ferramenta que seria utilizada no procedimento e fixada no suporte e esse conjunto era então preso no cabeçote da plaina. Depois a peça era presa na morsa (procedimento que sempre fizemos certificando que estava alinhada por um calço retificado e um esquadro para observar a perpendicularidade entre as faces, utilizando o martelo muitas dessas vezes para certificar). A velocidade era selecionada e então o curso ajustado para que a velocidade de corte fosse igual a calculada, da mesma forma o avanço e a profundidade de corte eram ajustados, a peça era então nivelada e alinhada. Feito tudo isso a peça estava pronta para ser usinada. Usou-se primeiro uma ferramenta direita de desbaste para fazer um as medidas de largura, comprimento e altura da peça, logo após foram traçadas as linhas que delimitam os limites do rebaixo em forma de “V” com a utilização de esquadro, punção e goniômetro. Com um ferro agudo de alisar foi iniciado manualmente o rebaixo e feito um grande desbaste, logo após com uma ferramenta de ranhurar foi feito o aplainamento das ranhuras e logo após novamente com de alisar e com o cabeçote inclinado foi feito um aplainamento das faces do “V” e o procedimento foi feito de forma parecida para os outros rebaixos na peça, ou seja: primeiramente foi passado a ferramenta de alisar e 8

logo após a ferramenta de ranhurar até que estivessem prontas todas as superfícies. Deve-se observar que para uma melhor fixação da peça após pronto o “V” faz-se necessário o uso de um cilindro para ajudar na fixação. Assim, basta retirar as rebarbas com uma lima e a peça esará pronta. Um esquema da seqüência dos passos descritos esta muito bem representada pelo plano de trabalho abaixo que se encontra no livro “À volta da máquina-ferramenta, Gerling”.

A peça fixa-se na prensa de apertos da máquina. Para o ajustamento da profundidade de corte pode-se empregar calibres de faces paralelas. O percurso anterior tem de ser de uns 20 mm e o ulterior de 10 mm. Admitindo como condição prévia que se podem ajustar os números de cursos duplos indicados na tab. 149,2 do livro “À volta da máquina-ferramenta, Gerling”, seria apropriado adotar 52 cursos por minuto. Ao aplainar as faces inclinadas deve ter-se em atenção que estas fiquem em tal posição que a sua interseção seja paralela às superfícies de apoio, pois, de contrário, ao utilizar o cabedal em V, os furos não sairiam verticais. A fim de evitar que a ferramenta se entorte ou se quebre, ela deve aplainar com um pequeno avanço. Antes do aplainamento das

9

faces inclinadas, pode proceder-se também à serragem da ranhura. Neste caso esta prescinde a fase de trabalho n.° 7 do plano. Para se realizar a medição e verificação do cabedal em V deve ser feito o seguinte: Para a medição do comprimento, largura, altura, largura e profundidade da ranhura são suficientes o paquímetro e o calibre de profundidade. Para a verificação da superfície plana pode empregar-se a régua de cabelo. A perpendicularidade das faces exteriores entre si verifica-se por meio do esquadro reto e o ângulo formado pelas faces inclinadas por meio do goniômetro universal ou suta graduada universal. Com freqüência se recorre a um escantilhão para a verificação da forma. O paralelismo entre as faces inclinadas e a superfície de apoio pode ser verificado de diferentes maneiras, como, por exemplo, por meio do comparador com suporte ou por meio de calibres de faces paralelas. O cabedal em boca-de-lobo ou em V coloca-se neste caso sobre o plano de traçar, previamente bem limpo. Como elemento auxiliar, é necessário recorrer a um mandril de verificação que se coloca sobre as faces inclinadas. Na verificação, o comparador de suporte colocado em ambos os extremos do mandril deve dar um mesmo desvio de ponteiro ou índice. Neste caso, como é natural, deve apalpar-se com a espiga do comparador o ponto mais alto do mandril de verificação. Por meio da verificação com os calibres de faces paralelas ou de Johansson constata-se, se a distância do plano de traçar aos extremos do mandril de verificação é igual em ambos os lados.

10

5. Resultados e discussões. Os valores calculados e utilizados no procedimento foram: Velocidade de avanço = 24 mm/min Velocidade media de desbaste = 28,8125 m/min Velocidade media de acabamento = 34,575 m/min Comprimento do curso para desbaste = 0,240 m Comprimento do curso para acabamento = 0,288 m Foi observado que apesar de a máquina estar configurada para dar 70 golpes por minuto essa velocidade era na pratica de 60 golpes por minuto. Potência necessária para desbaste = 1,016 CV Potência necessária para acabamento = 0,7314 CV Teoricamente foi calculado uma profundidade muito grande e utilizamos bem menos por segurança e pela orientação do técnico e do professor. Obteve-se uma aresta de 70 mm de comprimento e outra com 49 mm. Toda a memória de calculo e o desenho esquemático da peça estão em anexo a esse relatório.

11

6. Conclusões O presente projeto está sendo muito proveitoso visto que possibilita um grande aprendizado na área de aplainamento através da limadora. A usinagem da peça está ocorrendo de acordo com o previsto e foram obtidas medidas com precisão considerável. A peça ainda não foi terminada, no entanto, os resultados estão dentro do proposto. Já foram aplainadas todas as superfícies da peça. De agora em diante, os próximos passos incluirão a usinagem do chanfro em V, no centro da peça, de acordo com as recomendações contidas nesse relatório.

12

7. Anexo cálculos Material da ferramenta aço rápido (high speed steel, HSS). Material da peça, aço 1020.

Para a potencia de corte utilizada da maquina temos a relação:

Onde:

Para:

é a eficiência da maquina, é a força resistente ao corte, dada pela relação.

é pressão especifica de corte do material a ser usinado, para o aço 1020, . é a área do transversal de corte.

Logo, a potencia utilizada da maquina para esse trabalho será:

A poderá ser de desbaste ou acabamento dependendo da etapa do processo, então serão calculados os parâmetros da usinagem para esses dois processos. Uma vez que a potencia maquina oferecida pela maquina é de 3 CV:

13

Como a área é igual ao passe vezes a profundidade, , temos a profundidade admitida para cada condição:

. Tomando o passe de

E,

Esses valores são teóricos, na pratica a devesse levar em conta outros aspectos como o estado de deterioração dos equipamentos, qualidade das ferramentas, instalação adequada da maquina, manutenção adequada, entre outros. Esses fatores fazem com que num processo real não se exija tanto do processo. Uma vez que é aconselhável que a profundidade de corte seja de 3 a 5 vezes o passe, tomamos como valores práticos:

Conhecidos valores de velocidades de corte para acabamento e desbaste são necessárias as velocidades medias, que possuem uma relação fixa, dada pela maquina:

Onde : , velocidade de avanço, igual a . , velocidade de recuo. , constante de relação entre velocidade de avanço e velocidade de recuo.

14

Experimentalmente, determina-se medindo vários tempos de avanço e tempos de recuo, e efetua-se uma media aritmética. Das equações acima para obtém-se:

O numero de duplo curso (N) é dado de acordo com a equação:

Onde L é a distancia percorrida pela ferramenta, L terá de ser no mínimo a profundidade da peça ( ) mais uma distancia que a ferramenta precisa para ganhar velocidade e parar, antes e depois do corte respectivamente. A literatura recomenda uma distancia de antes da peça e depois da peça.

Sendo o numero de duplo calculado maior que o maior numero de duplo curso permitido pela maquina, toma-se o processo inverso e se calcula a distancia percorrida pela ferramenta com o maior duplo curso para que tenha a velocidade de corte estipulada.

15

Potencia utilizada da maquina para as operações.

Para o calculo do tempo gasto para usinagem da peça, determinado pela equação:

Para os volumes retirados, que tem uma profundidade de e largura de , serão necessários três passes de desbaste e um de acabamento em cada lado.

Para o volume retirado, que tem uma profundidade de e largura de serão necessários três passes de desbaste e um de acabamento.

,

Para o volume retirado em forma triangular, deve-se dar passes de menor profundidade, então será utilizada uma profundidade de . A área a ser removida é a de um tronco de triangulo, e pode ser calculada a . Pode-se fazer 16

uma estimativa menos precisa do tempo gasto na usinagem. Para uma profundidade de serão gastos 24 passes, cada passe com menos de cada lado, que pode ser aproximado para um único passe de ( de largura por de profundidade. Ainda há um retângulo de dimensões aproximadas que pode ser usinado em dois passes de profundidade , e largura .

O tempo gasto de usinagem então pode ser estimado em , lembrando que essa estimativa não leva em conta processos indispensáveis e de grande demora, como prender a peça, nivelar, trocar ferramentas, limar e outros.

17...