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Sobremetal de Usinagem ITRANSCRIPT
Fundamentos de Fabricação Mecânica Aula 09 – Sobremetal de usinagem
Universidade Federal de São CarlosCentro de Ciências Exatas e de TecnologiaDepartamento de Engenharia Mecânica
59.020-7Fundamentos de Fabricação Mecânica
AULA 09
Sobremetal de usinagem
Prof. Fabricio Tadeu [email protected]
Fundamentos de Fabricação Mecânica Aula 09 – Sobremetal de usinagem
�Sobremetal de Usinagem: camada de material a ser removida de uma peça quando esta sofre usinagem;
� Quando a peça sofre várias operações de usinagem, considera-se um sobremetal para cada operação;
� Pode ser classificado em:
� Sobremetal total (St) – camada de metal removida após todas as operações de usinagem;
� Sobremetal intermediário (Si) – camada removida após cada operação de usinagem;
Introdução
Logo, St = ΣSi
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� Diferença entre as dimensões após e antes da operação de usinagem
Introdução
Bilateral em duas facesUnilateral
Bilateral em revolução
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Sobremetal nominal – Remoção estabelecida por cálculo. É utilizado para calcular as dimensões intermediárias entre as operações de usinagem;
Sobremetal real – Camada REALMENTE removida na usinagem (considerando erros);
Sobremetal verificado – Camada medida após a remoção de material (considerando erros do sistema de medição);
Introdução
� Pode ser classificado ainda em:
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� Quanto menor o sobremetal, menor o tempo de máquinas, a necessidade de máquinas novas, a despesa com mão-de-obra etc.;
� Por outro lado, se o sobremetal for muito pequeno, pode acontecer de a operação de usinagem “matar” a peça;
� Uma peça em bruto muito próxima da peça final pode ser cara e tornar o processo inviável;
� Dessa forma, o sobremetal “ideal” calculado é o Sobremetal Mínimo Necessário (Sm);
Sobremetal mínimo necessário
� O cálculo correto do sobremetal é importante por razões econômicas:
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Deve compensar alguns fatores:
� Espessura da camada danificada da peça em bruto:
� camada superficial em fundição;
� material descarbonetado em barras laminadas;
� irregularidades superficiais, como vazios de fundição e defeitos;
� Erros inevitáveis de produção:
� erros geométricos em máquinas operatrizes;
� outros fatores, como rigidez....
Sobremetal mínimo necessário
� Definição: Sobremetal Mínimo Necessário (Sm) é o sobremetal ótimo entre duas operações de usinagem que assegure uma qualidade previamente fixada na superfície a um custo de processamento mínimo na fabricação da peça em bruto e usinada.
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� i � operação qualquer correspondente a uma sequência de usinagem composta de n operações;
� Rmaxi-1 � altura máxima de rugosidade superficial da operação de usinagem anterior;
� t i-1 � profundidade da camada danificada correspondente à operação anterior (preponderante para peças em bruto):
� peças fundidas: superfície irregular;
� peças laminadas: camada descarbonetada;
Sobremetal mínimo necessário
� O sobremetal de usinagem mínimo para uma determinada operação pode ser calculado por:
���= ������ + �� � + |�� � + ��|
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� εi � Erros de fixação da peça: não ocorrem antes da peça ser fixada. Ex.: erro de planicidade em carcaças, excentricidade de eixos causados por flambagem etc.;
ρ1
ρ2
ρ
Sobremetal mínimo necessário
� ρ i-1 � soma vetorial dos desvios de posição das superfícies de referência até a operação anterior: falta de paralelismo, perpendicularismo, simetria etc.;
�� = ��� + ��� + ���
� O sobremetal de usinagem mínimo para uma determinada operação pode ser calculado por:
���= ������ + �� � + |�� � + ��|
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St
Sótimo
Sobremetal mínimo necessário
�� = ��� + ��� + ���
� SεL � Sobremetal necessário para compensar o erro de localização;
� St � Sobremetal total;
� .εli � Erro de localização devido a imperfeições em dispositivos de fixação, tais como encostos. A peça fica livre desse erro quando não se alteram as referências iniciais de usinagem;
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� .εfi � Erro devido à deformação da peça provocada pela fixação:
Sobremetal mínimo necessário
St St
Ex.: Carcaças pouco rígidas:
Erro de planicidade das faces
laterais provocado por
dispositivo com grande
capacidade de fixação;
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� .εfi � Erro devido à deformação da peça provocada pela fixação:
Sobremetal mínimo necessário
Ex.: Eixos esbeltos torneados entre pontos:
Erro de concentricidade devido à pressão excessiva provocada
pelo contra-ponto;
St
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Sobremetal mínimo necessário
� .εmi � Erro devido à montagem da peça no dispositivo de fixação ou da ferramenta no seu suporte:
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� Tabelas para orientação:
Valores médios de erros de montagem (εm) na fixação de peças em placas de 3 castanhas
Tipo da superfícieAté 50
50 a 120
120 a 260
260 a 500
Até 5050 a 120
120 a 260
260 a 500
Deslocamento radial [mm] Deslocamento axial [mm]Fundida em areia 0,3 0,4 0,5 0,6 0,1 0,12 0,15 0,2Fundida em moldes permanentes
0,2 0,3 0,4 0,5 0,8 0,1 0,12 0,15
Fundida em shell-molding 0,1 0,15 0,2 0,25 0,05 0,08 0,1 0,12Forjado em martelo 0,3 0,4 0,5 0,6 0,1 0,12 0,15 0,2Forjado em prensas horizontais ou verticais
0,2 0,3 0,4 0,5 0,08 0,1 0,12 0,15
Usinagem de desbaste 0,1 0,15 0,2 0,25 0,05 0,08 0,1 0,12Usinagem de acabamento 0,05 0,08 0,1 0,12 0,03 0,05 0,08 0,1Retificada 0,02 0,03 0,04 0,05 0,01 0,015 0,025 0,03
Sobremetal mínimo necessário
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Erros de montagem (εm) na fixação de barras redondas laminadas a quente em placas de 3 castanhas
Diâmetro D [mm] até 910 a 18
19 a 25
26 a 48
50 a 58
60 a 78
80 a 95
110 a 115
120 a 125
130 a 150
Deslocamento radial
0,1 0,2 0,15 0,2 0,27 0,32 0,4 0,5 0,6 0,65
Deslocamento axial
0,07 0,08 0,1 0,13 0,18 0,21 0,27 0,33 0,44 0,47
Erros de montagem (εm) na fixação de barras redondas retificadas ou trefiladas, em pinças elásticas
Diâmetro D [mm] 6 a 10 10 a 18 18 a 30 30 a 50 50 a 80 80 a 100Deslocamento radial 0,05 0,06 0,07 0,09 0,1 0,12Deslocamento axial 0,03 0,04 0,05 0,06 0,07 0,08
Sobremetal mínimo necessário
� Tabelas para orientação:
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Valores típicos de Rmax para diversas operações [µm]
Operação RmaxTorneamento desbaste 15 a 5,3Torneamento acabamento 5,3 a 1,2Mandrilamento 15 a 2,7Alargamento 10,3 a 5,3Brochamento 10,3 a 2,7Acabamento com esferas 1,2 a 0,6Retificação 5,3 a 0,3Lapidação 1,25 a 0,3Brunimento 1,25 a 0,3
Sobremetal mínimo necessário
� Tabelas para orientação:
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Sobremetal mínimo necessário
� Parâmetro (Rmax + t), de modo geral:
Valores típicos para o parâmetro (Rmax + t) [mm]
Tipo de peça em bruto (Rmax + t)
Barras laminadas 0,3Fundidos :
L < 100 mm 0,8 a 1,5L > 100 mm 2 a 6
Endurecida por tratamento térmico t = 0
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1. Para retíficadoras centerless, o erro de montagem é zero: εi =0
2. Para peças já desbastadas , a camada danificada já foi removida, logo ti = 0
Sobremetal mínimo necessário
��� = ������ + �� � + |�� � + ��|
� Observações sobre a expressão
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� Considerando dimensões externas:
T1 Tolerância da operação 1T.'1 Tolerância possível de ser obtida
na operação 1T2 Tolerância da operação 2T.'2 Tolerância possível de ser obtida
na operação 2
Tolerâncias e sobremetais operacionais
Sm Sobremetal mínimo entre as operações 1 e 2
SM Sobremetal máximo entre as operações 1 e 2
Dm1 Dimensão mínima na operação 1DM1 Dimensão máxima na operação 1
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� Dm1 = DM2 + Sm
� DM1 = Dm2 + SM
Tolerâncias e sobremetais operacionais
Observe que:
T2 ≥ T’2
T1 = T’1
� É possível afirmar:
� Considerando dimensões externas:
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Tolerâncias e sobremetais operacionais
T1 = T’1 � A tolerância operacional da operação precedente deve ser igual à tolerância disponível pelo equipamento para maximizar produtividade;
� Portanto:
T2 ≥ T’2 � A tolerância da operação final deve ser maior (no máximo igual) que a tolerância possível de ser obtida com o equipamento à disposição;
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Tolerâncias e sobremetais operacionais� Considerando dimensões internas:
� Dm1 = DM2 – SM
� DM1 = Dm2 – Sm
� É possível afirmar:
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� Dimensões externas
Dm1 = DM2 + 2 Sm
DM1 = Dm2+ 2 SM
Tolerâncias e sobremetais operacionais� Considerando usinagem bilateral:
� Dimensões internas
Dm1 = DM2 – 2 Sm
DM1 = Dm2 – 2 SM
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Tolerâncias e sobremetais operacionais� Generalizando para n operações – dimensões externas:
� Para a i-ésima operação
� Dm(i – 1) = DMi + Smi
� DM(i – 1) = Dmi + SMi
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Tolerâncias e sobremetais operacionais� Generalizando para n operações – dimensões internas:
� Para a i-ésima operação
� Dm(i – 1) = DMi – SMi
� DM(i – 1) = Dmi – Smi
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� Considerando dimensões de face:
Vale o mesmo equacionamento, porém lembrando qual o sentido positivo das cotas
� Para a face A:
� AM1 = Am2 – SAm
� Am1 = AM2 – SAM
� Para a face B:
� Bm1 = BM2 + SmB
� BM1 = Bm2 + SMB
Tolerâncias e sobremetais operacionais
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� Para a face A:
� LMi-1 = Lmi – Smi
� Lmi-1 = LMi – SMi
� Para a face B:
� Lmi-1 = LMi + Smi
� LMi-1 = Lmi + SMi
� Considerando dimensões de face, considerando noperações:
Obs: L = comprimento
Tolerâncias e sobremetais operacionais
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FIM