rebolo

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FUNDAÇÃO ESCOLA TÉCNICA LIBERATO SALZANO VIEIRA DA CUNHA

CURSO TÉCNICO DE MECÂNICA

REBOLO

DIEGO ALEXANDRE DA ROSA

Novo Hamburgo, agosto de 2013.

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DIEGO ALEXANDRE DA ROSA

REBOLO

Trabalho sobre a tecnologia do rebolo apresentado ao curso de Mecânica da Fundação Escola Técnica Liberato Salzano Vieira da Cunha na disciplina de

Procedimentos Industriais II – Módulo de Afiação de Ferramentas.

Novo Hamburgo, agosto de 2013.

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RESUMO

Este trabalho é a parte textual que engloba a apresentação de um seminário

em sala de aula, sobre rebolos, que são ferramentas de corte de geometria não

definida, para a disciplina de Usinagem dos Materiais, da Universidade Federal de

Santa Catarina. Em princípio objetiva-se o esclarecimento sobre a história e a

evolução dos rebolos e seus materiais constituintes, evidenciando que desde o

homem pré-histórico já se usa o princípio da abrasão, mas que somente após a

revolução industrial houve um desenvolvimento significativo no estudo e produção

da ferramenta de corte em questão. Com isso definido, pode-se demonstrar e definir

as operações que requerem o uso dos rebolos, dentro da retificação: desbaste

grosseiro, acabamento e afiação. Posteriormente enumeram-se e explicam-se os

diferentes tipos de rebolos, levando em consideração suas características principais,

seus abrasivos e ligantes, suas condições de uso e de trabalho, seus defeitos e

maneiras de fabricação. Por fim define-se como agir sabiamente na escolha de um

rebolo. Pode-se inferir, com esses estudos, a real necessidade de se conhecer os

rebolos e seus usos, sendo que a ausência desses aprendizados pode acarretar

uma lacuna nos conhecimentos sobre usinagem.

Palavras chave: Rebolos. Revolução industrial. Ferramentas de corte com

geometria não definida. Abrasão. Ligantes. Abrasivos. Retificação. Usinagem.

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1.INTRODUÇÃO

Este trabalho visa abordar todos os principais aspectos do rebolo:

ferramenta de corte de geometria não definida. Sua utilização e importância

abrangem diversas áreas de processos de fabricação que são evidenciadas neste

trabalho.

Os rebolos são ferramentas conhecidas há muitos anos. Já na pré-história o

homem esfregava seus utensílios em pedras, a fim de provocar abrasão e afiar ou

dar forma aos seus objetos. Inevitavelmente, o primeiro rebolo também foi feito de

rocha, e usado por muitos anos até os nossos dias. Em muitas propriedades rurais

encontramos a pedra de amolar, utilizada para a afiação das ferramentas do campo.

Com os anos, o rebolo manteve seu formato cilíndrico e foi alterando apenas sua

constituição, com a utilização de diferentes materiais.

Atualmente o rebolo é, de modo geral, utilizado em operações de retificação.

Neste trabalho optou-se por subdividir esse processo em outros três:

desbaste grosso, acabamento e afiação. Assim pode-se ter uma visão mais ampla

de todas as aplicações dessa ferramenta.

Os rebolos possuem três constituintes principais: o abrasivo, o ligante e os

poros. Ao se misturar uniformemente um ligante com algum tipo de abrasivo, e dar a

forma adequada, temos um rebolo, que é classificado de acordo com parâmetros

resultantes desse processo.

Os parâmetros importantes para se avaliar um rebolo são o tipo de abrasivo

(natural ou sintético), o ligante (influencia em diversas propriedades do rebolo e

pode ser orgânico ou inorgânico), a granulometria (diz respeito ao tamanho dos

grãos usados), a dureza (referente ao desgaste da ferramenta), e a estrutura (indica

a porosidade do rebolo). Cada variação desses parâmetros se adéqua melhor ou

pior a uma aplicação.

Depois de avaliada a constituição do rebolo, também é importante saber

suas formas básicas, e assim entender a amplitude de sua aplicação. Normas

técnicas definem a forma, dimensão e bordos que os rebolos têm.

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Com a informação dos parâmetros, forma e bordos do rebolo, pode-se

especificar totalmente o rebolo e padronizar sua comercialização. Todas essas

informações de abrasivo, ligante, estrutura, etc., devem vir especificadas sobre a

ferramenta.

Tal quais outras ferramentas, o rebolo também sofre desgaste e perde sua

forma ideal. Algumas precauções podem e devem ser tomados para se garantir o

bom uso do rebolo. A refrigeração e uso de fluidos de corte também se aplica para

essa ferramenta. Além disso, também temos a retificação dos rebolos, que visa

recuperar o rebolo. Dois processos de recuperação são abordados: dressamento,

para renovar a superfície, e perfilamento para afiação do rebolo.

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HISTÓRICO

2.1 Pré-história

O homem pré-histórico já conhecia a forma de afiar sua ferramenta, sua

arma, trabalhando-a primeiro e esfregando-a com uma pedra depois, para obter um

melhor acabamento. Podemos considerar os machados pré-históricos do período

Paleolítico (pedra lascada) e do Neolítico (pedra polida) como dois exemplos disto.

Figura 1: HOMO habilis – Idade da pedra lascada. 1 ilustração.

Fonte: disponível em:

<http://historia-interactiva.blogspot.com/2008/10/homohabilis.html>. Acesso em: 1

jun. 2009.

Para trabalhar suas ferramentas, os homens pré-históricos usavam sempre

o mesmo lugar e acabaram criando, o que hoje chamamos de oficinas líticas. Esses

eram lugares onde as populações pré-históricas preparavam e aperfeiçoavam suas

ferramentas e instrumentos de caça, de pesca e de coleta. As oficinas líticas são

formações de depressões na rocha, sejam sulcos, frisos, pratos ou bacias que

serviam para amolar, afiar e polir as ferramentas de pedra. Elas são encontradas

com muita frequência no litoral, pois os povos já conheciam o poder abrasivo da

combinação de areia e água.

Figura 2: OFICINAS Líticas da Praia dos Ingleses. 1 fotografia, color.

Fonte: disponível em: <w.flickr.com/photos/patsetubal/2568638905/>.

Acesso em: 1 abr. 2009

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O fenômeno predominante nesses processos rudimentares de usinagem é a

abrasão. “Abrasão é definida como a operação de arrancar partículas de um material

por esfregamento contra outro material que será quase sempre mais duro do que o

primeiro. Esta ação de esfregar uma peça contra outra para modificar a sua forma

geométrica, ou afiá-la, pertence ao instinto do homem primitivo. O conhecimento

adquirido permitiu ao homem aprimorar constantemente a forma de usar meios

Abrasivos. Há 4.0 anos a.C. já era usado pelos egípcios um processo para corte de

grandes blocos de pedra, de forma similar ao usado hoje nas marmorarias para o

corte de grandes blocos de granito com fios de aço e pó de diamante.

Figura 3: FERRAMENTAS de pedra lascada. 1 figura.

Fonte: disponível em:

<http://w.brasilescola.com/geografia/desvendandoarqueologia-vi.htm>. Acesso em: 1

br.

A areia, a pedra de sílex em tempos pré-históricos, o esmeril usado

principalmente na ilha de Naxos no mar Egeu e na Austrália e mais tarde o garnet

são os abrasivos historicamente mais representativos. O diamante já era usado na

Índia como pó polidor em 800 a.C.

Em 2.0 anos a.C. no Egito já era trabalhado o bronze com uma máquina

rudimentar similar a um torno. Provavelmente esta foi a primeira retífica.

2.2 Evolução do rebolo e primeiros materiais

Os abrasivos sempre estiveram ligados ao desenvolvimento industrial,

porém, foi só nos últimos 80 anos que eles apresentaram o máximo crescimento. De

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acordo com Nussbaum (1988), os fatos mais importantes ocorridos desde o século

XIV seriam: 1500 - Máquina de afiar (ou amolar) usando um rebolo de pedra talhada

a mão (Leonardo da Vinci); 1825 - Primeiros rebolos de esmeril e pó de diamante,

ligados provavelmente com laca (Índia); 1837 - Gaudin (Francês) obteve os

primeiros cristais de Alumina; 1850 - Primeiros rebolos com liga mineral, oxicloreto

de Mg (Magnesita); 1857 - Primeiros rebolos ligados com borracha; 1860 - Primeira

máquina retificadora cilíndrica (Brown-Sharp); 1864 - Primeiros rebolos com liga

cerâmica (Inglaterra);

Figura 4: ALMEIDA JUNIOR, J. F. Amolação interrompida. 1985. 1 pintura.

1877 - Frémy e Fiel obtiveram grãos de alumina,* úteis para serem usados

como abrasivos; 1891 - Moissan (Francês) e o Dr. Acheson (norte-americano)

obtiveram, ao mesmo tempo, durante pesquisas para obter diamante artificial, o SiC

- Carbeto de Silício; 1893 - Primeiros rebolos com Carbeto de Silício.

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Figura 5: CARBETO de Silício em pó. 1 fotografia, color. Disponível em:

<w.poligemas.com.br>. Acesso em: 1 abr. 2009.

A partir da Revolução Industrial, na Segunda metade do século passado, os

progressos foram muito rápidos. Especialmente nos últimos 60 anos, devido aos

grandes esforços industriais das Guerras Mundiais, que forçaram as pesquisas,

tanto na Europa como nos EUA e Japão. A necessidade de fabricar peças de

reposição motivou o aparecimento das tolerâncias dimensionais e criou condições

ótimas para o desenvolvimento técnico da indústria dos abrasivos. O crescimento da

indústria de automóvel foi um dos grandes propulsores deste desenvolvimento.

Em 1927 apareceram os primeiros rebolos fabricados com resinas sintéticas

como ligante.

Novos abrasivos surgiram nos anos seguintes. O Óxido de Alumínio branco,

o rosa, o rubino e o modificado com Óxido de Vanádio, todos eles para trabalhos em

aços especiais e em determinadas operações.

Em 1934 apareceu o carbureto de boro que apresentou alguns problemas

no seu uso para fabricação de rebolos, embora fosse um produto sintético de

altíssima dureza.

Em 1957 apareceu no mercado o diamante sintético, produzido pela General

Electric Co.(EUA) através de um processo que envolve altíssima pressão e

temperatura, da mesma forma que a natureza o faz.

Em 1983, o diamante já havia conquistado mais de 30% do mercado

industrial

Norte-Americano em termos de valor financeiro. E isso que na época o custo

comparativo do diamante com o Óxido de Alumínio e Carbureto de Silício era em

torno de umas 2500 vezes mais caro. Por outro lado, os novos abrasivos

apresentam algumas limitações técnicas. Por exemplo, nas lixas, cujo campo de

aplicação principal é na área da madeira e aí não há necessidade de grãos

abrasivos superiores. E, além disso, a afinidade química do diamante pelas ligas

ferrosas de cobalto e níquel, no ponto quente de contato rebolo/peça, é uma

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limitação para mantê-lo fora do grande mercado onde imperam o Corindon e o

Carbureto de Silício.

13 3 RETIFICAÇÃO – OPERAÇÕES QUE USAM REBOLO

O princípio de funcionamento do rebolo está no desgaste ocasionado pela

penetração superficial de grãos abrasivos, que remove as partículas do material.

Figura 6: EFEITO abrasivo do rebolo arrancando cavacos. 1 fotografia, color.

Fonte: disponível em: <http://sharpcosweepershoes.com/Grinding%202.JPG >.

Acesso em 1 abr. 2009.

Os grãos funcionam como micro-ferramentas que induzem o mesmo

mecanismo de formação de cavaco que as ferramentas de geometria definida

apresentam. Desta forma, os grãos abrasivos também perdem a sua capacidade de

corte, exigindo maior pressão na área de contato entre a peça e o rebolo, para

quebrar ou arrancar os grãos gastos, criando continuamente, novas arestas de

corte. Esta característica faz do rebolo a única ferramenta de corte com autoafiação.

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Figura 7: Tipos de retificação.

Fonte: AGOSTINHO, O. L. et al. Processos de fabricação e planejamento de

processos. 2004. 98 p., il. Trabalho da disciplina de Introdução à Engenharia de

Fabricação. Disponível em: <w.ebah.com.br/apostila-pdf-pdf-a873.html>.


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Figura 7 (continuação): Tipos de retificação.

Fonte: AGOSTINHO, O. L. et al. Processos de fabricação e planejamento de

processos. 2004. 98 p., il. Trabalho da disciplina de Introdução à Engenharia de

Fabricação. Disponível em: <w.ebah.com.br/apostila-pdf-pdf-a873.html>.


De modo geral, as operações que utilizam rebolos são denomiadas

retificações. Dentro da retificação podemos ainda classificar em:

Nessa operação efetua-se a remoção simples de material, sem a exigência

de precisão, como por exemplo, o rebarbamento de peças fundidas, forjadas ou

estampadas. A granulação do rebolo utilizado aqui é geralmente grosseira, pois não

se está preocupado com o acabamento do processo.

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Figura 8: REBARBAÇÃO de peça forjada. Fundição Bom Sucesso. 2007. 1

fotografia, color. Fonte: Disponível em: <http://w.metalsul.ind.br> Acesso em 1 abr.

2009.

3.2 Acabamento

Operação com finalidade de se obter superfícies lisas e precisas. A

preocupação aqui é com o acabamento das peças, por isso uma granulação mais

fina pode ser usada. Esse acabamento se aplica não só à rugosidade da superfície,

como também a melhoria de dimensões e geometrias.

Figura 9: ACABAMENTO feito com rebolo.

Fonte: Retificação cilíndrica. 5 p., il. Aula da USP. Disponível em:

<w.bibvirt.futuro.usp.br >. Acesso em 26 mai. 2009.

3.3 Afiação

Regeneração ou criação do fio de corte de outra ferramenta, através do

aprimoramento dos ângulos característicos de saída. Nessa operação se quer criar

uma geometria com ângulos e dimensões muito precisos e importantes, que vão

caracterizar o gume de uma ferramenta. Além disso, uma vez que as ferramentas já

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são feitas de materiais que precisam suportar o desgaste, é preciso uma ferramenta

superior para efetuar essa usinagem.

Figura 10: STOETERAU, R. L. et al. Processos de usinagem de roscas. 52

p., il. Disponível em: <http://w.hlam.com.br/Usinagem%20de%20Roscas.pdf>.

Acesso em: 26 mai. 2009 4 CONSTITUIÇÃO DO REBOLO

O rebolo se caracteriza por ser um aglomerado. Ou seja, ele é formado por

grãos abrasivos dispersos em uma matriz de ligante. Independente de o rebolo ser

de origem natural (rochas) ou artificial, essa é sua constituição básica. Isso porque

em um rebolo não é todo o material da ferramenta que irá causar a remoção de

material, mas apenas os grãos que possuem gumes afiados. “Dessa forma, são

ferramentas consideradas policortantes [...]” (ROSSI, 1970), cujas lâminas,

numerosas e unidas, são constituidas por uma porção de grãos abrasivos que

removem pequenas quantidades de material.

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Figura 1: Constituição do Rebolo.

Fonte: STOETERAU, R. L. et al. Usinagem com ferramentas de geometria

de corte não definida - Retificação. 53 p., il. Disponível em:

4.1 Abrasivo

Essa é a parte ativa da ferramenta, pois é ela quem de fato retira material da

peça. É constituído por uma porção de grãos que apresentam certa dureza, e que

irão impactar com a peça para que o material seja arrancado. É importante que o

abrasivo tenha elevada dureza, estabilidade térmica e estabilidade química. Os

grãos abrasivos têm que apresentar “tenacidade” para suportar os choques

mecânicos da operação de corte interrompido sem se fraturar prematuramente, mas

devem por outro lado,apresentar “friabilidade”, isto é, à medida que o desgaste

arredonda as arestas cortantes (o grão fica cego), aumentam os esforços e o grão

se fratura apresentando novas arestas.(Catálogo de produtos Winter – set/2006)

4.2 Ligante

O ligante é a parte passiva do rebolo, ele detém a função de unir e sustentar

o abrasivo na ferramenta. Com isso possibilita que os grãos abrasivos reajam à

pressão necessária à retirada de material. Mas, acima de tudo, o mais importante é

que o ligante consiga se livrar dos grãos desgastados (lisos), para que os grãos

novos das camadas inferiores sejam expostos. É essencialmente essa propriedade

que torna o ligante fundamental no rebolo e por isso que influencia diretamente no

rendimento da ferramenta. Trataremos mais desse aspecto ao abordarmos a dureza

dos rebolos e defeitos no uso de rebolos.

Mesmo se tratando de “rebolos” naturais, como as rochas, também

encontramos uma matriz que aloja os grãos abrasivos. Assim como nos ligantes,

essa matriz possui dureza menor para que possa ser desgastada antes do abrasivo.

4.3 Poros

Os poros constituem os vazios dentro do rebolo, formados entre os grãos

abrasivos e o ligante. A formação de poros é inevitável, porém não é indesejável. Os

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poros são importantes em muitos fatores, seja para refrigeração, ou para retirada de

cavaco. Portanto, é interessante controlar o tamanho dos poros, e assim controlar

mais uma variável dentro do processo de usinagem com rebolos.

Uma alta porosidade é muito importante para que o líquido refrigerante

possa penetrar na zona de retificação da ferramenta, e também para que o cavaco

possa ser transportado para fora da zona de maior atrito. Falaremos em mais

detalhe sobre a porosidade no item 5.5 que trata de Estrutura.

Figura 12: MICROSCOPIA – Ligante, poros e abrasivo. 1 fotografia.

Disponível em: <w.interempresas.net/MetalMecanica/Articulos/Articulo.asp?

A=19447>. Acesso em: 1 abr. 2009.

5 CARACTERÍSTICAS DO REBOLO

Os rebolos apresentam características importantes que devem ser

consideradas. É através da combinação dessas características que se obtém o

melhor rendimento da ferramenta em sua aplicação. A seguir temos esses cinco

parâmetros, de acordo com Stemmer (2005) e seu detalhamento.

5.1 Tipos de Abrasivos

Os abrasivos podem ser divididos em dois grandes grupos, que são os

naturais e os sintéticos. Deve-se destacar que os abrasivos naturais são menos

usados, devido a sua baixa resistência comparada com os abrasivos sintéticos.

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També devido ao grande desenvolvimento de novos materiais sintéticos e

conseqüente barateamento desses materiais, o que tem proporcionado rebolos mais

eficientes. Segundo Stemmer (2005) os abrasivos que temos são:

Esse grupo compreende todos os materiais que se encontram na natureza e

não precisam passar por nenhum tratamento químico ou térmico, ou seja, serem

transformados para poderem ser usados. São eles:

a) Pedra de arenito ou silex (quartzo – SiO2) – Possui baixa dureza,

apresentando desgaste por fraturas frágeis, porém após a quebra os grãos não

apresentam arestas vivas boas. É a famosa “pedra de amolar”, encontrada em

zonas rurais e usada para afiação dos utensílios do homem do campo.

Figura 13: “Pedra de amolar”. 1 fotografia, color. Disponível em:

<w.flickr.com/photos/kafu/215473070/>. Acesso em: 1 abr. 2009.

b) Esmeril natural – É um material quase que exclusivo da região do Cabo

Esmeril, da ilha grega de Naxos. Esse abrasivo se forma de um raro derramamento

vulcânico composto de até 70% de óxido de alumínio cristalino em matriz de

magnetita. Também possui pouca eficiência em formar gumes afiados na quebra do

grão.

c) Coríndon natural – Diferente do esmeril natural, esse material possui um

teor maior de óxido de alumínio, variando de 80 a 95%. O alto teor de Al2O3 lhe

garante uma dureza elevada se comparado com os outros materiais naturais.

Similar aos demais, não forma arestas vivas no desgaste. Porém encontra

aplicação no polimento de vidros ópticos.

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Figura 14: ZIMBRES, E. Coríndon natural. 1 fotografia, color. Disponível em:

<w.dicionario.pro.br />. Acesso em: 1 abr. 2009.

d) Pedra pome – Uma rocha extremamente porosa por natureza. É de

baixíssima resistência mecânica, porém já é usada há muitos anos no acabamento

de materiais também moles tais como madeira ou osso.

Figura 15: TEXTURA da pedra pome ampliada. 1 fotografia, color.

Disponível em: <w.garinbrasil.com.br/pedra_pome.html>. Acesso em: 1 abr. 2009.

e) Granadas – Um material de boa dureza, e que possui a vantagem de

romper em forma de concha (conchoidal). Isso garante a formação de muitos gumes

afiados. Porém, ainda assim não suficientemente eficientes para utilização em

metais, por isso se aplicam largamente em lixas de madeiras duras e/ou nobres.

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Figura 16: Pedra de Granada. 1 fotografia, color. Disponível em:

<http://w.girafamania.com.br/tudo/pedra-granada.htm>. Acesso em: 1 abr. 2009.

f) Diamante – É a exceção dos materiais naturais. Possui notória dureza

elevada, o que lhe permite usinar metal-duro, quartzo, mármore, granito, cerâmica,

etc. Porém, não são pedras de diamante propriamente que se usa no rebolo. Uma

vez que grande parte dos diamantes extraídos em minas possui algum tipo de

defeito, esses são moídos e então aplicados em ferramentas de polimento,

lapidação ou retificação. É um abrasivo especialmente utilizado para retificação de

ferramentas de metal duro.

Figura 17: Morfologia do diamante em pó. Revista Matéria. v. 10, n. 3, p. 419

– 428, 2005. 1 fotografia. Disponível em: <http://w.materia.coppe.ufrj.br/>. Acesso

em: 01 abr. 2009.

A necessidade de se atingir tolerâncias muito maiores, levou a criação de

abrasivos sintéticos, os quais apresentam propriedades melhoradas. Além disso,

novas pesquisas e estudos podem e são feitos a fim de melhorar ainda mais esses

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materiais. Por isso, uma infinidade de abrasivos sintéticos está à disposição para a

fabricação de rebolos. Os mais importantes desses abrasivos são:

a) Coríndon – formado por óxido de alumínio cristalino. É classificado em

regular, médio e extra, de acordo com seu teor de impurezas (óxidos de titânio,

silício e ferro). Além disso, também oferece variações referentes a elementos de

ligas e composições de coríndon. Quatro principais processos de fabricação se

aplicam a esse material: fundição, cristalização, sinterização e pulverização de

massa fundida que forma esferas ocas ao resfriarem em suspensão no ar.

b) Carboneto de silício – é um material sintético, formado pela fusão em

fornos elétricos de areia de sílica (SiO2) com coque (carbono). Possui elevada

dureza, que não depende da orientação dos cristais (como o diamante). Além disso,

é muito estável quimicamente. Suas demais propriedades dependem do tipo e teor

de impurezas, e a partir disso são classificados em de cor verde ou de cor preta. Os

de cor preta se distinguem por apresentar maior tenacidade.

Figura 18: REBOLOS em Carboneto de Silício. 1 fotografia, color. Disponível

em: <w.jlemosesteves.pt/>. Acesso em: 1 abr. 2009.

c) Nitreto cúbico de boro – É o material sintético que mais se aproxima da

dureza do diamante, com a vantagem dessa propriedade não depender da

orientação dos cristais. Sua estrutura cristalina cúbica é estável até a temperatura de

2000°C, a temperatura ambiente. Encontra aplicação na usinagem de materiais de

boa dureza, tais como aços rápidos e aços liga.

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Figura 19: NITRETO Cúbico de Boro. 1 fotografia. Disponível em:

<w.abrasivesnet.com>. Acesso em: 1 abr. 2009.

d) Diamante sintético – Possui dureza superior ao diamante natural, o que o

torna o mais duro de todos os abrasivos, porém essa propriedade depende da

orientação do cristal. Além disso, possui elevada condutibilidade térmica e, por isso,

requer cuidados na hora da escolha do ligante. Ligantes de baixo ponto de fusão,

como resinóides, podem fundir e destruir o rebolo. Em ar atmosférico e à

temperatura de 900°C, o diamante sofre a grafitização, o que diminui sua

resistência. Esse abrasivo é utilizado na retificação de metal duro, quartzo, cristais,

gemas, pedras preciosas, mármore, granito e cerâmicos. E ainda, estudos recentes,

utilizando configurações alternativas de diamantes, obtiveram grandes resultados na

usinagem de materiais dúcteis não ferrosos, tais como o alumínio.

Figura 20: DIAMANTE sintético – Grãos. 1 fotografia, color. Disponível em:

<w.dsn2006.org/catalog/materials_handling/1/>. Acesso em 1 abr. 2009.

5.2 Granulometria

A granulometria diz respeito ao tamanho de grão, ou seja, especifica

parâmetros que podem ser medidos e comparados entre os diferentes tipos de grão.

De acordo com Nussbaum (1988), é importante se ter controle da granulometria de

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um rebolo para que a uniformidade dos grãos seja garantida, e conseqüentemente a

usinagem também apresente resultados uniformes. O tamanho de grão está

diretamente ligado ao acabamento da usinagem.

Um primeiro método para se especificar a granulometria de um rebolo é a

utilização de peneiras. Os furos da peneira irão limitar os tamanhos do grão, e dessa

forma nenhum grão além do tamanho que se quer estará presente no rebolo. “A

classificação mais usual é a da norma norte-americana ANSI Standart B 7.12-1977”

(STEMMER, 2005, p. 270). Essa norma especifica o tamanho de grão através do

número de fios que uma área padrão de uma polegada quadrada da peneira

contém. O produto, ou quadrado, do número de fios é chamado de mesh (malha).

Então, por exemplo, uma peneira que possua 10 x 10 fios, possui um malha de 100.

Nessa medida, quanto maior o número de mesh, menor é o tamanho de grão.

Abaixo temos uma classificação da granulometria em mesh, de acordo com

Stemmer (2005).

Muito grosso 6 8 10 12

Fonte: STEMMER, C.E. Ferramentas de corte I. Florianópolis: Editora da

UFSC. 2008. 314 p., il.

Na figura abaixo temos um exemplo das malhas usadas. Observa-se

também uma classificação, indicando apenas os números de fios. Portanto, se a

malha possui 20x20 fios, os grãos que passam nessa malha são chamados de grãos

nº 20.

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Figura 21: Granulometria.



Porém, algumas utilizações requerem grãos tão pequenos, que estes já se

tornam pós impalpáveis, e não mais podem ser medidos através desse sistema de

peneiras. Para esses grãos, cita Stemmer (2005), criou-se uma medição baseada no

tempo de decantação em solução aquosa. A solução aquosa de grãos é descansada

por um número “n” de minutos, e então uma parcela superior da solução é retirada.

Através da evaporação, extrai-se o pó dessa parcela, e esse pó é chamado de pó de

“n” minutos. Essa medida encontra uma relação de aproximadamente 0,05

min/mesh, ou seja, 1 minuto corresponde a um grão de mesh 200.

5.3 Ligantes

Os ligantes são divididos em dois grandes grupos, de acordo com sua

constituição química. Eles podem ser orgânicos e inorgânicos. Ainda, uma

caracterização encontrada em bibliografia mais antiga refere-se aos ligantes

inorgânicos como ligantes elásticos.

Os diferentes ligantes recebem um símbolo que os identifica e que é usado

na especificação do rebolo. Em seguida encontramos essa simbologia, com seus

respectivos ligantes.

(V) Cerâmico ou vitrificado: É formado por uma mistura de argila, caolim,

quartzo, feldspato e outros fundentes (que diminuem a temperatura de queima do

ligante). As proporções utilizadas de cada um dependem das propriedades que se

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quer obter do ligante. A utilização de fundentes é mais recente, e visa economizar

tempo e combustível. O nome vitrificado se deve ao fato de todos os seus

componentes se vitrificarem durante o processo de queima, por esse motivo também

pode ser chamado de cerâmica sinterizada. Esses ligantes representam 75% da

utilização dos rebolos. De modo geral são frágeis, com alto módulo de elasticidade e

resistentes à temperatura, porém quebradiços e sensíveis a choques térmicos. Além

disso, a queima requer altas temperaturas, entre 1000 a 1350°C.

(S) Silicioso: É formado por silicato de sódio, obtido na fusão de soda

cáustica com grãos de quartzo, e ainda um pouco de argila. A solidificação dessa

solução ocorre a 200°C e sua queima a temperaturas muito menores que os ligantes

cerâmicos. Por essas características, é um ligante fácil de trabalhar e de moldar.

Permitem, ainda, a fabricação de ferramentas de grandes dimensões. Os problemas

da utilização dessa ligante são: estrutura muito fechada, falta de elasticidade e baixa

dureza. Além disso, também são muito suscetíveis à temperatura e à presença de

água, devido à soda cáustica da composição.

(O) Magnesita: É formado por oxicloreto de magnésio, que se forma da

reação de óxidos com cloreto de magnésio. A solidificação do material ocorre em

temperatura ambiente, embora de forma demorada. Porém, essa é uma reação

química muito instável e difícil de controlar, por isso gera freqüentes trincas e

fissuras que fragilizam e até inutilizam a ferramenta. É um ligante sensível à

umidade, e por isso dispensa o uso de lubrificantes. Porém, isso pode limitar sua

aplicação, e por isso só encontra utilização em retificações suaves como cutelaria e

afiação de antigas navalhas e lâminas de barbear.

(M) Metálico: é formado por diversos tipos de material, porém possui uma

fabricação mais complexo e abrangente. Ao invés de simplesmente se misturar

materiais e queimar em fornos, ligantes metálicos podem ser sinterizados,

depositados galvanicamente sobre um suporte, ou infiltrados numa matriz porosa de

abrasivo. É comumente usado na retificação de cerâmicas, com rebolos contendo

abrasivos de dureza elevada como nitreto cúbico de boro (CBN), diamante ou

diamante sinterizado.

Figura 2: REBOLO eletrolítico - depositação galvânica. 1 fotografia, color.

Disponível em: <w.nikkon.com.br/reboloseltroliticos.htm>. Acesso em 1 abr. 2009.

24

(E) Goma-laca: é formado de resíduos de couro. São de fabricação muito

simples, se comparado aos outros ligantes que precisam ser misturados e

queimados. Usados geralmente em lixas, são suscetíveis a temperatura. Além disso,

também são usados para preparação de amostras metalográficas, pois não

produzem descoloração na usinagem e isso permite boa visualização da estrutura

do metal.

Figura 23: GOMA-LACA. 1 fotografia, color. Disponível em:

<w.templodaarte.com/loja/>. Acesso em 1 abr. 2009.

(R) Borracha: é formado por borracha (ou látex). É amplamente usado em

usinagens em alta velocidade, pois sua característica elástica garante ação suave

do rebolo sobre a peça. A rebarbação de peças fundidas é um exemplo de sua

aplicação.

Figura 24: BORRACHA sendo extraída. 1 fotografia, color.

Disponível em: <portuguese.alibaba.com/product-tp/latex-rubber-

103676617.html>. Acesso em 1 abr. 2009.

(B) Resinóide: é formado por vários tipos de resinas sintéticas, que podem

ou não apresentar material de enchimento. É o segundo ligante mais usado e com

abrangência crescente. As resinas mais comuns são as fenólicas, pois são do tipo

termofixas. Isso garante que o material não irá se deformar sobre a ação da

temperatura Porém, limite a temperatura na usinagem já que o material não resiste a

grandes temperaturas, como os ligantes cerâmicos ou metálicos. É um ligante

recomendado para trabalhos de alta pressão com velocidades de até 80 m/s.

25

Figura 25: RESINA pré-processada. 1 fotografia, color. Disponível em:

<w.scientech.com.br/produtos/resinas.html>. Acesso em 1 abr. 2009.

5.4 Dureza do rebolo

A dureza do rebolo é o parâmetro que determina a capacidade do ligante em

reter as partículas abrasivas do rebolo. Também, pode ser interpretada como a

tenacidade do ligante.

O que se espera de um rebolo é que ele mantenha os grãos ativos até que

estes se desgastem, arredondem e percam a eficácia. Então, o rebolo deve ser

capaz de soltar esses grãos e expor novos grãos ativos. Dessa forma o rebolo está

continuamente se reafiando. Porém, deve se cuidar para que não ocorra o desgaste

excessivo da ferramenta e conseqüente ineficiência do processo, pois um rebolo que

se desgasta muito fácil pode não estar retirando material suficientemente.

A dureza do rebolo não é quantitativamente mensurada. Ela apenas é

comparada entre os diversos rebolos e classificada numa ordem apropriada. Uma

dureza grande significa que o rebolo apresenta maior resistência ao desgaste e

arranque de seus grãos. Essa classificação utiliza as letras maiúsculas do nosso

alfabeto, como vemos na tabela abaixo.

Extra macio A, B, C, D, G

Macio H, I, J, K Médio L, M, N, O Duro P, Q, R, S

Extra duro T, U, W, Z


UFSC. 2008. 314 p., il.

5.5 Estrutura – Espaçamento entre os grãos

A estrutura aqui é definida como o espaçamento entre os grãos abrasivos e

o ligante. Ela nos indica quanto espaço vazio há dentro do rebolo. É classificada em

aberta (mais porosidade) ou fechada (menos porosidade).

26

Figura 29: Efeitos da porosidade do rebolo.


de corte não definida - Retificação. 53 p., il. Disponível em: <http://w.lmp.ufsc.br >.

Acesso em: 1. abr. 2009

35 5.5.1. Estrutura fechada

Uma estrutura fechada possui os grãos abrasivos mais perto um dos outros,

o que significa mais contato com a peça. Porém, uma vez que se têm mais arestas

cortantes em contato com a peça, também se produz mais calor durante a

usinagem, e conseqüente maior desgaste.

De acordo com Stemmer (2005), o uso de rebolos com estrutura fechada é

indicado para acabamentos finos, pois é necessário se ter uma boa densidade de

arestas cortantes e assim garantir a uniformidade do processo. A estrutura fechada

também é usada na retificação de roscas.

5.5.2. Estrutura aberta

Uma estrutura aberta representa grande espaçamento entre os grãos

abrasivos. Esses espaços são importantes para alojar o cavaco, e com isso uma

maior quantidade de material pode ser retirada. Além disso, com menos grãos em

contato com a peça e menos calor sendo gerado, a durabilidade de rebolos de

estrutura aberta é maior.

De modo geral, os materiais de menor dureza e ductilidade maior requerem

rebolos de estrutura aberta para sua usinagem. São exemplos materiais não comuns

à engenharia tais como cortiça, borracha, couro, etc.

27

Figura 30: CONSTITUIÇÃO dos rebolos de estrutura aberta e fechada.

Fonte: Preparação de máquina. 10 p., il. Aula da USP. Disponível em:


37 6 FORMA DOS REBOLOS E PERFIL DOS BORDOS

Sendo o rebolo uma ferramenta utilizada em diversas operações diferentes,

é importante que ele também apresente formatos diferentes, que atendam as

diferentes necessidades. De forma geral, o que se tem é:

28

Figura 31: FORMAS e aplicações de rebolos.

Fonte: Retificação: conceitos e equipamentos. 7 p., il. Aula da USP.

Disponível em: <w.bibvirt.futuro.usp.br >. Acesso em 26 mai. 2009.

Tanto o formato geral, como também o perfil dos bordos possuem formas e

dimensões padronizadas. Essas formas são regulamentadas pelas normas ISO/R

603-1967, ISO 1117-1975 e ISO/R 525, também pelas normas alemãs DIN, que se

encontram no manual 108 – Werkzeuge 6, e ainda pela norma dos Estados

Unidades ANSI-Standard B 74.2-1974 e pela brasileira ABNT NBR 6166.

38 Abaixo temos alguns dos formatos básicos de rebolos.

Figura 32: FORMAS de Rebolo. il, color. Disponível em:

<http://w.diamaxdiamantes.com.br/arquivos/Diamax_Catalogo.pdf>.Acesso em 26

mai. 2009.

Com relação aos bordos do rebolo, também existem padronizaçãoes, com

formatos e dimensões normalizados. Abaixo temos alguns desses bordos.

29

Figura 3: Bordo de rebolos


UFSC. 2008. 314 p., il.

40 6.1 Rebolos perfilados – retificação de roscas

Além desses formatos padronizados, também existem rebolos com formas e

bordos específicos para uma peça. Esses são chamados perfilados, e encontram

aplicação principalmente na retífica de roscas. Em roscas que trabalham com a

calibragem de algum aparelho, é importante que essas possuam tolerâncias

dimensionais muito pequenas, e para suprir essa necessidade usa-se os rebolos

perfilados.

30

Figura 34: RETIFICAÇÃO com rebolo perfilado. 1 fotografia, color.

Disponível em: <w.cimm.com.br>. Acesso em 1 abr. 2009.

41 7 ESPECIFICAÇÃO DOS REBOLOS – NORMALIZAÇÃO

Depois de todos esses aspectos que foram abordados aqui, é importante

demonstrar como a especificação de rebolos é feita. No caso, todos os elementos

supracitados aqui devem estar descritos sobre o rebolo, de forma a facilitar a sua

utilização no dia-a-dia.

fer

ramenta

Na imagem a baixo temos um exemplo disso. Todos os parâmetros que

vimos estão indicados, tais como granulometria, dureza, ligante, abrasivo, e ainda

encontramos outros, tais como rotação máxima de trabalho e dimensões da

31

Figura 35: ESPECIFICAÇÃO de Rebolo.

Fonte: Preparação de máquina. 10 p., il. Aula da USP. Disponível em:


Figura 36: CATÁLOGO NORTON. Exemplo de rebolo vendido no mercado.

32

Disponível em:

<http://w.frato.com/arquivos_public/catalogo_parceiros/arq_42_12.pdf>. Acesso em

1 abr. 2009.

43 8 REFRIGERAÇÃO NO USO DE REBOLOS

Nas operações com rebolos, pode haver grandes quantidades de calor

gerado devido ao atrito do rebolo com a peça a ser usinada. De fato, e conforme

Stemmer (2008), a maior parte do calor gerado no processo de retificação

transferese para a peça, o que pode originar uma série de graves problemas, tais

como o surgimento de “pontos macios” por sobreaquecimento do material, “pontos

duros” por aquecimento e rápido resfriamento, áreas com manchas, e aspecto

superficial queimado, além de trincas, empenamentos e deformações. A retirada do

cavaco é um fator crucial para evitar este problema, pois o espaço disponível para

este se alojar no decorrer do processo é muito pequeno, o que freqüentemente

acarreta em forte atrito dos grãos do rebolo com a peça, provocando aquecimento

excessivo. Neste quesito, os fluidos refrigerantes desempenham um papel muito

importante.

Figura 37: FLUXO de calor no grão

Fonte: KÖNIG W. Tecnologia da Fabricação. Retífica, brunimento e

lapidação. v. 2 (direitos de tradução reservados por Prof. Walter L. Weingaertner),

1981.

33

Lubri-refrigerantes são altamente recomendados para os casos agressivos

onde grandes quantidades de calor são geradas, e possuem diversas finalidades e

vantagens que, em muito, justificam o seu uso. Além de esfriar a peça, as porções

de fluido localizadas imediatamente nos pontos de contato da peça com o abrasivo,

conferem uma boa lubrificação na interface da peça com o rebolo. De acordo com

Nussbaum (1988), “os fluidos contribuem para manter a uniformidade da distribuição

de temperaturas na área usinada, ponto-chave para evitar as deformações

originadas de choques térmicos.” A remoção dos cavacos pelo fluido de corte evita

também que o arraste na retirada dos mesmos e sua compressão contra o rebolo

prejudique no acabamento da peça ou feche os poros do rebolo precocemente. A

aplicação de fluidos de corte, portanto, auxilia nos objetivos gerais do rebolo, na

medida em que contribui para o arranque do material sob a forma de cavaco e

melhora o acabamento superficial da peça usinada.

Figura 38: APLICAÇÃO de fluido de corte sobre rebolo. 1 fotografia, color.

Disponível em: <w.cimm.com.br/>. Acesso em 1 abr. 2009.

Sob o ponto de vista da produtividade de processo, citando Stemmer (2008),

a diminuição da temperatura no processo de usinagem causada pelo fluido

refrigerante permite a aplicação de velocidades de corte maiores e o emprego de

rebolos mais macios e com grãos maiores, o que rende relações mais altas de

remoção do material. Desta maneira, usando rebolos que removam maiores

quantidades de material e aplicando um maior giro do eixo da máquina, podem ser

obtidos simultaneamente o mesmo acabamento superficial e precisão dimensional

com uma considerável redução nos custos de processo, aumentando a

produtividade. Entretanto, isto também depende da escolha correta do fluido

lubrirefrigerante.

34

O aumento da produtividade com o uso de rebolos é um fator depende da

escolha do fluido lubri-refrigerante, que deve ser adequado ao tipo de abrasivo

usado no rebolo, sua granulometria e à operação de usinagem. Deve-se ter cuidado

na escolha do fluido, de modo a evitar que ocorra a sua absorção pelos poros do

rebolo. Na prática, esta absorção de líquido pode gerar desequilíbrios no rebolo e

tendência de vibrações, como também arrancamento não-uniforme de material. Em

casos extremamente desfavoráveis, pode-se atingir uma possível ruptura (ou

explosão) do rebolo, quando este é acelerado a altas rotações.

Deseja-se, pois, uma reunião de características comuns presentes ao fluido

refrigerante escolhido, tais como ser lubrificante, antioxidante, detergente, possuir

baixa tensão superficial, boa capacidade de emulsão, não ser inflamável, não ser

tóxico e não permitir que se formem pós abrasivos nocivos à saúde.

Conforme a norma DIN 51385, como fluidos lubri-refrigerantes são utilizados

óleos, soluções e emulsões, que podem apresentar diferentes composições. Os

primeiros são os menos empregados na prática com rebolos (STEMMER, 2008),

pois apesar de serem excelentes lubrificantes, também custam caro, apresentam

riscos de incêndio e podem causar problemas à saúde do operador. Óleos puros são

mais utilizados em casos onde a ação lubrificante seja mais importante que a ação

refrigerante (NUSSBAUM, 1988), isto é, em operações de acabamento nas quais o

arranque de material da peça seja mínimo e a rugosidade desejada seja

relativamente baixa como, por exemplo, na retífica de roscas e perfis complexos.

Como uma alternativa bastante utilizada, e sugerida por Nussbaum (1988), os óleos

solúveis freqüentemente encontram uma maior aplicação que os puros, porque

podem ser usados quando se deseja acentuar menos a ação lubrificante e obter

melhor refrigeração em comparação àqueles óleos.

Soluções e emulsões conhecidos também por fluidos sintéticos têm

encontrado grande aplicação na retificação. Estes fluidos, que podem ser orgânicos

ou inorgânicos, geralmente possuem um alto poder detergente, o que ajuda a limpar

profundamente a superfície do rebolo, porém costumam ter um baixo poder

lubrificante. Apesar disso, Nussbaum (1988) prevê que podem ser formulados com

características minuciosamente controladas, o que permite obter valores ótimos para

as suas propriedades, como detergência, lubrificação e refrigeração.

35

A seguir, estão sintetizadas as vantagens da utilização dos lubri-

refrigerantes nos processos de retificação com rebolos:

• Redução significativa do atrito entre os grãos abrasivos e a peça;

• Resfriamento da superfície da peça durante a usinagem;

• Retirada dos cavacos no rebolo, contribuindo para a sua limpeza;

• Proteção contra corrosão, das peças e da máquina;

• Arraste dos cavacos e dos resíduos do rebolo;

• Taxa mais alta de remoção de material;

• Possibilidade de empregar rebolos mais macios com redução nos custos;

• Aumento de produtividade.

Figura 39: Esquema da aplicação de fluido lubri-refrigerante.



<http://w.lmp.ufsc.br/disciplinas/emc5240/Aula-2-U-2007-1-retificacao.pdf>. Acesso

em: 1. abr. 2009

47 9 DEFEITOS NO USO DE REBOLOS

São diversos os problemas que podem ocorrer tanto no rebolo quanto na

peça por condições de usinagem inadequadas ou imperfeições do rebolo. Por

exemplo, podem ocorrer queimaduras, marcas e mau acabamento na peça, e

desgaste precoce, espelhamento ou empastamento no rebolo. Trataremos dos

principais defeitos no rebolo, citando suas causas nos parágrafos seguintes.

Macroscopicamente falando, podem ocorrer desgastes radiais e de quina na

face do rebolo, devido às temperaturas localizadas e pressões elevadas, de maneira

gradual. Microscopicamente, segundo Wilfried Konig (1980, p.13) este desgaste

ocorre devido às influências térmicas nas camadas superficiais do grão abrasivo e

do ligante, propiciando a oxidação e a difusão. As camadas em questão perdem sua

resistência original, se desprendendo devido à ação mecânica da abrasão.

36

Figura 40: Desgaste macroscópico no rebolo




em: 1. abr. 2009

Figura 41: Desgaste microscópico no grão

Fonte: KÖNIG W. Tecnologia da Fabricação. Retífica, brunimento e

lapidação. v. 2 (direitos de tradução reservados por Prof. Walter L. Weingaertner),

1981.

Com o decorrer da utilização do rebolo pode-se, em alguns casos, perceber

um desgaste anormal e excessivo do seu material constituinte. Geralmente, isto é

causado pela utilização de um rebolo com grãos muito macios, baixas velocidades

de rotação, grande velocidade de avanço, força de contato excessiva, rebolo de

dimensão muito estreita ou por descontinuidades na peça, como furos e ranhuras.

37

Outro fenômeno grave que pode ocorrer com o tempo é conhecido como

espelhamento do rebolo. É possível que o rebolo pare de remover material da peça

após certo tempo de uso. Isso é caracterizado pelo alisamento da sua face,

presença de grãos abrasivos arredondados e sem gumes vivos. Normalmente,

conforme aponta Stemmer (2008, p. 297), o espelhamento em geral ocorre por

causa de um rebolo muito duro, grãos pequenos e finos, velocidade excessivamente

alta de rotação e avanço muito pequeno.

Figura 42: Desgaste do rebolo – Cegamento dos grãos isolados




em: 1. abr. 2009

Dizemos que ocorreu o empastamento do rebolo quando a sua face

apresentar cavacos de outros materiais mais macios que, exemplificando, podem

ser de latão, bronze, alumínio e aço macio, entre outros. Com o agregamento destas

partículas pelos espaços e poros do rebolo, a ferramenta perde sua capacidade

original de corte, ficando lisa. A respeito do empastamento, Stemmer (2008, p.298)

enumera as seguintes causas, podendo o problema ser causado pela alta dureza do

rebolo ou estruturas densas de alguns, assim como por causa da aplicação de

pequenas velocidades de avanço.

50 10 CUIDADOS NA UTILIZAÇÃO E MONTAGEM DOS REBOLOS

38

A utilização de rebolos nos processos de desbaste, retificação e afiação

exige certos cuidados, extremamente necessários para se reduzir o risco de

acidentes. Lembrando que o operador deve sempre respeitar as normas de

segurança e utilizar os equipamentos de proteção necessários. Em princípio, a

preocupação maior é eliminar quaisquer riscos à integridade física do operador, mas

isto deve contribuir também ao sucesso do processo de usinagem.

Preliminarmente, o rebolo deve passar por um teste visual, sendo conferidas

suas dimensões e seu aspecto. A seguir, deve passar por um teste de som,

geralmente realizado batendo-se em dois ou mais pontos, para buscar e detectar

defeitos na estrutura do material, sempre procurando a existência de fraturas e

trincas que possam ter ocorrido durante o transporte e manuseio. Por último deve-se

observar se este não apresenta umidade excessiva.

O balanceamento do rebolo também deve ser controlado, pois é uma das

principais causas de defeitos que aparecem nos processos de usinagem. O

desbalanceamento pode produzir vibrações, trepidações, desgaste prematuro do

rebolo e dos mancais, mau acabamento superficial e diminuição da velocidade para

ruptura do rebolo por causa de tensões adicionais presentes, originando perigo de

colapso e explosão.

Mesmo um rebolo cuidadosamente balanceado, pode ficar desbalanceado

novamente depois de contínuos períodos de trabalho. Isto pode ocorrer, por

exemplo, quando a porosidade não é uniforme, e ocorre penetração de fluido

refrigerante, como citado anteriormente. Nussbaum (1988, p.439) alerta os principais

fatores que causam o desbalanceamento como assimetria geométrica, rebolo

heterogêneo, flexões presentes no eixo da máquina-ferramenta e impregnação ou

absorção do fluido por parte do rebolo.

Deve-se garantir que o rebolo, quando em operação, gire concentricamente

e sem batimentos. É importante para este fim retirar material abrasivo presente na

periferia do rebolo, deixando-o sem batimentos. Este processo é realizado com o

rebolo girando e aplicando um diamante. A esta operação, Stemmer (2008, p.299)

39

REFERÊNCIAS

http://www.essel.com.br/cursos/material/01/ProcessosFabricacao/

58proc3.pdf

http://www.slideshare.net/superleco/afiao-de-ferramentas

http://www.youtube.com/watch?v=hjzPxl5N9Mw

http://www.slideshare.net/superleco/afiao-de-ferramentas

http://www.essel.com.br/cursos/material/01/ProcessosFabricacao/58proc3.pdf

http://www.essel.com.br/cursos/material/01/ProcessosFabricacao/58proc3.pdf

rebolo

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