As Tabelas 4.9 e 4.10 apresentam as médias e os desvios-padrão dos valores de Fc, Fp, Ff obtidos durante a usinagem com ferramentas de metal duro da classe P25 e com raios de ponta 0,4mm, 0,8mm e 1,2mm, tanto nas condições a seco quanto com fluido. Com os dados apresentados nestas tabelas, construiu-se o gráfico de Fc x rε para os testes realizados a seco e com fluido, conforme apresentado na Figura 4. 20. Nesta figura observa-se que a força de corte aumenta com o aumento rε. Resultados semelhantes podem ser encontrados na literatura (Ferraresi,1977). Isto ocorre porque quanto maior o rε da ferramenta maior é a área
Partículas T Fluxo Lateral
Partículas L
a) b)
c)
50 µm 50 µm
de contato entre a ponta da ferramenta e a superfície em usinagem secundária da peça e, assim, o atrito entre essas superfícies é maior e, consequentemente, Fc aumenta. Por este mesmo motivo, quando se usina com ferramentas sem raio de ponta, a força de corte tende a ser menor do que na usinagem com ferramentas com raio de ponta, já que para aquelas ferramentas a área de contato entre a ponta da ferramenta e a superfície em usinagem secundária é mínima. Neste trabalho, o aumento da força de corte na usinagem com ferramentas com raio de ponta tem outras implicações importantes. Uma delas, é o fato destas ferramentas serem revestidas com TIN e TIC, o que dificulta a formação da APC, pois esses compostos diminuem a transferência de calor do cavaco para a ferramenta concentrando o calor na interface entre o revestimento e o cavaco e assim, diminuem a capacidade de encruamento do material da peça nesta região. Em conseqüência tem-se uma diminuição das dimensões da APC, reduzindo o ângulo de saída efetivo e ocasionando o aumento da força de corte. Outro fator importante é o ângulo de saída nas ferramentas com raio de ponta (γo = 0o) ser menor que o das ferramentas sem raio de ponta (γo = 5o), o que provoca um aumento nas forças de corte.
Tabela 4.9 – Média e desvio-padrão dos valores de Ff, Fp e Fc obtidos nos testes a seco e com ferramentas com raios de ponta (rε = 0,4; 0,8; 1,2) .
rε (mm) Média Desvio-padrão
Ff (N) Fp(N) Fc(N) Ff(N) Fp(N) Fc(N)
0,4 127 23 450 19 15 37
0,8 111 32 500 16 12 41
1,2 125 22 530 19 15 51
Tabela 4.10 – Média e desvio-padrão dos valores de Ff, Fp e Fc obtidos nos testes com fluido e com ferramentas com raios de ponta (rε = 0,4; 0,8; 1,2).
rε (mm) Média Desvio-padrão
Ff (N) Fp(N) Fc(N) Ff(N) Fp(N) Fc(N)
0,4 114 33 396 16 13 30
0,8 96 45 440 15 15 36
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 300 350 400 450 500 550 600 650 700
f = 0,116 mm
a seco
com fluido
F
orç
a de
cor
te (N
)
rε (mm)
Figura 4.17 – Gráfico comparativo de Força de corte versos rε para as condições a seco e com fluido.
Na Figura 4.17 também observa-se que a aplicação de fluido de corte em pequena quantidade (vazão = 12ml/min) sobre a superfície recém usinada da peça faz com que as forças de corte diminuam um pouco. Isto acontece, porque apesar deste fluido não conseguir penetrar na interface cavaco-ferramenta, ele atua entre a ponta da ferramenta e a superfície em usinagem secundária da peça, lubrificando o contato entre estas duas superfícies, reduzindo a força de corte pela diminuição do atrito.
Observando os dados de desvio-padrão das forças de corte, apresentados nas Tabelas 4.9 e 4.10, verifica-se que este diminui com a aplicação do fluido de corte para todos os valores de rε ensaiados. Este fato também pode ser observado nos gráficos de Fc versus Tempo apresentados na Figura 4.18, relativos aos testes a seco e com fluido utilizando-se ferramentas com raio de ponta. Estes gráficos foram obtidos da mesma forma que os gráficos da Figura 4.12 apresentada na seção 4.1.3. No entanto, a diminuição do desvio-padrão é muito pequena (mínimo de 5 N para rε = 0,8 mm e máxima de 12 N para rε = 1,2 mm) se comparado com o efeito na usinagem com as ferramentas sem raio de ponta. Ainda assim esta diferença é da mesma ordem de grandeza da força de 13 N calculada na seção 4.1.3. Deve–se observar que o desvio-padrão na usinagem com ferramentas com raio de ponta são significativamente menores do que na usinagem com ferramentas sem raio de ponta. Isto se deve ao fato de o
suporte das pastilhas de metal duro utilizadas nos testes onde se variou o raio de ponta da ferramenta apresentar uma rigidez maior do que aquela inerente ao “bits” de aço rápido utilizado nos testes onde se variou o χ’r .
0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 200 400 600 800 1000 rε= 0,4 mm f = 0,116 mm/volta Fo rç a de c or te (N ) tempo (s) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 200 400 600 800 1000 rε = 0,8 mm f = 0,116 mm/volta Fo rç a de c or te (N ) tempo (s) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 200 400 600 800 1000 rε = 1,2 mm f = 0,116 mm/volta Fo rç a de c ort e ( N ) tempo (s)
Figura 4.18– Gráficos de Força de corte x tempo para usinagem nas condições a seco e com fluido, rε : (a) 0,4 mm, (b) 0,8 mm, (c)1,2 mm.
(a) (b)
(c)
a seco com fluido a seco com fluido
CONCLUSÕES
Com base nos resultados apresentados neste trabalho, pode-se concluir que: ½ A rugosidade praticamente não variou com o χ’r nos testes realizados à seco.
½ Para valores de χ’r menores que 15o a rugosidade teórica foi menor que a rugosidade medida e para χ’r maiores que 15o ocorreu o contrário.
½ As análises das superfícies usinadas, permitiram identificar, além das características típicas das superfícies usinadas (lascas, trincas, rebarbas, fluxo lateral de material da peça e partículas de APC aderidas à superfície da peça na direção de corte), partículas de APC aderidas sobre a peça na direção perpendicular a direção de corte e que alteram o perfil de rugosidade da superfície usinada nesta direção, sendo denominadas neste trabalho de partículas T .
½ O uso de pequeno volume de fluido de corte melhora o acabamento da superfície usinada em termos de Ra, sem contudo evitar a formação da APC.
½ O fluxo lateral e as partículas T são resultados de fenômenos diferentes que ocorrem durante o processo de usinagem. A diferença básica entre eles, além do processo de formação, está nas suas disposições sobre a superfície da peça usinada.
½ A força de corte (Fc) atingiu seus maiores valores para χ’r menor que 3o. Pois, neste caso, o atrito da aresta de corte secundária da ferramenta com a peça é maior, aumentando Fc. O fluido de corte não alterou o valor médio das componentes da força de usinagem.
½ O desvio padrão do sinal de Fc diminui com a aplicação de fluido de corte, para os testes onde se variou o χ’r. Isto pode estar relacionado com o processo de formação das partículas T.
½ Os valores de Ra tiveram uma tendência de queda com o aumento do raio de ponta nos testes realizados a seco, independente do avanço usado. Quando se aplicou um pequeno volume de fluido de corte, verificou-se que a rugosidade da superfície diminuiu.
½ Nas análises feitas no MEV, observa-se a presença de fluxo lateral nas superfícies usinadas por ferramentas com rε igual a 0,4mm e 0,8mm. Entretanto, na superfície relativa a usinagem com ferramenta de rε igual a 1,2mm, não se consegue identificar a formação de fluxo lateral.
½ A força de corte (Fc) aumenta com o aumento de rε, tanto para os testes a seco quanto para os testes com fluido de corte. Entretanto a força de corte e seu desvio padrão são menores para os testes com fluido.
• Este trabalho sugere que a aplicação de um pequeno volume de lubrificante melhora o acabamento das superfícies usinadas sem contudo evitar a formação de APC. Propõem-se então investigar o efeito da aplicação de uma pequena quantidade de fluido sobre o acabamento de peças cujos materiais não formam APC.
• Neste trabalho verificou-se que houve uma diminuição no desvio padrão de Fc, quando se utilizou um pequeno volume de fluido de corte, em relação ao corte a seco. Sugere-se que se repita os testes medindo-se a vibração durante a usinagem a seco e com fluido e se tente relacionar a vibração medida em cada teste com a variação no desvio padrão de Fc.
• Este trabalho propõem que a melhora no acabamento superficial da peça quando se usina com pequeno volume de fluido se dá devido a lubrificação da superfície da peça em usinagem secundária em razão da diminuição de partículas T sobre esta superfície, causada pela excelente capacidade lubrificante do fluido utilizado. Sugere-se então que se verifique a influência de outros fluidos, aplicados do mesmo modo que foi feito neste trabalho, sobre o acabamento da superfície usinada.
• O processo de formação das partículas T, segundo este trabalho, está relacionado com a deformação da APC sobre a superfície de saída ao longo da direção da aresta de corte. Sugere-se que se verifique a influência do ângulo de saída da ferramenta de corte sobre a quantidade e o formato destas partículas T presentes na superfície usinada, utilizando-se o MEV e a medição do parâmetro Ra.