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O acabamento de uma superfície usinada está relacionado com diversos fatores como: a rugosidade, ondulações e falhas. As irregularidades superficiais ou erros geométricos em que seus espaçamentos são maiores do que as que são consideradas rugosidades são definidas como ondulações. Diversos fatores podem influenciar nas ondulações, tais como vibrações, deflexões da ferramenta e/ou da peça, erros na fixação da peça e/ou ferramenta, entre outros. Já as falhas são interrupções que ocorrem na topografia de uma superfície, ocorrendo de formas inesperadas e indesejadas. Essas falhas normalmente podem ser o resultado de defeitos inerentes ao processo de fabricação ou podem acontecer durante o processo de corte, causados por inclusões, trincas, bolhas, etc (MACHADO et al., 2011).

Integridade superficial não pode ser definida apenas em uma dimensão e não abrange somente a textura da superfície ou a sua forma geométrica, envolvendo diversas características da superfície usinada e de camadas abaixo desta (MACHADO et al., 2011).

O termo integridade superficial engloba as variações dimensionais da superfície e as modificações microestruturais e de propriedades sub-superficiais. As variações dimensionais das superfícies podem ser avaliadas em termos macrogeométricos, resultante da medida dos desvios de dimensões, formas e posições; e microgeométrico onde a rugosidade é a mais avaliada, necessitando de aparelhos como rugosímetro e perfilômetros (MACHADO et al., 2011).

A Norma NBR ISO 4287 (2002) especifica termos, definições e parâmetros para a determinação do estado da superfície (rugosidade, ondulação e perfil primário) pelo método do levantamento do perfil. Essa norma adota o termo da linha média para aquisição de medidas para o perfil de rugosidade.

O comprimento de amostragem (lr) é definido pela Norma NBR ISO 4287 (2002)

como um comprimento na direção do eixo X, usado para identificar as irregularidades características do perfil sob avaliação. Já comprimento de avaliação (ln) é compreendido

como o comprimento na direção do eixo X, usado para estabelecer o perfil sob avaliação, podendo conter um ou mais comprimentos de amostragem. Para obter uma maior confiabilidade dos dados, normalmente recomenda-se um comprimento de avaliação equivalente a cinco vezes o comprimento de amostragem, como mostra a Tabela 2.2 (MACHADO et al., 2011).

Tabela 2.2 – Valores recomendados referentes aos comprimentos de amostragem e de avaliação (ISO 4288, 1996 apud MACHADO, 2011)

Faixa de Ra (µm) Comprimento de amostragem lr (mm) Comprimento de avaliação ln (mm) até 0,02 0,08 0,4 de 0,02 a 0,1 0,25 1,25 de 0,1 a 2 0,8 4 de 2 a 10 2,5 12,5 de 10 a 80 8 40

A Norma NBR ISO 4287 (2002) define diversos parâmetros de rugosidades relacionados à sua amplitude (média das ordenadas), sendo que alguns desses parâmetros são:

 Desvio aritmético médio do perfil avaliado (Ra): é definido como a média aritmética dos valores absolutos das ordenadas, no comprimento de amostragem, em relação à linha média.

Esse parâmetro (Ra) pode ser calculado de maneira simplificada através da Equação 7 (RIBEIRO, 2007).

Ra =

...(7)

Onde:

Am = média aritmética das áreas acima e abaixo da linha média (µm2);

lm = comprimento de medição (mm)

O Ra é um dos parâmetros de medição mais utilizados em nível mundial e aplicados à maioria dos processos de fabricação. A maioria dos equipamentos para esta aquisição apresentam os parâmetros de forma analógica ou digital, onde suas medições são relativamente simples, e seus parâmetros são os indicados pela ABNT (RIBEIRO, 2007).

 Desvio Médio quadrático (Rq): define-se como a raiz quadrada da média dos valores das ordenada no comprimento de amostragem (NBR ISO 4287, 2002).

 Altura Máxima do Perfil (Rz): representa à soma da altura máxima dos picos do perfil e a maior das profundidades dos vales encontrados no comprimento de amostragem, representado na Figura 2.22.

 Altura total do perfil (Rt): e a rugosidade total correspondente a soma das maiores alturas de pico com os maiores profundidades dos vales do perfil encontrados no comprimento de avaliação representada na Figura 2.23.

Figura 2.23 – Demonstração da Rugosidade Rt (RIBEIRO, 2007)

Becze et al. (2000) realizaram testes de fresamento a seco em um aço ferramenta D2 (63 HRC), utilizando fresas de ponta esférica de metal duro revestido, com diâmetro de 12,7 mm e o ângulo de inclinação 0° para desbaste e semi-acabamento das bolsas (cavidades). Essas ferramentas possuíam 0,91 fração de volume de PCBN com ligante de cobalto e arestas de ferramentas afiadas, todas as ferramentas foram balanceadas para altas velocidades do fuso. A velocidade de rotação do fuso foi mantida constante (6000 RPM para o desbaste e 10.000 RPM para o acabamento) para todos os testes. Eles fizeram uma monitoração em várias áreas, para ferramentas novas e desgastadas (0,08 µm de desgaste de flanco). Foi conseguido um Ra = 0,3 µm para acabamento com ferramentas novas, já nas paredes teve um aumento de 1µm, mesmo que a dinâmica da máquina tenha apresentado efeito de vibração.

Os requisitos necessários para superfície nos moldes de injeção são maiores do que para matrizes de forjamento e estampagem. A Tabela 2.3 apresenta os valores médios para o erro de dimensão e forma. O objetivo principal do fresamento em alta velocidade na fabricação de moldes e matrizes é reduzir ou mesmo eliminar o polimento manual, o que irá reduzir o tempo de acabamento, que reduz os custos também (FALLBÖHMER, 2000).

Tabela 2.3 – Requisitos de tolerância para moldes e matrizes (FALLBÖHMER, 2000). Erro Médio Dimensional

(mm)

Erro médio de forma (mm)

Moldes de injeção 0,020 0,015

Fundição matrizes 0,046 0,041

Estamparia matrizes 0,061 0,043

Forjamento matrizes 0,028 0,023

Segundo Machado et al. (2011), a rugosidade tem influencia de diversos parâmetros de usinagem, sendo o avanço o parâmetro mais importante. Quando se deseja uma rugosidade menor (ou acabamento melhor), alguns requisitos devem ser levados em considerações como:

 As flexões geradas por esforços de usinagem ou vibrações devem ser pequenas;  A ferramenta deve possuir um raio de arredondamento na ponta;

 A relação entre a ferramenta e a peça deve estar corretamente posicionadas e centradas (evitando desvios);

 Material a ser usinado deve ser puro, livre de defeitos como trincas, bolhas e inclusões;

 O eixo principal da máquina ferramenta deve estar corretamente alinhado e as guias sem desgastes;

 A aresta da ferramenta de corte deve estar sem desgaste ou quebras;  O corte deve acontecer sem aresta postiça de corte.

Para a indústria de moldes e matrizes o acabamento da superfície torna-se um fator critico. Para moldagem de plástico o Ra requerido é tipicamente menor do que 0,1m. Isso implica na necessidade de um polimento manual após o acabamento, o qual compreende 30% do tempo total e 46% do custo total de fabricação de uma matriz. Entretanto, torna necessária a redução da rugosidade superficial na fase de usinagem, a qual interfere consideravelmente no processo para adquirir economias de custos, redução do tempo de polimento manual, obtendo assim maior produtividade (PU e SINGH, 2013).