Estudo de erros dimensionais e geométricos no torneamento devido à rigidez do sistema



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ESTUDO DE ERROS DIMENSIONAIS E GEOMÉTRICOS NO TORNEAMENTO DEVIDO À RIGIDEZ DO SISTEMA
A.C.S. Silva e H. Matsumoto

Departamento de Engenharia Mecânica, Unesp/Ilha Solteira/ Avenida Brasil, 56, CEP: 15.385-000- Ilha Solteira/SP, e-mail: amanda@dem.feis.unesp.br e hidekasu@dem.feis.unesp.br


Palavras Chaves: Rigidez, Torneamento, Precisão, Erros Dimensionais e Geométricos

RESUMO


Com o advento da intercambiabilidade, tornou-se necessário que as peças fossem fabricadas dentro de uma certa tolerância, tanto dimensional como geométrica. Para que isso fosse possível foi necessário que todas as peças e máquinas começassem a serem fabricadas a partir de desenhos que indicassem as suas formas e dimensões, assim como as tolerâncias permitidas (Agostinho et al,1981; Matsumoto, 1992).

Vários são os fatores que influenciam na formação de erros na peça, dentre os quais pode-se citar a falta de rigidez da máquina ferramenta, a fixação da peça no dispositivo da fixação, o desgaste da ferramenta de corte, a falta de estabilidade dinâmica (vibrações) das variações nas propriedades mecânicas do material a ser usinado, além de outros fatores que podem influenciar diretamente na qualidade final de uma peça usinada. Dentre esses fatores, a rigidez do conjunto Máquina/Ferramenta/Peça/Dispositivos de Fixação (MFDP)é um dos principais fatores que contribuem na formação de erros dimensionais e geométricos (Kovan, 1973; Chryssolouris, 1982).

Neste trabalho, procurou-se comparar os perfis das peças obtidos utilizando equacionamento teórico (Matsumoto e Pallerosi, 1994), experimental estático (com a máquina parada) e com a peça torneada, com o objetivo de verificar a validade dos métodos de previsão de erros dimensionais e geométricos devido à rigidez do conjunto MFDP no processo de torneamento.

Para tanto, traçou-se o perfil estático da deflexão de uma peça de aço ABNT 1040 com diâmetro de 30 mm por 300 mm de comprimento, montada entre placa e ponto rotativo em um torno paralelo universal, marca Nardini, modelo Mascote. Para obter os valores das deflexões em função da força aplicada em cada posição, aplicou-se com o auxílio de um dinamômetro, cargas com aumento progressivo de zero a 981N (100 Kgf) nos pontos indicados na Figura1, e fez-se a leitura da deflexão em um relógio comparador a cada 49.05N (5 Kgf), obtendo assim, o perfil teórico da peça. Usinou-se a mesma peça com ferramenta de metal duro, avanço de 0,09 mm/volta, profundidade de usinagem de 1 mm e rotação de 1800 rpm. Com um micrômetro digital, mediu-se o diâmetro da peça em vários pontos, obtendo assim, o perfil usinado da peça, como pode ser visto pela Figura 2.



Figura 1. Pontos de aplicação da força



Figura 2. Perfis teórico, prático (estático) e usinado.

Para a obtenção das curvas teórica e prática (estático), foram estimadas e utilizadas força de 344 N, enquanto que para a curva do perfil usinado foi estimada a mesma força através de cálculos teóricos.

Analisando as curvas da figura 2, verifica-se que a curva teórica e a usinada são bastante semelhantes, sendo que as pequenas diferenças na forma e nas dimensões podem ser atribuídas à ação de diferentes variáveis atuantes durante o ensaio de torneamento. Já, a curva prática apresentou valores bastante diferentes em relação às outras curvas, sendo aproximadamente 50% maiores. Esta diferença pode ser devido ao valor do recuo da ferramenta de corte que no caso do ensaio estático, varia de acordo com a posição da aplicação da força.

Nos ensaios estáticos, a rigidez da placa foi maior que o da contra-ponta. Assim, esperava-se que o diâmetro da peça usinada fosse menor próximo à placa e maior próximo ao contra-ponta, porém, ocorreu o contrário. Isto pode ter acontecido porque a placa é fixada no eixo motor, onde se tem maior quantidade de peças acopladas e mais partes móveis.

Pelos resultados obtidos, pode-se concluir que o perfil da peça obtido pela formulação teórica apresentada por Matsumoto e Pallerosi (1994), aproxima-se bastante da peça usinada. Já o perfil obtido com ensaios estáticos, precisa de algum ajuste nos valores.


Agradecimentos: Bolsa CNPQ/PIBIC/PROPP, Fac. de Eng. de Ilha Solteira e Depto de Eng. Mecânica pela oportunidade de realização e apresentação deste trabalho.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
AGOSTINHO, O. L.; RODRIGUES, A. C. S., LIRANI, J., 1981, Princípios de engenharia de Fabricação Mecânica. V. 2,USP/São Carlos.

CHRYSSOLOURIS, G., Effects of Machine-Tool-Workpiece Stiffness on the Wear Behaviour of Superhard Cutting Materials. Annals of the CIRP, vol. 31/1, 1982, p. 65-69.



KOVAN, V., 1973, Fundamentals of Process Engineering, Foreign Languages Publishing House, Moscou.

Matsumoto, H., Erros Dimensionais no Torneamento Devido à Rigidez do Sistema. Dissertação de Mestrado, UNICAMP, 1992.

Matsumoto, H.; Pallerosi, C. A., Influência da Rigidez dos Dispositivos de Fixação Sobre Erros no Torneamento. In:XI Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, Águas de São Pedro – SP, 1994, p. 503-506.

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