ILHA SOLTEIRA
XII Congresso Nacional de Estudantes de Engenharia Mecânica - 22 a 26 de agosto de 2005 - Ilha Solteira - SP
Paper CRE05-PF19
ENSAIO PARA VERIFICAR A FLEXÃO DE FRESAS NA USINAGEM DE CONTORNO EM
RESINAS POLIMÉRICAS
Lucas R. P. Razera, Joel R. de Amorim e Neri Volpato
CEFET-PR, Centro Federal de Educação Tecnológica do Paraná, Departamento Acadêmico de Mecânica
Av. Sete de Setembro, 3165, CEP 80230-901, Curitiba, PR
E-mail para correspondência: [email protected]
Introdução
A utilização de postiços em moldes protótipos de resinas poliméricas, é uma opção que vêm sendo
estudada para a reprodução de formas geométricas difíceis de serem obtidas diretamente pelo processo de
fresamento. Contudo, em um estudo realizado por Amorim e Volpato (2004) verificou-se uma variação
dimensional quando utilizadas fresas de topo para a usinagem de contorno neste tipo de material. Neste
estudo, após a usinagem os postiços apresentaram uma dimensão maior do que a projetada e os alojamentos,
em que eles seriam montados, apresentaram uma dimensão menor. Os autores sugerem que a diferença pode
ter sido causada pela flexão da ferramenta de corte durante a usinagem das paredes das peças. Esta diferença
impede a montagem das mesmas, sendo necessário aplicar uma etapa de lixamento para a retirada do sobrematerial restante. Acredita-se, no entanto, que esta diferença possa ser prevista durante a criação das
estratégias de corte fazendo com que as peças sejam usinadas nas dimensões projetadas.
Objetivos
O objetivo deste trabalho é apresentar um estudo de verificação da flexão de fresas de topo reta na
usinagem de contorno em um tipo de resina polimérica.
Metodologia
As ferramentas escolhidas para o ensaio foram de aço rápido com os seguintes diâmetros: 4, 8, 10, 12 e
16mm. A resina utilizada foi a Ren Shape 5166, escolhida por ter apresentado bons resultados na fabricação
de moldes protótipo usinado (Volpato et al., 2003). Os testes foram realizados em um centro de usinagem
Romi Discovery 4022. O corpo de prova utilizado possui o formato de uma escada contendo quatro degraus
com 5mm de altura cada um (Figura 1). Este formato foi escolhido buscando simular a usinagem de paredes
com diferentes alturas, possibilitando verificar a flexão da ferramenta em várias profundidades.
A usinagem foi realizada no sentido concordante com os seguintes parâmetros de corte: Vc = 100m/min
e fz = 0,05mm/dente, indicados por Volpato e Filho (2004). Para confirmar os valores dos diâmetros das
ferramentas, as mesmas foram medidas em um Projetor de Perfis, com resolução de 0,001mm. A usinagem
foi efetuada com as ferramentas fixadas em porta-pinças com 20mm de balanço. Para informar ao comando
da máquina o valor real do diâmetro da ferramenta foi verificado o batimento entre a ferramenta e o sistema
de fixação. Para isto, foi utilizado um relógio comparador, com 0,01mm de resolução, fixado diretamente na
base da máquina, como mostrado na Figura 2.
20
Relógio
Comparador
Ferramenta
Mesa da
máquina
Figura 1 – Croqui do corpo de prova
Base
Magnética
Figura 2 – Medição do batimento com relógio comparador
O valor real do diâmetro das ferramentas foi composto pelo valor verificado no projetor de perfis, mais
duas vezes o valor do batimento medido. Antes da realização dos ensaios uma fresa de topo reta de 20mm de
diâmetro usinou duas faces, uma de referência, e outra paralela a esta, para ser usada como face de ensaio.
Para garantir a planicidade e paralelismo entre as duas, a ferramenta de 20mm foi repassada três vezes em
cada uma delas na mesma posição (Figura 3 (a)) e na seqüência conferido o paralelismo com um micrômetro
de 0,01mm de resolução. Para cada ensaio era realizada a medição da distância entre as faces, para cada
degrau da escada (Figura 3 (b)). Após a medição a ferramenta de 20mm dava um passe de 0,2mm limpando a
face de ensaio para a próxima ferramenta usinar. As medições eram realizadas na parte inferior,
aproximadamente na altura do primeiro degrau, onde teoricamente a flexão deve ser maior.
(3x)
(3x)
(b)
(a)
Figura 3 – Preparação do corpo de prova (a) e Medição da flexão das ferramentas (b)
Resultados
Os valores medidos em cada degrau originaram o gráfico mostrado na Figura 4.
0,15
0,12
Flexão
0,09
0,06
0,03
fresa 4
fresa 8
fresa 10
fresa 12
fresa 16
0
1
2
Degraus
3
4
-0,03
Figura 4 – Gráfico da flexão das ferramentas
Neste gráfico é possível observar que todas as ferramentas apresentaram flexão, e esta encontra-se na
faixa entre 0,06mm e 0,12mm. De forma inesperada, a flexão do quarto degrau foi menor do que a do
terceiro. Uma possível explicação seria uma diferença de dureza localizada no material. Neste sentido, a
tendência de aumentar a flexão com a altura do degrau, observada até o terceiro degrau, foi alterada. O valor
negativo para a fresa de 4mm no último degrau, pode ser devido a um erro de medição.
Conclusões
A flexão foi observada para todas as ferramentas testada, levando a conclusão de que é possível prever
este valor durante a programação da usinagem. Testes semelhantes devem ser realizados para os diferentes
pares de resina e ferramenta disponíveis. A validação dos valores encontrados dependerá de testes práticos
que estão previstos, sendo os resultados apresentados em um próximo trabalho.
Referências Bibliográficas
Amorim, J.R., Volpato, N., “Um Estudo Visando Ampliar o Campo de Aplicação do Ferramental Rápido
Usinado”, Anais do III Congresso Brasileiro de Engenharia de Fabricação – COBEF, (em CD),
Joinville,SC, 2004.
Volpato, N., Amorim, J.R., Manente, M.M., “The Use of Epoxy Resins as Inserts for Injection Mould”,
Proceedings of the International Congress of Mechanical Engineering –COBEM , (em CD), São Paulo,
2003.
Volpato, N., Derenievicki Filho, O., “Uma Análise da Usinagem de Resinas para Ferramental Rápido”,
Anais do III Congresso Brasileiro de Engenharia de Fabricação – COBEF,(em CD), Joinville,SC, 2004.