Curso de Engenharia Mecânica – Automação e Sistemas ESTUDO DA VIABILIDADE DA SUBSTITUIÇÃO DE PASTINHA DE METAL DURO POR CBN Michel Vitorino Fernandes Itatiba – São Paulo – Brasil Julho de 2004 ii Curso de Engenharia Mecânica Automação e Sistemas ESTUDO DA VIABILIDADE DA SUBSTITUIÇÃO DE PASTILHAS DE METAL DURO POR CBN Michel Vitorino Fernandes Monografia apresentada à disciplina Trabalho de Conclusão de Curso, do Curso de Eng. Mecânica Automação e Sistemas da Universidade São Francisco, sob a orientação do Prof. Mario Monteiro, como exigência parcial para conclusão do curso de graduação. Orientador: Prof. Mario Monteiro Itatiba – São Paulo – Brasil Julho de 2004 iii Estudo da Viabilidade da Substituição de Pastilhas de Metal Duro por CBN Michel Vitorino Fernandes Monografia defendida e aprovada em 30 de novembro de 2004 pela Banca Examinadora assim constituída: Prof Mario Monteiro USF – Universidade São Francisco – Itatiba – SP. Prof Fernando Gentile USF – Universidade São Francisco – Itatiba – SP. Prof João Moro USF – Universidade São Francisco – Itatiba – SP. iv .Agradecimentos Agradeço primeiramente ao Professor Mario Monteiro, meu orientador, que acreditou em mim e incentivou-me para a conclusão deste trabalho, face aos inúmeros percalços do trajeto. Alguns experimentos e vários “entendimentos” não teriam sido possíveis sem a colaboração de Rodrigo de Oliveira. Eu agradeço fraternalmente a todos. v Sumário Resumo ..................................................................................................................................... vi Abstract .................................................................................................................................... vi 1 Introdução .......................................................................................................................... 1 1.1 Objetivos ....................................................................................................................... 2 1.2 Operações de usinagem................................................................................................. 2 1.3 A história do metal duro................................................................................................ 7 1.4 CBN............................................................................................................................. 13 2 DESENVOLVIMENTO.................................................................................................. 14 2.1 Projeto de experimento................................................................................................ 14 2.1.1 Metodologia..........................................................................................................14 2.1.1.1 Cálculos e Resultados .................................................................................... 15 3 Conclusão.......................................................................................................................... 18 Referências Bibliográficas .................................................................................................... 19 vi Resumo Esta monografia apresenta estudo estatístico comparativo entre pastilhas de usinagem formadas por materiais diferentes, metal duro e CBN (nitreto cúbico de boro), no qual são ambas submetidas em duas diferentes situações: com refrigeração e sem refrigeração. Abstract This monograph introduces study comparative between chip formed by different materials, hard metal and CBN, in which are both submitted in two different situations: with refrigeration and without refrigeration. 1 1 INTRODUÇÃO A indústria metal mecânica moderna, sempre se distinguiu por um desenvolvimento técnico muito rápido, e isso talvez se aplique ainda em maior grau à área da tecnologia de corte. As empresas são, hoje em dia, obrigadas a racionalizar, otimizar e desenvolver mais e mais sua produção, em conseqüência de uma concorrência global acirrada que reduz cada vez mais as margens de lucro dos fabricantes ao mesmo tempo em que exige elevada tecnologia e qualidade. Para sobreviverem, as empresas são obrigadas a adquirirem conhecimentos e know-how específicos dentro de diferentes áreas da tecnologia de produção mecânica e a estarem sempre bem informadas sobre as modificações e exigências do mercado. Os métodos e processos de fabricação se modificam e melhoram constantemente. Portanto, cada empresa é obrigada a tomar sua produção mais eficiente, afim de acompanhar o desenvolvimento. No entanto é extremamente difícil estabelecer antecipadamente quais áreas devem ser mais eficientes e apresentarem respostas mais rápidas. Os processos de usinagem ocupam, por muitas razões, um lugar destacado dentro das empresas metal mecânicas, tomando-se assim de vital importância para a capacidade produtiva da empresa. Apesar da introdução de outros processos alternativos e novos tipos de materiais, a usinagem dos metais é ainda muito importante graças a sua flexibilidade e custo economicamente viável. Para aumentar a rentabilidade e também melhorar o desenvolvimento pessoal, é fator de extrema importância a definição de programas de treinamento para motivar e informar os colaboradores com relação às novas técnicas de usinagem e aos novos avanços conseguidos nessa área. Somente empresas que sempre se dedicam ao treinamento de seus colaboradores, estão e estarão realmente em condições de melhorar consideravelmente sua produtividade. 2 1.1 Objetivos Esta monografia tem como objetivo comparar rendimento entre dois tipos de ferramentas de usinagem compostas por diferentes tipos de material na operação de torneamento de chapas intermediária através do método de projeto de experimento. 1.2 Operações de usinagem Como operações de usinagem entendemos aquelas que, ao conferir à peça a forma, ou as dimensões ou o acabamento, ou ainda uma combinação qualquer destes tres itens, produzem cavacos. Definimos cavaco, a porção de material da peça, retirada pela ferramenta, caracterizando-se por apresentar forma geométrica irregular. Além desta característica, estão envolvidos nos mecanismos de formação de cavaco alguns fenômenos particulares, tais como o recalque, a aresta postiça de corte, a craterização na superfície de saída da ferramenta e a formação periódica do cavaco (dentro de determinado campo de variação da velocidade de corte). Classificação dos processos mecânicos de usinagem Torneamento – Processo mecânico de usinagem destinado a obtenção de superfícies de revolução com auxilio de uma ou mais ferramentas monocortantes. Para tanto, a peça gira em torno do eixo principal de rotação da máquina e a ferramenta se desloca simultâneamente segundo uma trajetória coplanar com o referido eixo. Quanto à forma da trajetória, o terneamento pode ser retilínio ou curvilínio. 1. Torneamento cilindrico – Processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetória retilínia. 2. Torneamento Curvilínio – Processo de torneamento, no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetória curvilínea. 3 Movimento entre a peça e a aresta cortante Os movimentos no processo de usinagem são movimentos relativos entre a peça e a aresta cortante. Estes movimentos são referidos à peça, considerada como parada. Deve-se distinguir duas espécies de movimentos: os que causam diretamente a saída de cavaco e aqueles que não tomam parte direta na formação do cavaco. Origina diretamente a saída de cavaco o movimento efetivo de corte, o qual na maioria das vezes é o resultado do movimento de corte e do movimento de avanço. Velocidades Deve-se distinguir a velocidade de corte, a velocidade de avanço e a velocidade efetiva de corte. Velocidade de corte A velocidade de corte é a velocidade instantanea do ponto de referência da aresta cortante, segundo a direção e sentido de corte. Velocidade de avanço A velocidade de avanço é a velocidade instantânea da ferramenta segundo a direção e sentido de avanço. Velocidade efetiva de corte É a velocidade instantanea do ponto de referencia da aresta cortante, segundo a direção efetiva de corte. Pode-se ter ainda as velocidades de posicionamento, de profundidade e de ajuste. Grandezas de Corte Avanço O avanço é o percurso de avanço em cada volta ou em cada curso. 4 Profundidade ou largura de corte É a profundidade ou largura de penetração da aresta principal de corte, medida numa direção perpendicular ao plano de trabalho. Classificação dos materiais para ferramentas Não há uma classificação geral de materiais para ferramentas. Entretanto, em vista de ordem cronológica do seu desenvolvimento em com base nas suas características químicas, eles podem ser agrupados da seguinte maneira: Aços-carbono, sem elementos de liga ou com baixos teores de liga; Aços-rápidos; Ligas fundidas; Metal duro; Materiais cerâmicos. As propriedades principais das ferramentas de corte Toda ferramenta de corte deve fundamentalmente resistir os esforços de corte e o calor gerado na região de contato entre a aresta de corte e a peça. Todo material cortante (material com o qual a ferramenta é fabricada) apresenta diferentes propriedades físico-químicas. As mais importantes a serem consideradas são: Resistência ao desgaste A resistência ao desgaste está intimamente relacionada com a dureza do composto e pode ser considerada como a capacidade do material cortante resistir à abra-são mecânica dos cavacos em condições de alta temperatura e pressão. 5 Tenacidade A tenacidade por sua vez é a capacidade que a ferramenta apresenta em resistir e/ou absorver choques mecânicos ou variações de tensão sem que ocorram lascamentos e quebras. Dureza a quente Denomina-se dureza a quente a capacidade da ferramenta manter sua dureza em condições de elevada temperatura e geração de calor. Ângulo de corte no torneamento Os porta-ferramentas com fixação mecãnica podem ser subdivididos em dois grupos básicos, conforme o ângulo de saída apresentado: • Porta-ferramentas positivos • Porta-ferramentas negativos O processo de corte e a formação dos cavacos são inteiramente influenciados pelos ângulos de corte. Dependendo do tipo de porta-ferramenta a pastilha poderá ser classificada como positiva ou negativa. As pastilhas intercambiáveis negativas possuem o dobro de arestas de corte úteis que as similares positivas, mas exige maior esforço para executar o mesmo trabalho. As pastilhas negativas, por serem mais robustas, são recomendadas para aplicações de maior severidade como os cortes interrompidos e as operações de semidesbaste e desbaste em máquinas de boa rigidez e estabilidade. As pastilhas positivas são mais apropriadas para operações leves em peças delgadas sujeitas a vibrações ou também em maquinas de baixa potencia e baixa estabilidade. 6 Os ângulos das ferramentas são fixos e determinados pelo projeto do fabricante. A seleção das ferramentas deve ser baseada no material a ser usado, no perfil da peça, na potência e rigidez da máquina e nas condições de fixação. O ângulo de saída do porta-ferramentas pode ser positivo ou negativo e influência diretamente os esforços de corte e o fluxo de cavacos. Um angulo de saída menor curvara mais os cavacos, exigindo maior potencia de corte devido ao maior esforço. Um ângulo de saída mais positivo exige um menor consumo de potência gerando menos calor e menor esforço de corte. Ferramentas com ângulos de saída positivos normalmente geram um corte mais suave, minimizando os riscos de vibrações em peças delgadas ou com paredes finas, conforme ilustrado abaixo: Fig. 4 - Superte positivo Fig. 5 – Suporte negativo O ângulo de inclinação pode ser positivo ou negativo. Nas operações de torneamento, onde o aparecimento de choques mecânicos é possível, recomenda-se o uso de um ângulo de inclinação negativo para diminuir os efeitos causados pelos choques contra a aresta de corte (ex: eixos com rasgos de chaveta). O ângulo de inclinação também influencia o sentido de saída dos cavacos. Um ângulo de inclinação negativo normal-mente dirige os cavacos contra a superfície a ser usinada na peça. Um ângulo de inclinação positivo dirige os cavacos contra a superfície usinada. O ângulo de folga influencia a temperatura de corte, a vida da ferramenta e a qualidade da superfície usinada O tempo no qual aparece um determinado desgaste frontal depende em grande parte do ângulo de folga. Um angulo de folga pequeno traz como resultado um maior desgaste de flanco em um menor penado de tempo Um angulo de folga excessivo significa 7 uma diminuição da resistência da ferramenta na região da aresta de corte Com ângulos de folga muito acentuados aumentam os riscos de quebra da aresta de corte, sem que sejam alcançados determinados níveis de desgaste É possível eliminar a tendência a vibrações nos casos de peças longas e delgadas e nos casos de grandes balanços de ferramenta, colocando o porta-ferramenta ligeiramente acima do centro da peça, fato que fará com que o ângulo de folga sela diminuído criando uma força de apoio. A força de corte é quase que independente do ângulo de folga. Com a evolução dos desgastes, ângulos de folga muitos pequenos tendem a aumentar ligeiramente a força de corte. 1.3 A história do metal duro Tocar a pedra e, como reação imediata, prendê-la entre os dedos... Senti-la e descobrir que, se lascada, pode ser um instrumento de produção ou defesa. Descobrir um método que a lasque de forma a se maximizar os resultados de sua utilização... Encontrar a argila... Tocá-la como se fosse uma interrogação curiosa e responder com gestos que a moldem e que a transformem em utensílios práticos ou decorativos... Imaginar instrumentos que trabalhem essa pedra e essa argila com maior perfeição e eficácia... Identificar o metal... por um simples acaso, extrai-lo do minério, dotá-lo de dureza e resistência e, então, descobrir instrumentos capazes de trabalhá-lo... aumentar sua dureza e tenacidade e novamente descobrir instrumentos capazes de cortá-lo... Está é, pode-se dizer, a história compacta do metal duro. Uma história de milênios em seu preâmbulo, mas apenas algumas décadas de sua existência concreta. Produto da metalurgia dos pós, o metal duro é composto de materiais, como o carbureto de tungstênio, carbureto de titânio e carbureto de titânio-nióbio, suportados num metal de liga, principalmente o cobalto, que lhe confere tenacidade. Sua dureza, resistência ao desgaste e tenacidade faz do metal duro o mais importante material para as ferramentas de corte, transformando-o no verdadeiro astro das operações de usinagem. Embora seja curta sua história - apenas algumas décadas - os materiais que entram em sua 8 composição já são conhecidos há alguns séculos. O tungstênio, por exemplos, um dos materiais mais duros de que se tem conhecimento, se encontra citado na literatura científica por volta de 1570, sob a denominação Wolfram. Os mineiros de estanho de Cornwall, Inglaterra, quando o encontraram pela primeira vez, jogaram-no fora, pois pensavam tratar-se de impurezas que consumiam o estanho como o lobo devora a ovelha - "as a wolf eats ram". A expressão passou a denominar o novo metal que, mais tarde, por um processo lingüístico de aglutinação passou a ser conhecido por Wolfram. Quase simultaneamente, o químico sueco Georg Brandt conseguiu isolar o cobalto. Cerca de 200 anos depois, outro químico e farmacêutico sueco, Carl Wilhem Scheele, ao localizar uma pedra (tung) mais pesada (sten) do que as outras, chamou-a de tungestenn e, a partir de então, as duas denominações tornaram-se usuais, permanecendo o símbolo W para ambas. Scheele e Torben Bergman, este último professor de química em Uppsala, na Suécia, conseguiram isolar o tungstênio, pela primeira vez, em 1783. Em 1868, quando o aço ao carbono atingia a velocidade máxima de 5 m/min no torneamento de ferro, para um tempo de desgaste da ferramenta de uma hora, descobria-se, na França, que o tungstênio ligado ao aço resultava em aumento de tenacidade. Ao mesmo tempo, na Suécia, Jons Jacob Berzelius produzia tungstênio por redução com hidrogênio e determinava o peso atômico do novo metal. Enquanto isso, os aços rápidos evoluíam a passos largos, permitindo, em 1890, usinar com sucesso a 30 m/min, mantendo as ferramentas sua dureza a uma temperatura de 599,33º. Em 1910, a descoberta nos Estados Unidos da Stellite, uma liga com aproximadamente 50% de carbonetos metálicos de difícil fusão, possibilitou mais um significativo aumento na velocidade de corte no torneamento e fresamento. Em 1912, quando a Sandvik completava seu cinquentário, novos equipamentos para prensagem a quente de metais e carburetos eram propostos, embora fossem encontrar aplicação prática somente na década de 20. As pesquisas em torno do tungstênio continuavam. Em 1913, os ingleses mostravam-se preocupados com as constantes encomendas que a Alemanha fazia daquele material que eles reputavam inútil. De alguma maneira, pensavam eles, os alemães aprenderam a usar este material. E como os ingleses estavam certos em suas suposições! Quando o bloqueio aliado isolou a Alemanha de seus fornecedores de diamantes, os cientistas germânicos já haviam 9 desenvolvido tecnologia que lhes possibilitava a procura de um substituto para as trefilas de arame - a liga de carboneto de tungstênio com ferro para as trefilas. Houve um momento na história do metal, quando o níquel escorreu sobre as cinzas de uma fogueira que o acaso despertou a curiosidade do homem e a história conheceu uma nova era. Também quando foram iniciados ensaios para utilizar o carbureto de tungstênio em substituição ao diamante na trefilação de arames, os historiadores acreditam que tenha acontecido um novo acaso que novamente viria abrir uma nova era para a humanidade. Alguém, por engano, teria colocado um pouco de ferro no forno de sinterização e, quando se formou o novo produto, percebeu-se que o ferro tinha ligado por solda os grânulos de carbureto de tungstênio, formando um produto duro, resistente ao desgaste e com uma considerável tenacidade. Estava lançada a base da indústria de metal duro. A partir daí, foi rápida a evolução. Em 1914, H. Voigtlander e H. Lohmann conseguiram, com êxito técnico extraordinário, fabricar em escala industrial trefilas de carbureto de tungstênio fundido em forno com eletrodos tubulares de carbono em curto circuito. No mesmo ano, H. Lohmann introduziu a tecnologia dos metais duros sinterizados, ao transformá-lo em pó fino e prensá-lo, aplicando calor até quase o ponto de fusão. O trabalho de Lohmann teve continuidade nas pesquisas de G. Fuchs e A. Kopietz que, ligando o carbureto de tungstênio com metais ferrosos, cromo e titânio, produziram, por fusão ou por sinterização sob pressão, ligas duras consideravelmente mais tenazes, as quais denominaram Tizit, cuja composição era de 45 a 60% de tungstênio, de 0 a 10% cromo (Cr), 3,5 a 6% titânio (Ti), 30 a 40% ferro (Fe) e 3,5 a 4,5 carbono (C). O passo decisivo no desenvolvimento dos metais duros sinterizados foi dado por K. Schroeter, na Associação de Estudos Osram, quando misturou monocarbureto de tungstênio com 6% de cobalto em forma de pó, prensando a mistura e, aplicando calor até o ponto de fusão do metal auxiliar, o cobalto. Com isso, o metal duro recebeu sua composição básica que ainda mantém. Tendo patenteado seu novo produto em 1923 por não se interessar na diversificação de suas atividades, a Osram, através da união de patentes entre os diversos fabricantes de lâmpadas incandescentes, transferiu a tecnologia para três empresas: na Alemanha para a F. Krupp; nos Estados Unidos para a Carboloy Co., uma filiada da GE; e, na Inglaterra, para a British Thomson Houston Co., que assumiram a fabricação do metal duro WC/Co com teores de 4 a 13% de cobalto, levando o produto ao mercado sob o nome de Wídia, Carboloy, Wimet e Ardoloy. 10 O que é metal duro? Não se trata de metal comum, e sim de um produto metalúrgico composto de elementos duros prensados e sintetizado em uma matriz mediante um aglomerante ou metal base. O elemento duro das ligas de metal duro mais simples é o carbeto de tungstênio e o aglomerante é o cobalto. O carbeto, a grosso modo é um elemento resultante da reação química entre um metal e o carbono dentro de determinadas condições. São as proporções entre o carbeto de tungstênio e o cobalto que estabelecem as propriedades do metal dum: mais carbeto de tungstênio resulta em um produto mais duro (resistente ao desgaste), e mais cobalto resulta em um produto mais tenaz (mais resistente a choques mecânicos). Fig. 1 – Exemplos de geometrias Fig. 2 – Exemplos de geometrias Como é fabricado o metal duro? Depois que o carbeto de tungstênio e o cobalto, (em alguns casos também outros carbetos como: o carbeto de tântalo, o carbeto de titânio e o carbeto de nióbio) tenham sido misturados nos moidos e posteriormente secados no spray-dryer, resultando em um pó bem fino, o mesmo é levado para prensas específicas onde o pó será prensado formando as pastilhas. Depois de prensado o pó de metal duro toma a forma da pastilha que recebe o nome de briquete. Essa pastilha ainda é muito frágil e tão quebradiça quanto um pedaço de giz. 11 Logo depois as pastilhas são levadas para fomos especiais chamados fomos de sinterização. Nesses fornos, os briquetes serão mantidas elevadas temperatura e pressão, resultando no metal duro. Uma grande parte da tecnologia de fabricação do metal duro consiste em calcular o tamanho da pastilha pronta, tendo em vista que o volume durante a sinterização se reduz em aproximadamente a metade. Certos tipos de pastilhas depois do processo de sinterização são retificados para as dimensões exatas e executadas as preparações de aresta para finalmente serem cobertas ou enviadas para serem verificadas e embaladas. Atualmente, devido aos avanços conseguidos nas técnicas de prensagem, é possível que se façam pastilhas prensadas diretamente, ou seja, pastilhas que podem ser feitas com as medidas exatas, já durante a operação de prensagem, minimizando ou eliminando completamente a necessidade de operações subseqüentes de retificação. O agrupamento das classes de metal duro segundo a norma ISO? O agrupamento das classes de metal duro segundo a norma ISO? Conforme foi citado anteriormente, as propriedades do metal duro sofrem influências significativas do processo de fabricação e da mistura dos elementos que formam o material. Como conseqüência desses dois fatores básicos, decorrerá a microestrutura, a porosidade e características como a resistência ao desgaste, a tenacidade e a dureza. As possibilidades quanto à variação de dosagem dos elementos constituintes é muito grande, tomando universo bastante amplo. A identificação de cada produto ou subproduto seria impraticável, caso não fosse criada uma convenção normalizada. Com esse objetivo foram criados sistemas de classificação para as qualidades de metal duro, que restringiriam a amplitude de materiais. Dentre os sistemas criados, os mais utilizados são a classificação segundo as normas ISO (Intemational Organization for Standardizafionì, que agrupa os países europeus mais industrializados e o Brasil e as normas ASA (American Standard Associations), que atende ao mercado americano. A ISO estabelece três campos de aplicação, designados pelas letras maiúsculas, P, M e K Esses campos referenciam os tipos de materiais a serem usinados recebendo o nome de grupos de usinagem. O ISO P cobre o campo de aplicação de materiais, 12 que produzem cavacos longas como os aços. O campo ISO K compreende materiais que geram cavacos curtos (normalmente conhecidos como cavacos de ruptura), como os ferros fundidos cinzentos. Além de não-ferrosos e outras materiais congêneres. O campo JSO M está compreendido entre os dois anteriores e relaciona principalmente materiais de difícil usinagem como os aços inoxidáveis). Fig. 3 – Processo de fabricação do metal duro. 13 O sistema prevê ainda propriedades relevantes para a seleção do material constante como a resistência ao desgaste (dureza) e a tenacidade. Dentro da classificação, cada grupo de usinagem recebe uma graduação numérica segundo as exigências e a severidade da operação Quanto menor o valor da graduação, mais duro e resistente ao desgaste será o metal duro daquele grupo de usinagem. De maneira contrária, quanto maior o valor da graduação maior será a tenacidade do metal duro dentro do grupo. [Ferramentas com elevada tenacidade são indicadas para operações desfavoráveis onde haja choques mecânicos (cortes interrompidos), pouca estabilidade, etc.. Já as ferra-mentas duras são mais indicadas para operações estáveis em condições de corte favoráveis. Cada qualidade de metal duro é projetada para cobrir um determinado campo de aplicação, que dentro do quadro de classificação ISO é representado por um símbolo cujo centro indica a área de aplicação principal. O restante da região coberta pelo símbolo indicará a extensão de abrangência da classe. 1.4 CBN É um material sintético obtido pela reação química, possuindo uma estrutura de grafite. Sua dureza é 4000 HV ~(240 HRc). Ele é composto por nitreto cúbico de boro (cBN) onde é submetido a alta pressão e temperatura. O resultado é um composto resistente com propriedades próxima ao diamante. Tem aplicações na usinagem de aços duros ( de 45 a 65 HRc ) e ferro fundido, com exceção dos aços-ferramentas com cortes interrompidos, tipo VND, VMO, etc. CBN para desbaste ( ap = 0,5 a 0,8 mm ). CBN para acabamento ( ap menor que 0,5 mm ). 14 2 DESENVOLVIMENTO Este capítulo apresenta o desenvolvimento da comparação das duas ferrametas através de projeto de experimento. 2.1 Projeto de experimento O mundo está em constantes transformações naturais. Entretanto, não são pouca as vezes em que o homem interfere intencionalmente nelas, a fim de otimizar os resultados, conduzindo-as segundo as suas necessidades. Para isso, torna-se necessário o conhecimento de fatores que provocam tais transformações. Na busca de tal conhecimento é realizada, como primeiro passo a coleta de informações disponíveis sobre as transformações e em seguida a seleção dos prováveis fatores que nela interferem significativamente. Com eles é provocada uma transformação controlada observando a importância de cada um dos fatores ou a necessidade de incluir fatores ainda na considerados. Toda essa ação intencional do homem sobre uma determinada transformação chama-se experimento. Ao se obter conhecimento dos fatores que reagem a transformação, o homem pode conduzi-la de acordo com as suas necessidades, otimizando as respostas (resultados) através da combinação dos fatores que a reagem. Experimento é, portanto, um conjunto planejado de operações com o objetivo de descobrir novos fatos, confirmar ou negar resultados de investigações anteriores. As conclusões sobre os dados observados, entretanto, não podem depender somente do experimentador. Normalmente, elas estão alicerçadas na estatística que fornecerá recursos ao experimentador, para que a verdade estatística seja correspondente à verdade do experimento. 2.1.1 Metodologia Para a elaboração do experimento, as peças foram usinadas em um torno CNC (Comando Numérico Computadorizado) vertical Okuma em uma das células de montagem de embreagem. O material da peça usinada é ferro fundido cinzento. 15 Como método para a comparação das duas ferramentas de materiais diferentes foi utilizado o DOE (Design Of Experiments – Projeto de Experimento) no qual foi coletada amostra nas seguintes configurações: Tabela 1 – Quantidade de Amostras por Experimentos Ferramenta Amostras Metal Duro com refrigeração 54 Metal Duro sem Refrigeração 54 CBN com refrigeração 54 CBN sem refrigeração 54 2.1.1.1 Cálculos e Resultados Para desenvolvimento dos resultados, os fatores tiveram as seguintes níveis: A – Tipo de Pastilha CBN + Metal Duro - B – Refrigeração Com refrigeração + Sem refrigeração – Foram coletadas as dimensões de espessuras de cada amostras, no qual: Valor médio = 18,310 mm LSE = 18,364 mm LIE = 18,210 mm As quatro experiências estão representadas no arranjo usando a notação (+) ou (-) para cada um dos níveis dos fatores. 16 Tabela 2 – Tabela com Experiências, Fatores e Resultados Experiência n° A B R1 R2 R3 1 + + 0,011081988 0,015811388 0,012514697 2 + - 0,014336297 0,011504475 0,017868437 3 - + 0,011768047 0,017018348 0,013421887 4 - - 0,014336297 0,011504475 0,017868437 SQ A = n.b(a − 1) S A 2 SQB = n.a(b − 1) S B 2 SQT = (a.b.n − 1) ST 2 SQ AB = n(ab − 1) S AB − SQA − SQB 2 a SA = 2 ∑ ( xi − x ) 2 I a −1 b SB = 2 ∑ ( xj − x ) j b −1 a ST = 2 b abn − 1 a S AB = 2 n ∑ ∑ ∑ ( xijk − x ) b ∑ ∑ ( xij − x ) 2 ab − 1 SQR = SQT − SQB − SQAB Onde: A=2 B=2 N=3 2 R 0,013136024 0,014569736 0,014069428 0,014569736 17 Então: SA2 = 2,009 X 10 −5 SB 2 = 2,33 X 10 −7 SAB 2 = 4,069 X 10 −7 ST 2 = 1,11X 10 −7 SQ A = 1,20 X 10 −4 SQB = 1,40 X 10 −6 SQT = 1,22 X 10 −6 SQ AB = 1,17 X 10 −4 SQR = 3,18 X 10 −6 MQ AB = 1,17 X 10 −4 MQR = 3,97 X 10 −7 FCALC = 302.27 Ftab=5,32 Fcal > Ftab 18 3 CONCLUSÃO A pesquisa desenvolvida ao longo deste trabalho buscou comparar a viabilidade da substituição das pastilhas de metal duro por CBN. Pelos cálculos desenvolvidos através do Projeto de Experimento, Fcal foi maior que Ftab, portanto houve uma provável melhora no processo quanto à estabilidade. Além disso, o CBN trabalha com velocidades de corte superior a do metal duro, conseqüentemente havendo uma maior produtividade. Hoje, para esta operação, está sendo usada pastilha de cerâmica, pois se obtém o mesmo rendimento com baixo custo. 19 Referências Bibliográficas CURSO ABCQ DE PREPARAÇÃO PARA OS EXAMES DE CERTIFICAÇÃO, “Quality Engineer” da American Society for Quality Control. SECOMAX PCBN TECHNICAL GUIDE, SECO Tools AB, SE-737 82 Fagersta, Sweden. URL: http://www.secotools.com. Recuperado em 28/08/2004 CURSO BÁSICO DE USINAGEM, Seco Tools AB, SE-737 82 Fagersta, Sweden. URL: http://www.secotools.com. Recuperado em 30/08/2004 FERRAMENTAS PARA TORNEAMENTO, Sandvik Coromant, SE-811 Sandviken, Sweden. URL: http://www.coromant.sandvik.com . Recuperado em 05/09/04 ISCAR XP ELECTRONIC CATALOG, Iscar new line, 1997 CORO GUIDE TM, version 98.1, 4th edition – Sandvik Coromant