AULA 35
QUESTÕES DE REVISÃO: PARTE 2
AULA 36
PROVA P2
273
35. QUESTÕES DE REVISÃO:
PARTE 2 – PROCESSOS DE USINAGEM
35.1. Processo de Torneamento
1.
Identifique as operações básicas desempenhadas por uma mesma máquina-ferramenta na geração
de geometrias circulares externas ilustradas abaixo.
2.
Um estudante resolveu testar a equação empírica de Kienzle ( Fc  Ks1  h1z  b ) na determinação da
força de corte no torneamento de ferro fundido (K s1 = 2060 e z = 0,19) usando a mesma ferramenta
de metal-duro com cobertura adotada pelo seu orientador (geometria usada nos ensaios para
obtenção dos dados tabelados:  = 5o, r = 83o,  = 2o, s = -4o e r = 90o) e as mesmas condições de
corte (corte a seco com f = 1,4 mm/volta, ap = 1 mm e vc = 120 m/min). Entretanto, o estudante
desconfiou que o torno convencional com potência P m = 7,1 kW não era capaz de executar o teste.
O que você acha? Justifique sua resposta.
3.
Deseja-se tornear um eixo de aço ABNT 1040 (t = 620 MPa, z = 0,17 e KS1 = 2110) com  100
mm de diâmetro usando profundidade de corte igual a 2,0 mm, avanço de 0,5 mm/volta. Para tanto,
destinou-se uma ferramenta de corte de metal-duro com ângulo de posição 75º e ângulo de saída
12º. Se a potência fornecida pelo motor da máquina-ferramenta é 10 CV (7,5 kW):
a) determine o valor da velocidade de corte para que o rendimento do torno seja superior a 90%;
b) se a rotação da máquina for igual a 545 rpm, determine o valor do ângulo de posição da
ferramenta para que o rendimento seja aproximadamente igual a 85%.
4.
Calcular a potência requerida na máquina-ferramenta ( = 95%) para o torneamento de ferro
fundido (Ks1 = 2060; z = 0,19) usando uma ferramenta de metal-duro K10 com  = 6º e r = 70º.
Condições de operação: f = 0,5 mm/volta, ap = 3 mm e vc = 80 m/min.
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5.
Uma peça de ferro fundido GG26 (Cv = 125 m/min) deve ser usinada com ferramenta de metalduro de alta qualidade (i = 0,20; g = 0,10; y = 0,25) usando f = 0,3 mm/volta e a p = 3 mm.
Determinar o tempo de vida da aresta de corte para vc = 180 m/min.
6.
Observando a figura, cite os três fatores que melhor representam o fim de vida da ferramenta em
questão. Justifique sua escolha.
1000
VB [mm]
0,3
IT 8
Fp [N]
750
Valor Limite
0,2
500
IT 7
0,1
250
IT 7 e IT 8 = Qualidades da Superfície Usinada
0
Força Passiva [N]
Desgaste de Flanco [mm]
0,4
0
0
4
8
12
16
20
Tempo de Corte [min]
Figura da Questão 3 – Ferramenta de metal-duro P20 revestida com TiN na usinagem de
aço ABNT 1040 com vc = 350 m/min; f = 0,3 mm/volta; ap = 1,5 mm.
7.
Calcule o custo mínimo de produção de um lote (Z) de 500 peças de ferro fundido GG26 para um
diâmetro requerido de 60 mm usando L = 150 mm, f = 0,3 mm/volta e ap = 3 mm com insertos de
metal-duro K10. O custo por vida da ferramenta (Kft) vale R$ 3,50/gume e a soma das despesas
com mão-de-obra e com máquina (C2) vale R$ 45,00/hora. A soma de todos os tempos
improdutivos (t1) vale 36 s e o tempo de troca da aresta cortante (tft) vale 30 s.
8.
Dispõe-se de duas pastilhas de metal duro classe P20 (x = 5; i = 0,28; g = 0,14) para o torneamento
cilíndrico externo de um lote de 500 peças em aço ABNT 1045 em um turno único de 8 horas. O
diâmetro requerido é de 50 mm e o percurso de avanço longitudinal é de 200 mm a 0,3 mm/volta
usando profundidade de corte de 1,5 mm. Ao considerar a soma de todos os tempos improdutivos
igual a 0,6 min e o tempo de troca do inserto em 0,5 min, o Engenheiro de Processos calculou o
tempo mínimo de produção do lote. Não satisfeito com o resultado encontrado com a pastilha “A”
(CV = 120 m/min), ele resolveu mudar para uma pastilha “B” (Cv = 160 m/min).
a) O engenheiro agiu certo? Por quê? Justifique sua resposta com base na diferença de tempo de
usinagem do lote para as pastilhas “A” e “B”.
b) Não satisfeito, o Engenheiro de Processos resolveu calcular o custo mínimo de produção do
referido lote. Ele considerou a soma das despesas com mão-de-obra e com máquina igual a R$
45,00/hora, o custo por vida da pastilha “A” igual a R$ 3,50/aresta e o custo por vida da pastilha
“B” em R$ 4,50/aresta. Na substituição da pastilha “A” pela “B”, houve aumento ou diminuição
do custo mínimo de produção do lote? Justifique.
9.
Com base na análise das condições econômicas de usinagem, discuta a seguinte afirmação: “nem
sempre aumentar a velocidade de corte significa aumentar a produção de peças, e nem sempre
diminuir a velocidade de corte implica em diminuir os custos de produção”.
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10.
O acabamento da superfície usinada não é levado em conta no cálculo das condições ótimas de
usinagem. O conhecimento de suas relações com as variáveis do processo é principalmente de
natureza qualitativa. Por isso, na prática, estabelecem-se apenas os parâmetros de modo a se obter a
máxima produção no menor custo possível baseada no aproveitamento da potência disponível na
máquina e na vida da ferramenta. Assim, se na aplicação destas condições for verificado que o
acabamento é insatisfatório, deve-se procurar um reajustamento das variáveis até que o problema
seja sanado. Muitas das tentativas de reajuste poderão ser eliminadas se os efeitos das condições de
corte (velocidade, avanço e profundidade), do fluido de corte, da ferramenta de corte e do material
da peça forem devidamente considerados. Quais são estes efeitos?
35.2. Processo de Furação
11.
Os ângulos de folga (), de ponta () e de saída () são os ângulos que dão à broca uma maior ou
menor resistência à quebra. Com isto, é possível classificá-la em três tipos (H, N e W). Indique qual
o tipo de broca é mais apropriado para a furação de peças de alumínio, aço e ferro fundido.
Justifique sua escolha, baseando-se na função desses ângulos na usinagem das peças citadas.
12.
Cite e explique quais as características que uma furadeira deve ter para efetuar roscas com machos.
13.
Deve-se furar chapa fina de aço-carbono. Há brocas padrão (tipo N) com ângulos  = 80º,  =118º
e  =140º. Qual a sua escolha? Justifique.
14.
A figura mostra a variação do
avanço máximo permissível com o
diâmetro da broca, para a furação do
aço ABNT 1025, tendo em vista a
resistência da broca e a força de
avanço máxima da máquina.
Dados:
C
x
y
1
372
1,87
0,77
2
328
1,21
0,60
Determine:
a) A tensão admissível da broca usada [N/mm2].
b) A força de penetração máxima na furação [N].
c) A velocidade de corte máxima permissível v c [m/min], considerando uma potência de corte
máxima da furadeira igual a 5,5 kW.
d) As forças de corte [N] e de avanço [N] máximos permissíveis no sistema furadeira-broca-peça.
e) Com base nos resultados encontrados no item (d), indique qual parâmetro de corte (f [mm/volta]
ou vc [m/min]) tem maior influência sobre a resistência à penetração da broca.
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15.
Deseja-se efetuar furos com profundidade de 250 mm e diâmetro de 20 mm. Cite os três
inconvenientes deste procedimento. Justifique sua escolha.
16.
Explique, justificando, porque no processo de furação em cheio as condições de corte na região
central da broca são desfavoráveis.
17.
Sabe-se que a medição da Força de Avanço (Ff) e do Momento Torçor (Mt) possibilita uma
determinação bem aproximada do desgaste da broca helicoidal na furação em cheio. Cite e
explique qual destas duas grandezas permite a melhor indicação dos desgastes: (a) nas arestas
principais de corte e (b) na aresta secundária de corte.
18.
Por que a componente passiva da força de usinagem pode ser desprezada na medição dos esforços
no processo de furação em cheio?
19.
Quais são as cinco formas de desgastes comuns de uma boca helicoidal? Dentre estas, quais são as
duas mais importantes e por quê? Cite e explique qual destes desgastes é utilizado como critério de
fim de vida de uma broca.
20.
Efetuou-se o monitoramento indireto da largura máxima da marca de desgaste de flanco de uma
broca helicoidal de aço-rápido de 10 mm na furação em cheio do aço ABNT 1025 a uma rotação
de 1000 rpm em uma furadeira com potência máxima de 1,2 kW através do momento torçor.
Observou-se no início da vida da broca (VBmax = 0) que Mt = 8,2 Nm e no fim de vida da mesma
VBmax = 0,8 mm que Mt = 10,5 Nm. Determine:
a) A razão entre os rendimentos da máquina
para a broca nova e para a broca desgastada.
b) A eficiência da furadeira para a broca nova
e para a broca desgastada.
c) O avanço máximo permissível para a
potência máxima gerada com o desgaste.
d) Explique de que maneira a aplicação de
lubrirrefrigerante e a execução de um préfuro poderiam influenciar no
comportamento do gráfico.
35.3. Processo de Fresamento
21.
Os ângulos de folga (), de cunha () e de saída () são os ângulos que propiciam na fresa uma
maior ou menor resistência à quebra. Com isto, é possível classificá-la em três tipos (H, N e W).
Indique qual o tipo de fresa é mais apropriado para o fresamento de alumínio, aço e ferro fundido.
Justifique sua escolha, baseando-se no tempo de vida da fresa e no acabamento da peça usinada.
22.
Cite e explique de maneira clara e objetiva as principais diferenças, vantagens e limitações dos
métodos de fresamento concordante e discordante. Faça um esquema ilustrando os dois métodos.
23.
Quais as vantagens das fresas de dentes helicoidais em relação às fresas de dentes retos?
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24.
Além dos diversos fenômenos que causam o desgaste da ferramenta em usinagem (condições de
usinagem, geometria da ferramenta etc.), o fresamento possui algumas características peculiares
que incentivam o aparecimento de trincas e quebras na fresa. Diante disso, complete com (A)
Variação da Temperatura ou (B) Variação de Esforços Mecânicos.
(
(
(
(
(
(
(
(
25.
)
)
)
)
)
)
)
)
Redução do avanço minimiza o efeito.
Influenciada pelo meio lubri-refrigerante.
Pode ser maior no fresamento discordante.
Pode ser maior no fresamento concordante.
Trincas provocadas por tensões na ferramenta.
Trincas provocadas por fadiga no material.
Gera trincas paralelas ao gume.
Gera trincas perpendiculares ao gume.
As figuras (A) e (B) ilustram as duas maneiras de se efetuar o fresamento de superfícies.
(A)
(B)
Complete as alternativas abaixo conforme as especificações (A) e (B) das figuras:
(
) Fresamento tangencial em fresadora
horizontal.
(
) Fresamento frontal em fresadora
vertical.
(
) Eixo de rotação da fresa é perpendicular à
superfície da peça.
(
) Eixo de rotação da fresa é paralelo à
superfície da peça.
(
) A superfície fresada não tem relação com o
contorno dos dentes.
(
) A seção transversal da superfície fresada
corresponde ao contorno da fresa.
(
) A largura de corte (ap) é bem maior que a
penetração de trabalho (ae).
(
) A penetração de trabalho (ae) é bem
maior que a profundidade de corte (ap).
(
) Por sua maior produtividade, deve ser
preferida sempre que possível.
(
) A superfície usinada é gerada pelo gume
principal da fresa.
26.
Quais as condições de corte recomendadas para a usinagem de acabamento de uma matriz ou
molde de aço-ferramenta endurecido por meio de fresamento em altas velocidades de corte (HSM)?
Justifique sua resposta considerando as tolerâncias requeridas e a produtividade.
27.
A seleção do material da fresa se dá em função do material da peça. Indique qual o material é o
mais adequado no fresamento de latão, ligas de alumínio-silício, aço ao carbono com baixa dureza
e ferro fundido vermicular.
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28.
Cite e explique de maneira clara e objetiva as principais diferenças, vantagens e limitações dos
tipos de fresamento frontal simétrico e assimétrico. Faça um esquema ilustrando os dois métodos.
29.
Observe as figuras e assinale V para as afirmações verdadeiras e F para as afirmações falsas:
(a)
(b)
30.
(
) As peças (a) e (b) podem ser usinadas em fresadora
universal.
(
) As peças (a) e (b) podem ser usinadas em fresadora
omniversal.
(
) A peça (a) pode ser usinada em fresadora vertical e a peça
(b) em fresadora horizontal.
(
) A peça (a) pode ser usinada em fresadora horizontal e a
peça (b) em fresadora vertical.
(
) Rasgos de chaveta só podem ser realizados em fresadoras
chaveteiras.
Considere uma fresa de topo de aço-rápido com 8 mm, z = 2 dentes; fz = 0,04 mm/dente e vc = 24
m/min com fluido de corte em emulsão para a execução de um rasgo de chaveta em um eixo de aço
ABNT 1020 com 8 mm de largura, 3 mm de profundidade e 200 mm de comprimento. Calcule:
a) Rotação da árvore da fresadora [rpm].
b) Velocidade de avanço da mesa [mm/min].
c) Tempo de corte [min].
d) Potência consumida [kW] (vide Eq. 30.5).
35.4. Processo de Retificação
31.
Se o meio lubrirrefrigerante usado no processo de retificação não for abundante e eficiente, o que
pode ocasionar na peça? E por quê?
32.
Considerando a equação da espessura máxima do cavaco
afirmações verdadeiras e F para as afirmações falsas.
hmax 
vp
vc

a
, assinale V para as
d
(
) Quando a profundidade de usinagem dobra, a espessura máxima do cavaco aumenta 1,414
vezes.
(
) Se a velocidade do rebolo cresce, os esforços diminuem e a vida do rebolo aumenta.
(
) Se o diâmetro da peça dobra, a espessura máxima do cavaco diminui 0,707 vezes.
(
) Se a velocidade da peça aumenta, os esforços sobre os grãos serão maiores, a vida do rebolo
diminui.
(
) Se a velocidade do rebolo cresce, o rebolo se comporta como mais macio; se a velocidade da
peça diminui, o rebolo se comporta como mais duro.
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33.
Explique a frase: “quanto maior a área de contato rebolo-peça, maior deve ser o tamanho do grão
abrasivo, e o rebolo deve ser mais tenaz e mais poroso”.
34.
Em que situações os rebolos diamantados (grãos mono e policristalinos) e com abrasivos de nitreto
de boro cúbico devem ser aplicados?
35.
Associe os possíveis problemas do rebolo com suas prováveis causas.
PROBLEMAS
CAUSAS
(A) Desgaste excessivo
(
) Rebolo muito duro; estrutura muito fechada; velocidade de
avanço muito baixa.
(B) Empastamento
(
) Rebolo muito duro; granulometria muito fina; velocidade
periférica muito alta.
(C) Espelhamento
(
) Rebolo muito mole; velocidade periférica muito baixa;
velocidade de avanço muito alta.
36.
Explique a frase: “Quanto maior a área de contato entre rebolo e a peça que se está sendo
retificada, maior deve ser o tamanho do grão abrasivo, menor deve ser a dureza, e mais aberta
deve ser a estrutura do rebolo”.
37.
Considere os códigos apresentados na figura para a especificação do rebolo.
Associe o rebolo da coluna da direita com a sua aplicação na coluna da esquerda:
(A) AA60-L6V
(
) Retificação de desbaste (Ra  6,3 m) em ferro-fundido.
(B)
(
) Usinagem leve de acabamento médio (Ra  1,6 m) em aços.
(
) Usinagem de acabamento (Ra  0,2 m) em ligas de alumínio.
C80-P3B
(C) C100-H10B
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38.
Descreva as características dos rebolos com as seguintes especificações:
a) A70O 8B
b) C46G 12V
c) A54N 5V
Sabendo que os mesmos serão usados em retificações cilíndricas, diga qual será usado na
retificação de cilindros de motores (blocos de ferro fundido), na retificação fina de cames de eixos
de comando de válvula (aço duro) e na retificação de eixos de aço?
39.
Descreva as características dos rebolos com as seguintes especificações:
a) A46H 8V
b) A60G 12V
c) C30J 8V
d) C16P 4B
Qual deles será usado na retificação de ferro fundido, para o desbaste e para o acabamento de aço
temperado, em uma retificadora plana? Qual deles será usado na limpeza de peças de ferro fundido
com ferramenta manual de alta velocidade?
40.
De acordo com os fatores de influência na seleção do rebolo, assinale V para as afirmações
verdadeiras e F para as afirmações falsas:
(
) Aços em geral e suas ligas devem ser retificados usando Al 2O3 ou CBN. Ferro fundido,
metais não-ferrosos e não-metálicos devem ser retificados com SiC.
(
) A liga resinóide deve ser utilizada quando se deseja um acabamento de médio a grosseiro
(retirada de grande quantidade de material), enquanto a liga vitrificada para acabamento fino
(alta qualidade).
(
) Materiais duros e frágeis que já receberam o tratamento térmico final devem ser retificados
com rebolos de alta dureza, que geram mais calor e, assim, o risco de danificar a estrutura
superficial da peça será menor.
(
) Materiais moles e dúcteis, que tendem a formar cavacos longos, devem ser retificados com
rebolos de grãos grossos. Grãos grossos são recomendados para operações de desbaste.
(
) Rebolos duros, que tendem a soltar os grãos do rebolo (perda de agressividade), fazem com
que as forças aumentem. Assim, devem ser especificados para máquinas de alta potência.
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