Tanı Yöntemler

Geralmente, em condições normais de corte, as formas de desgastes de cratera, de flanco e de entalhe estarão presentes na usinagem dos materiais, embora uma delas deva prevalecer (45).

A avaliação do desgaste das ferramentas de corte pode ser feita através de medições feitas diretamente ou indiretamente. No caso das diretamente, estas podem ser executadas através de inspeção visual com comparações de padrões (utilização de lupas), mecanicamente (utilização de paquímetros, micrômetros, etc), utilização de instrumentos óticos (utilização de microscópio) ou da utilização de ótico-eletrônica (utilização de câmaras, etc). Já no caso das indiretas, estas são avaliadas através do aumento das vibrações, aumento do ruído, piora da qualidade das peças usinadas, aumento da rejeição dimensional, aumento das forças de usinagem, etc. (44).

Entretanto, para se determinar o fim da vida das ferramentas de corte, deve- se considerar determinados critérios, entre estes se destacam o rompimento da ferramenta de corte, desgastes de flanco ou de cratera, acabamento superficial insatisfatório, vibrações excessivas, rebarbas nas peças, aumento excessivo da temperatura, surgimento de alterações nos cavacos, na precisão das peças, bem como nas forças de usinagem (obtidas através de monitoramento). O procedimento para a determinação da vida da ferramenta é através de testes. Estes testes podem ser de duração rápida ou de longa duração. Os rápidos são mais econômicos, porém fornecem valores comparativos, enquanto que os de longa duração fornecem resultados mais precisos, porém levam maior tempo, o que os onera (44).

Os testes de longa duração são executados em operações de torneamento quando o fator determinante na vida da ferramenta for a temperatura, para tal teste, a velocidade de corte e o avanço são mantidos constantes até a destruição total da ferramenta.

Deve se adotar o procedimento de fazer constar no relatório os instantes em que aparecem ruídos, modificações nos cavacos, marcas na peça e tempo total para destruição da ferramenta. No torneamento longitudinal, escolher quatro velocidades de corte que proporcionam vidas entre 5 e 60 minutos. Tal teste é usualmente empregado com ferramentas de aço rápido HS 10-4-3-10.

Quando o fator determinante na vida da ferramenta for o desgaste da mesma e não mais a temperatura, o teste indicado é o teste de desgaste, pois ferramentas de metal duro e aço rápido em altas velocidades de corte apresentam desgastes de flanco e cratera. Mantendo-se constante a velocidade de corte, a evolução do desgaste no flanco e na face é acompanhado, onde os valores obtidos para o desgaste de flanco VB, da profundidade de cratera KT e o afastamento médio da cratera KM são plotados em gráficos log-log, onde aí são traçadas as curvas de VB ou a relação de desgaste K = KT/KM. Destas curvas pode-se obter a velocidade de corte para determinada vida da ferramenta, as duas equações para as formas de desgaste, marca de desgaste ou profundidade de cratera. Normalmente as curvas são mais inclinadas para desgastes de cratera do que para desgastes de flanco (44).

Outro teste é o teste de velocidade de corte máxima com variação contínua dessa velocidade de corte.

O teste de critério de força é um teste que leva em consideração a variação da força de usinagem em função do tempo de corte. A quantificação empírica da força de usinagem é obtida, normalmente, na operação de desbaste cilíndrico longitudinal em torno mecânico, onde a ferramenta é fixada em uma plataforma piezelétrica. Dados são coletados sensorialmente e condicionados em amplificadores de carga, onde são transmitidos a um sistema de tratamento e análise de sinais, onde se poderão visualizar na tela do monitor do computador os dados obtidos. À medida que a ferramenta vai sofrendo desgaste, a força de usinagem coletada vai aumentando (44). No gráfico da Figura 3.28 vê-se um desgaste hiperproporcional, resultante da variação contínua da velocidade de corte em intervalos equidistantes de comprimentos usinados.

Pela reta resultante nota-se que para cada distância de 25,0 m haverá uma variação na velocidade de corte (∆Vc) de 5,0 m/min., havendo, dessa forma um desgaste hiperproporcional da ferramenta. A não ocorrência dessa proporcionalidade caracteriza o fim da vida da ferramenta de corte.

Figura 3.28. Ensaios de desgaste da ferramenta em função da velocidade de corte e comprimento de corte. Fonte: Stoeterau, 2007 (adaptado pelo autor).

Este ensaio é adequado quando se desejar determinar a usinabilidade de materiais tratados termicamente de maneiras diferentes e para quando desejar-se supervisionar o fornecimento de materiais (44). A Figura 3.29 mostra, esquematicamente, o método de medição das forças de usinagem.

Figura 3.29. Ensaios de desgaste da ferramenta em função da velocidade de corte e comprimento de corte. Fonte: Stoeterau, 2007.

Ainda no critério de força, têm-se a equação de Kienzle, onde a força de corte depende das características do material e da seção de corte (44). A Equação 3.6 expressa a força de corte em função da seção de corte e pressão específica de

corte para um cavaco de 1x1 mm2_.

FC = b.h(1-mc) . KS1.1 (3.6)

onde: Fc = Força de corte [N];

b = Largura de usinagem [mm]; h = Espessura de corte [mm];

ks1.1 = Pressão específica de corte para um cavaco de 1x1 mm2 [N/mm2];

(1–mc) = Coeficiente angular da reta.

A aplicação da equação de Kienzle pode ser visualizada na Figura 3.30.

Figura 3.30. Critério de força. Aplicação da equação de Kienzle. Fonte: Stoeterau, 2007.

A qualidade superficial resultante da usinagem das peças também faz parte dos critérios de força de usinagem. Além das influências, tais como vibrações, cavacos em contato com a peça, etc., a rugosidade é uma grandeza influente na qualidade superficial na usinagem dos metais.

A rugosidade cinemática (rugosidades produzidas por meio de alterações nos parâmetros de corte e avanço da ferramenta) (46) é decorrente do raio de

quina da ferramenta e do movimento relativo entre peça e ferramenta. No torneamento, é influenciada principalmente pela forma do gume e pelo avanço. Por sua vez, a velocidade de corte também exerce influência sobre a rugosidade existindo uma dependência entre a rugosidade média Ra e o tempo de execução do corte (44). O gráfico da Figura 3.31 mostra a dependência entre a rugosidade média Ra e o tempo de corte.

Figura 3.31. Dependência entre a rugosidade média Ra e o tempo de corte. Fonte: Stoeterau, 2007.