ESTUDO DA FORMAÇÃO DE REBARBAS GERADAS NO TORNEAMENTO

G. J. Jorge (1), M. B. da Silva (1) e A. K. Kaminise (1).

(1) Faculdade de Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Uberlândia, Av. Universitária s/nº, Campus Santa Mônica, Bloco 1M, Uberlândia MG, cep: 38.400-902.

Palavras-chave: Usinagem, Torneamento, Rebarbas e Aço ABNT 1045.

Resumo

Um dos principais problemas existentes no processo de fabricação é a formação de rebarbas, pois além de ser muito prejudicial durante o corte, desgastando prematuramente a ferramenta, causa distorções no acabamento superficial impedindo a montagem entre componentes, põem em risco a integridade física de operários e dificulta ou impede a implantação de sistemas automatizados de fabricação. O surgimento de rebarbas no processo de fabricação torna as operações de rebarbação indispensáveis para removê-las e conferir à peça acabada a tolerância dimensional de projeto, sendo assim, um obstáculo à redução de custos e ao aumento de produtividade na usinagem.

A grande dificuldade na realização de investigações sobre a formação de rebarbas é a complexidade e a quantidade de variáveis a serem analisadas em um estudo aprofundado, pois no corte de metais em usinagem estão envolvidos parâmetros relacionados às condições de corte, à geometria e estado de afiação da ferramenta, às propriedades do material usinado, à interação entre material usinado e ferramenta dentre outros.

Segundo Gillespie e Blotter (1976), há três mecanismos básicos na formação de rebarbas: a deformação lateral, o curvamento do cavaco na direção de corte e a ruptura de material na formação do cavaco. As rebarbas são então classificadas de acordo com estes mecanismos nos seguintes tipos: rebarba Poisson ("Poisson burr"), rebarba enrolada ("roll-over burr"), e rebarba de ruptura ("tear burr"). Outros autores, como Nakayama e Arai (1987) consideram que é mais adequado classificar as rebarbas com relação ao processo de usinagem, relacionando-as à aresta de corte envolvida na sua formação e com o modo e direção em que se formam. No primeiro caso, identificaram-nas como rebarba de aresta principal e rebarba de canto (ou de aresta secundária de corte); e no segundo caso, como rebarba de entrada ("backward" ou "entrance burr"), rebarba lateral ("sideward burr"), rebarba de saída ("forward burr") e rebarba inclinada na direção de avanço ("leaned burr").

Este trabalho tem o objetivo de estudar a formação de rebarbas na usinagem do aço carbono ABNT 1045, com dureza de 206 HV, no torneamento cilíndrico externo, verificando os vários tipos de rebarbas e discutindo os mecanismos de formação para que seja possível indicar procedimentos para a minimização ou mesmo eliminação das mesmas. As amostras foram preparadas na forma de discos com diâmetro externo D = 100.0mm e largura L = 10.0mm e também possuem um furo central para a utilização do suporte de fixação. Foram utilizadas somente as amostras com erros de batida axial e radial dentro de uma tolerância preestabelecida, 0,01mm e 0,005mm respectivamente, conforme figura 1.

Para este estudo utilizou-se uma ferramenta monocortante de metal duro revestida com TiN com especificação ISO SNMG 120404 e suporte ISO PSSNR 2020 K 12, fornecendo a seguinte geometria: y₀ = 7^o, a₀ = 11^o, x_r = 45^o, r = 0.4mm. Como máquina ferramenta foi utilizado um torno mecânico IMOR MAX XI-II-520, com potência máxima de 4.416 kW (6 CV).

Foram realizados ensaios para analisar a influência dos seguintes parâmetros: velocidade de corte, avanço, profundidade de corte e ângulo de posição, na usinagem a seco.

Foram medidas a altura e a espessura das rebarbas formadas: espessura da rebarba de entrada (e_e), espessura da rebarba de saída (e_s), altura da rebarba de entrada (h_e) e altura da rebarba de saída (h_s). Em cada amostra, as medições foram realizadas em 6 pontos separados por aproximadamente 60º e foi considerada média aritmética das medições feitas. A medição da altura das rebarbas foi realizada com relógio comparador com resolução de 0.005mm e a espessura foi medida em um microscópio ferramenteiro com resolução de 0.001mm.

A medição da altura e da espessura das rebarbas também foi realizada utilizando-se outra metodologia, o embutimento das amostras que também serve para a visualização da microestrutura da rebarba. Após isso se fez o lixamento da superfície onde se encontravam a face das rebarbas com lixas partindo de uma granulação grossa até uma granulação fina (n^o80, n^o240, n^o600 e n^o1000). Foi feito também o polimento dessas amostras utilizando pasta de diamante de µ. Com o polimento feito, fez-se o ataque químico nas amostras com o reagente Nital, para a observação da microestrutura das rebarbas.

Os resultados obtidos neste trabalho permitem concluir que a espessura da rebarba de entrada é influenciada pela velocidade de corte, avanço e ângulo de posição, aumentando com o aumento destes parâmetros, pois depende da velocidade relativa entre peça e ferramenta e também da geometria da ferramenta. A espessura da rebarba de saída depende do avanço e do ângulo de posição e envolve outros mecanismos além do dobramento do cavaco.

A altura da rebarba de entrada é muito influenciada pelo ângulo de posição. As demais condições de corte, velocidade de corte, avanço, e profundidade de corte, pouco afetam esta característica da rebarba. A altura da rebarba de saída é influenciada pela profundidade de corte e ângulo de posição.

Agradecimentos: a PIBIC/CNPq e a Faculdade de Engenharia Mecânica (FEMEC/UFU) pelo apoio financeiro e recursos necessários ao desenvolvimento deste trabalho.

Referências Bibliográficas:

GILLESPIE, L.K., BLOTTER, P.T., The Formation and Properties of Machining Burrs, Transactions of the ASME - J. of Engineering for Industry, vol. 98, feb, p.66-74, 1976. NAKAYAMA, K.,ARAI, M., Burr Formation in Metal Cutting, Annals of the CIRP, vol. 36, nro1, p.33-36, 1987.