UNIVERSIDADE DE CAXIAS DO SUL
ÁREA DO CONHECIMENTO DE CIÊNCIAS EXATAS E ENGENHARIAS
ANDERSON PATRICIO
INFLUÊNCIA DO TRATAMENTO DE GUME POR ARRASTE EM UMA FRESA DE
TOPO DE METAL DURO
CAXIAS DO SUL
2021
ANDERSON PATRICIO
INFLUÊNCIA DO TRATAMENTO DE GUME POR ARRASTE EM UMA FRESA DE
TOPO DE METAL DURO
Trabalho de conclusão de curso da disciplina
TCC II (MEC0291AJ), apresentado à
Universidade de Caxias do Sul como requisito
parcial à obtenção de grau de bacharel em
Engenharia Mecânica.
Área de atuação: Usinagem
Orientador: Prof. Dr. Rodrigo P. Zeilmann.
CAXIAS DO SUL
2021
ANDERSON PATRICIO
INFLUÊNCIA DO TRATAMENTO DE GUME POR ARRASTE EM UMA FRESA DE
TOPO DE METAL DURO
Trabalho de conclusão de curso da disciplina
TCC II (MEC0291AJ), apresentado à
Universidade de Caxias do Sul como requisito
parcial à obtenção de grau de bacharel em
Engenharia Mecânica.
Área de atuação: Usinagem
Aprovado em:13/07/2021
Banca Examinadora
Prof. Orientador Dr. Engº. Rodrigo Panosso Zeilmann
Universidade de Caxias do Sul – UCS
Prof. Avaliador Dr. Engº. Alexandre Vieceli
Universidade de Caxias do Sul – UCS
Prof. Avaliador Me. Engº. Rafael Dallegrave Conrado
Universidade de Caxias do Sul – UCS
RESUMO
Este trabalho teve como analise a influência do tratamento do gume através do método de
acabamento por arraste sobre o desgaste da ferramenta e o acabamento superficial. A
microgeometria do gume é um fator que tem influência no desgaste da ferramenta e age
diretamente na qualidade superficial da peça usinada. É possível obter ganhos de vida útil
para as ferramentas e também uma confiabilidade no processo para ferramentas tratadas por
este método. O trabalho apresentou uma proposta para compreender o comportamento da
mídia abrasiva alternativa alterando a faixa de granulometria da casca de amendoim. As
ferramentas tratadas foram comparadas com trabalhos anteriores a este, tendo como referência
uma fresa padrão reafiada e sem tratamento. As ferramentas foram avaliadas em relação a
curva de comportamento de desgaste demonstrando perda de desempenho. Para a qualidade
superficial da peça usinada, foram realizadas medições de rugosidade e imagens de textura,
executadas após os ensaios. As duas fresas tiveram comprimento usinado de 30 m gerando
uma perca de 21% em relação a fresa de referência. A principal vantagem ficou por conta de
valores baixos e estáveis para a rugosidade. A mídia de menor granulometria apresentou
melhores valores de rugosidade em relação a mídia de maior granulometria.
Palavras-chave: Acabamento por arraste, Fresamento, Mídia abrasiva, Tratamento de gume.
ABSTRACT
This work analyzed the influence of cutting edge treatment through the drag finishing method
on tool wear and surface finish. Edge microgeometry is a factor that influences tool wear and
acts directly on the surface quality of the machined part. It is possible to obtain tool life gains
as well as process reliability for tools handled by this method. The work presented a proposal
to understand the alternative abrasive media behavior by changing the peanut shell particle
size range. The treated tools were compared with works prior to this one, having as reference
a re-sharpened and untreated standard cutter. The tools were evaluated in relation to the wear
behavior curve demonstrating loss of performance. For the surface quality of the machined
part, roughness measurements and texture images were performed after the tests. The two
cutters had a machined length of 30 m, generating a loss of 21% compared to the reference
cutter. The main advantage was the low and stable roughness values. The media with a
smaller grain size showed better roughness values compared to the media with a larger grain
size.
Keywords: Drag finishing, Abrasive Medias, Milling, Cutting edge preparation.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Tipos de fresamento ................................................................................................. 15
Figura 2 - Curva comportamento do desgaste .......................................................................... 16
Figura 3 - Representação desgaste do flanco............................................................................ 18
Figura 4 - Principais mecanismos e causas geradoras de desgaste........................................... 18
Figura 5 - Perfil de rugosidade ................................................................................................. 21
Figura 6 - Processos tratamento do gume ................................................................................. 22
Figura 7 - Cinemática do processo de acabamento por arraste ................................................ 23
Figura 8 - Fluxograma etapas experimentais ............................................................................ 26
Figura 9 - Fresas de metal duro ................................................................................................ 28
Figura 10 - Mídia alternativa de 0,6 mm .................................................................................. 31
Figura 11 - Mídia alternativa de 1,2 à 1,7 mm ......................................................................... 31
Figura 12 - Comparação da fresa A6 com e sem tratamento ................................................... 32
Figura 13 - Comparação da fresa A8 com e sem tratamento ................................................... 32
Figura 14 - Valores de rugosidade para o início e fim de vida da ferramenta.......................... 33
Figura 15 - Textura e perfil de rugosidade da fresa A6 ............................................................ 34
Figura 16 - Textura e perfil de rugosidade da fresa A8 ............................................................ 35
Figura 17 - Curvas de comportamento de desgaste .................................................................. 36
Figura 18 - Comparativo de comprimento usinado .................................................................. 36
Figura 19 - Mecanismo de abrasão ........................................................................................... 37
Figura 20 - Identificação dos principais mecanismos de desgaste ........................................... 38
LISTA DE QUADRO E TABELA
Quadro 1 - Desvio de forma em superfícies ............................................................................. 20
Tabela 1 - Ferramentas utilizadas no ensaio ............................................................................. 31
Tabela 2 - Batimento das ferramentas ...................................................................................... 33
LISTA DE SÍMBOLOS
VB desgaste de flanco [mm]
VBmax desgaste de flanco máximo [mm]
Ra desvio médio aritmético de rugosidade [μm]
Lm comprimento total de medição [mm]
Rz média aritmética das rugosidades singulares [μm]
Zi rugosidade parcial [μm]
Ry profundidade máxima individual de rugosidade [μm]
Rmax profundidade máxima individual de rugosidade [μm]
le comprimento de medição unitário [mm]
ae profundidade de corte radial [mm]
ap profundidade de corte axial [mm]
fz avanço por gume [mm/gume]
vc velocidade de corte [m/min]
LISTA DE ABREVIATURAS
AISI American Iron and Steel Institute
CA Casca de amendoim
DIN Deutches Institut für Normung
UCS Universidade de Caxias do Sul
HRc Hardness Rockwell C
LNTP Laboratório de Novas Tecnologias de Produção
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ........................................................................................................ 11
1.1 JUSTIFICATIVA ....................................................................................................... 11
1.2 AMBIENTE DE DESENVOLVIMENTO ................................................................ 12
1.3 OBJETIVO ................................................................................................................. 13
1.3.1 Objetivo Geral .......................................................................................................... 13
1.3.2 Objetivos Específicos ................................................................................................ 13
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA........................................................................... 14
2.1 FRESAMENTO ......................................................................................................... 14
2.1.1 Tipos de fresamento ................................................................................................. 14
2.1.2 Vida da ferramenta .................................................................................................. 16
2.1.2.1 Mecanismos e tipos de desgaste ................................................................................. 17
2.1.3 Qualidade superficial ............................................................................................... 19
2.1.3.1 Textura........................................................................................................................ 20
2.1.3.2 Rugosidade ................................................................................................................. 21
2.2 TRATAMENTO DO GUME ..................................................................................... 21
2.2.1 Acabamento por arraste .......................................................................................... 23
2.2.2 Mídias abrasivas para acabamento por arraste .................................................... 24
3 METODOLOGIA .................................................................................................... 25
3.1 PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL ..................................................................... 25
3.2 TRATAMENTO DAS FERRAMENTAS ................................................................. 27
3.2.1 Parâmetros de entrada ............................................................................................. 27
3.2.2 Variáveis de entrada ................................................................................................ 27
3.2.3 Variáveis de saída ..................................................................................................... 28
3.2.4 Ferramentas .............................................................................................................. 28
3.2.5 Equipamentos ........................................................................................................... 29
3.2.6 Corpo de prova ......................................................................................................... 29
4 RESULTADOS ......................................................................................................... 30
4.1 CARACTERIZAÇÃO DAS MÍDIAS ....................................................................... 30
4.2 TRATAMENTO POR ARRASTE ............................................................................ 31
4.2.1 Caracterização das ferramentas ............................................................................. 32
4.3 RUGOSIDADE E TEXTURA DA PEÇA USINADA .............................................. 33
4.4 VIDA DA FERRAMENTA ....................................................................................... 35
4.4.1 Curva de fim de vida ................................................................................................ 35
4.4.2 Mecanismos de desgaste ........................................................................................... 37
5 CONCLUSÃO .......................................................................................................... 39
REFERÊNCIAS ....................................................................................................... 40
11
1 INTRODUÇÃO
A necessidade de otimização, redução de custos e maior produtividade leva a uma
busca por melhorias nos processos de fabricação. Na usinagem não seria diferente, as
condições exigidas às ferramentas nesse processo passam a ser cada vez mais severas
reduzindo assim a sua vida útil. No entanto existem tratamentos que melhoram o gume como
o acabamento por arraste.
Algumas ferramentas apresentam defeito na região do gume como rebarbas,
microtrincas e irregularidades. O processo de tratamento de gume surge para resolver esses
problemas e gerar avanços na microtopografia do mesmo e ainda melhorar o comportamento
da ferramenta com relação ao contato com a superfície a ser cortada (RODRIGUEZ, 2009).
As ferramentas de metal duro vêm se destacando cada vez mais no mercado devido
sua dureza e resistências elevadas. Predominou nos últimos dez anos devido à evolução de
suas classes que podem suportar o calor e a abrasão do corte a altas temperaturas e a usinagem
de metais difíceis (PEÇANHA JÚNIOR, 2014).
No mercado encontram-se diversos métodos para melhorar o gume da ferramenta,
como por exemplo, jateamento de micro abrasivos a água, jateamento de micro abrasivos,
acabamento magnético, usinagem a fluido abrasivo, usinagem a plasma e entre outros. Porém,
considerando todas as variáveis da usinagem, muito deles precisam ser testados, comparados,
avaliados e desenvolvidos. Outro desses métodos é o acabamento por arraste, no qual a
ferramenta é inserida em um meio com mídias abrasivas, enquanto executa movimentos
circulares. Essas mídias possuem um custo elevado, por se tratarem de produtos importados, o
que inviabiliza a sua utilização, porém ela pode ser desenvolvida com matérias de fácil
obtenção.
No entanto, existe pouco conteúdo a cerca de mídias abrasivas, dificultando a
obtenção de informações sobre sua composição e propriedades. Com base nisso esse trabalho
tem como finalidade aprofundar na área de tratamento do gume e apresentar uma melhoria
nas mídias abrasivas, meio abrasivo utilizado no tratamento por arraste gerando atrito entre
ele e a ferramenta, resultando em uma superfície altamente polida.
1.1 JUSTIFICATIVA
Segundo a empresa alemã OTEC (2018) ao ser utilizado técnicas para o tratamento
do gume de ferramentas de corte, é possível obter melhoras nas seguintes características:
12
redução do desgaste, uniformidade de rugosidade, precisão, redução de vazamento em
superfícies de vedação, superfícies suaves e livres de riscos e aumento na velocidade máxima
de corte.
Tratamentos do gume já vêm sendo desenvolvidos com muita frequência em várias
partes do mundo com objetivo de obter ferramentas com desempenho consideravelmente
superior. Isso resulta em ganho de tempo no processo, por causa do aumento da velocidade de
corte, aumento da vida útil da ferramenta, o que reduz o número de parada para troca de
ferramentas, redução de custos e melhor rugosidade, gerando assim uma qualidade elevada
em relação à superfície das peças usinadas.
Já no Brasil o tratamento de gume não se faz presente de forma ampla, pelo fato dos
custos serem elevados, as informações serem escassas e o tema ser pouco difundido. No caso
do tratamento por arraste, as dificuldades se sobressaem com o fato das mídias abrasivas
utilizadas serem importadas, o que faz o material ser de difícil obtenção e custo elevado.
Esse estudo tem como foco a obtenção de uma mídia alternativa para ferramentas de
fresamento de topo reto, reduzindo o seu custo de fabricação e possibilitando ferramentas
mais competitivas e de alto desempenho. Tendo como base alguns trabalhos acadêmicos
relacionados a esse assunto como Girardelo (2019) e Carrer (2018).
Utilizando de testes relacionados a este assunto, realizados em teses na universidade.
O objetivo deste trabalho é de melhorar a mídia alternativa desenvolvida no estudo por Carrer
(2018) e que foi aprimorada por Girardelo (2019), fazendo ajustes no granulado, elemento da
formulação da mídia abrasiva.
1.2 AMBIENTE DE DESENVOLVIMENTO
O presente trabalho será desenvolvido em ambiente acadêmico, precisamente na
Universidade de Caxias do Sul. A UCS é a instituição de ensino superior privada mais antiga
da região, fundada em 1967. Para realização do trabalho, será utilizado o Laboratório de
Novas Tecnologias de Produção (LNTP) da universidade, que conta com um centro de
usinagem de precisão, máquina de medição tridimensional e instrumentos de medição em
geral.
Neste ambiente serão realizados os estudos para formulação de mídias alternativas
para ser utilizada no acabamento por arraste, testes das ferramentas, medições de rugosidade
superficial e medições de desgaste nas fresas utilizadas nos ensaios.
13
1.3 OBJETIVO
1.3.1 Objetivo Geral
Este trabalho tem como objetivo avaliar a influência do tratamento de gume pelo
método de acabamento por arraste em uma fresa de topo de metal duro através da obtenção de
uma mídia alternativa para o processo de acabamento por arraste.
1.3.2 Objetivos Específicos
Os objetivos, a fim de se atingir o objetivo geral, foram definidos como:
a) estudar e compreender os métodos de tratamento do gume por arraste e suas
mídias;
b) apresentar uma proposta de compreensão da faixa de granulometria;
c) comparar resultados de tratamento utilizando a mídia alternativa com dados
anteriores; e
d) avaliar a vida útil da ferramenta e a qualidade superficial da peça.
14
2 FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
Este capítulo apresenta os conceitos para dar suporte aos objetivos propostos neste
trabalho de conclusão de curso. É apresentada a conceituação de termos pertinentes ao
processo de fresamento e acabamento por arraste para caracterizar a melhor mídia abrasiva e
consequentemente melhor vida útil da ferramenta.
2.1 FRESAMENTO
De acordo com a norma DIN 8580, usinagem é o processo de fabricação que confere
à peça forma, dimensões ou acabamento e até mesmo uma combinação desses três, através da
remoção de material sob a forma de cavaco, isto é a porção de material removida da peça pela
ferramenta de corte.
Processo de fresamento é destinado à obtenção de qualquer superfície com o auxílio
de ferramentas multicortantes, para isso, a ferramenta gira e a peça, presa à mesa, é
responsável pelos movimentos de avanço longitudinal e transversal, em algumas situações é a
ferramenta que faz todos os movimentos (FERRARESI, 1970).
Para MENDES (2011), o fresamento é definido como o corte de materiais com uma
ferramenta rotativa e de múltiplas arestas de corte que executa diversos movimentos sobre
uma peça em sentidos de direção distintos, tornando esse processo versátil e amplamente
difundido. Geralmente o fresamento é utilizado na usinagem de superfícies planas.
Algumas das vantagens do fresamento são as grandes variedades de tipos de
superfície produzidas, as altas taxas de remoção do cavaco, por serem relativamente
pequenas, a qualidade dos acabamentos superficiais e a disponibilidade de ferramentas que
podem ser construídas ou associadas para produzir superfícies complexas. Uma das
desvantagens é o fato do corte ser interrompido que faz com que o fresamento produza
solicitações térmicas e mecânicas elevadas (ZEILMANN, 2019).
2.1.1 Tipos de fresamento
Os tipos de ferramenta para fresamento variam de acordo com o processo no qual
será empregada. Na figura 1 tem o exemplo de fresamento circunferencial, de topo, de disco,
frontal de perfil, entre outras denominações (KÖNIG e KLOCKE, 1997).
15
Figura 1 - Tipos de fresamento
Fonte: Adaptado de König e Klocke (1997).
O fresamento de topo é bastante utilizado para obtenção de superfícies de formas
livres, possuindo assim uma extensa área de aplicação na indústria. Essas fresas normalmente
são a parte mais flexível do sistema, por possuírem uma relação comprimento-diâmetro (L/D)
elevada (WEINGAERTNER et al., 2004).
As fresas de topo na maioria das vezes são utilizadas para ranhurar, facear, executar
cavidades, rebaixos, matrizes, gravações, rasgos de diversos tipos e tamanhos e fresar
contornos. Suas características são a excentricidade, a deflexão e vibrações durante a
usinagem (KÖNIG e KLOCKE, 1997).
A excentricidade define-se como sendo a distancia entre o centro geométrico da
fresa, junto com o menor ângulo positivo formado pela linha que liga os centros e uma linha
do centro geométrico a um dente tomado como referência, isso se deve principalmente por
erros da montagem da ferramenta. A deflexão se deve em virtude da fresa de topo estar fixa
por uma única extremidade e devido a sua característica de falta de rigidez. Já a vibração é
causada pelas variações de força devido à mudança de direção e ao corte interrompido, ou
seja, frequência da passagem de dentes (ARMAREGO e DESHPANDE, 1991).
As fresas de topo dispõem de gumes tanto na sua periferia quanto na sua face. Podem
ser produzidas com topo simples ou duplo, haste e corpo cilíndrico ou cônicos, em diversos
16
diâmetros e comprimentos, possuem dois, três, quatro, seis ou mais canais, sendo que na
maioria estes são helicoidais e retos. O topo pode ser reto, semiesférico ou toroidal. Podem
ser inteiriças, com insertos brasados ou ainda com insertos intercambiáveis (STEMMER,
2005).
2.1.2 Vida da ferramenta
Vida da ferramenta é o tempo em que ela trabalha efetivamente sem perder a
capacidade de corte, dentro de um critério previamente estabelecido. Após esse tempo a
ferramenta deve ser substituída ou ser reafiada. Quando esses critérios não são obedecidos às
consequências podem ser o aumento excessivo das forças de usinagem, acabamento
superficial não adequado e até mesmo colapso da ferramenta, resultando assim a quebra da
mesma (FERRARESI, 1970).
Para estabelecer o momento de troca existem as avaliações qualitativas e as
avaliações quantitativas. As avaliações qualitativas são vibrações (ruídos), formação de
rebarbas, forma dos cavacos e outros (STEMMER, 2005). Já as avaliações quantitativas são
estabelecidas pelo grau de desgaste VB e VBmax. Outras formas utilizadas para a troca de
ferramenta são o tempo efetivo de trabalho, percurso de corte, número de peças produzidas e
rugosidade da peça (DINIZ, MARCONDES e COPPINI, 1999).
Segundos estudos de Machado et. al. (2005) sobre desgaste em ferramentas de corte
foi desenvolvido um padrão da curva de vida, no qual é possível compreender seu
comportamento ao decorrer do tempo de corte, conforme é mostrado na figura 2.
Figura 2 - Curva comportamento do desgaste
Fonte: Adaptado de Machado et al. (2009).
17
No estágio I, ocorre um desgaste mais acentuado devido à adequação do sistema
tribológico envolvido, como um ajuste do gume para a condição de corte envolvida, até a taxa
de desgaste reduzir com o tempo. No estágio II, a ferramenta encontra-se adequada ao
processo e os desgastes ocorrem a uma taxa de aumento constante. Já no estágio III, há uma
aceleração do desgaste, as tensões e altas temperaturas da utilização de forma contínua da
ferramenta resultarão eventualmente no seu colapso (MACHADO et al. 2009).
2.1.2.1 Mecanismos e tipos de desgaste
O desgaste em ferramentas é definido como a alteração de sua forma devido à perda
de material do seu gume, ocorre de forma gradativa e em proporções pequenas, às vezes no
nível atômico às vezes no nível do tamanho do grão. O desgaste ocorre devido a vários
mecanismos, sendo que o principal agente causador é a temperatura de corte (MACHADO et
al. 2009).
As características do fresamento intensificam o desgaste da ferramenta, como o corte
interrompido, geração de cavacos curtos, oscilações térmicas, oscilações de tensões sobre a
cunha e variações de carregamento durante o processo. Essas características acarretam no
surgimento de trincas térmicas e trincas por fadiga (DINIZ, MARCONDES e COPPINI,
1999).
Dentre os principais mecanismos responsáveis pelo desgaste da ferramenta estão a
oxidação, a abrasão, a adesão e a difusão (ZEILMANN, 2019).
A abrasão é o arrancamento de finas partículas do material ocasionando assim um
desgaste do flanco (VB) e de cratera. Isso ocorre pela decorrência do escorregamento sob alta
pressão e temperatura entre a peça e a ferramenta. O aumento da velocidade de desgaste se
deve ao aumento da velocidade de corte e a presença de inclusões e partículas duras no
material (STEMMER, 2005).
Na difusão devido às altas temperaturas, a duração de contato e a afinidade físico-
química dos metais envolvidos no corte provocam a transferência de átomos de um material
para o outro, ocasionando um desgaste de cratera no gume da ferramenta (DINIZ,
MARCONDES e COPPINI, 1999; STEMMER, 2005).
Já a oxidação ocorre devido a altas temperaturas e a presença de ar e água, existentes
nos fluidos lubrirrefrigerantes, causam desgastes de flanco máximas (VBmax) especialmente
nas extremidades do contato cavaco-ferramenta (DINIZ, MARCONDES e COPPINI, 1999).
18
Na figura 3 pode-se observar o valor médio do desgaste de flanco e o seu valor
máximo. Como a forma do gume da ferramenta é modificada, esse desgaste prejudica o
acabamento superficial da peça, ocasiona mudanças dimensionais e afeta as tolerâncias da
usinagem (DINIZ, MARCONDES e COPPINI, 1999).
Figura 3 - Representação desgaste do flanco
Fonte: Adaptado de Klocke (2011).
E por fim a adesão ocorre com a combinação das baixas velocidades, baixas
temperaturas e cargas moderadas. Algumas partículas de material se solidificam na face da
ferramenta formando um gume postiço, o que torna a ferramenta mais frágil criando um
desgaste por lascamento (DINIZ, MARCONDES e COPPINI, 1999; STEMMER, 2005).
Figura 4 - Principais mecanismos e causas geradoras de desgaste
Fonte: Adaptado de Klocke (2017).
Apesar dos desgastes serem conhecidos é praticamente impossível avaliar a
contribuição quantitativa de cada um na formação do desgaste (KLOCKE, 2017). Na figura 4
é apresentado um gráfico dos mecanismos de desgaste em relação à temperatura de corte, que
está relacionado diretamente com a velocidade de corte avanço e outros fatores. Nele é
possível observar que em baixas temperaturas e velocidades de corte os únicos mecanismos
19
que aparecem é a adesão e a abrasão, conforme vai aumentando a velocidade de corte surge à
difusão e a oxidação diminuindo assim a influência da adesão.
Segundo Stemmer (2005), a falha pode ocorrer de forma distinta como lascamento,
desgaste do flanco e desgaste da face.
O lascamento pode ser considerado como uma remoção de grandes partículas do
gume, ocorrendo principalmente em ferramentas com materiais frágeis, acarretando em piores
resultados na qualidade superficial da peça e até mesmo a quebra da ferramenta. Já o desgaste
de flanco (VB), também conhecido como marca de desgaste, é a faixa desgastada na região de
flanco. Ele surge pela remoção contínua de pequenas partículas da ferramenta e é responsável
por modificar a forma do gume, prejudicando o acabamento superficial e podendo causar
mudanças dimensionais na peça. E o desgaste na face, denominado cratera, é a concavidade
formada na superfície de saída devido ao atrito com o cavaco. Seu crescimento pode provocar
a quebra da ferramenta (DINIZ, MARCONDES e COPPINI, 1999; STEMMER, 2005).
2.1.3 Qualidade superficial
A qualidade superficial adquirida por usinagem pode ser determinante para os
parâmetros iniciais exigidos nesse processo, como critérios de geometria da ferramenta e
condições de corte (KÖNIG e KLOCKE, 1997).
Durante a usinagem a superfície gerada sofre solicitações térmicas e mecânicas que
podem afetar de forma significativa as características da superfície e da subsuperfície
(WHITEHOUSE, 2000). A superfície da peça usinada é caracterizada por irregularidades
geométricas, alterações microestruturais e deformações plásticas na subsuperfície, que em
alguns casos podem gerar alterações de propriedades mecânicas do material e tensões
residuais (CHE-HARON e JAWAID, 2005). Esses defeitos podem gerar problemas de
funcionalidade e comprometer a durabilidade do componente usinado. A resistência à falha de
um componente depende muito de sua qualidade superficial (SEEMIKERI et al., 2008).
Para Machado et al (2009) a superfície final de um componente usinado é resultado
de um processo que envolve deformações plásticas, recuperação elástica, ruptura, vibrações,
calor, tensões residuais e em alguns casos reações químicas. Fatores esses que podem
apresentar efeitos diferentes na nova superfície.
Na superfície, efeitos externos como textura e rugosidade abrangem falhas, trincas e
ondulações. Já na subsuperfície abrange transformações microestruturais, deformações
20
plásticas, alterações de dureza, tensões residuais, micro-trincas e até mesmo variações na
composição química (OLIVEIRA, 2006).
2.1.3.1 Textura
A textura pode ser definida pela direção e número de picos e vales presente na
superfície. A região superficial geralmente é analisada a partir de sua forma, ondulação e
rugosidade. O desvio de forma possui comprimento de onda maior que a ondulação e que a
ondulação tem maior comprimento de onda que a rugosidade. Para mensurar
quantitativamente são utilizados parâmetros verticais. Esta medição normalmente é realizada
em cinco comprimentos de ondas chamados de cut-offs (TABENKIN, 1999).
Os elementos formadores da textura são os desvios randômicos e repetitivos da
superfície real em relação à superfície geométrica. Os sulcos produzidos indicam a direção
predominante das marcas deixadas pela ferramenta sobre a superfície da peça. Os processos
de usinagem deixam essas marcas bem definidas e alinhadas (BET, 1999).
Os desvios são divididos em seis ordens como mostrado no quadro 1. A escolha do
segmento de análise da superfície deve ser de forma cautelosa para que permita
estatisticamente desenhar o comportamento de toda a superfície (KÖNIG; KLOCKE, 1997).
Quadro 1 - Desvio de forma em superfícies
Fonte: adaptado de König e Klocke (1997)
21
2.1.3.2 Rugosidade
Os sistemas de medição de rugosidade são baseados no critério da linha média e
podem ser divididos em três classes: Ra, Rz e Rmax (OLIVEIRA, 2006).
Ra é a rugosidade média e corresponde a média aritmética dos valores absolutos dos
pontos de perfil de rugosidade, em relação à linha média, dentro do comprimento de medição
total (lm).
Rz é a média aritmética dos cinco valores de rugosidade parcial (Zi), nada mais é que a
soma dos valores absolutos das ordenadas dos pontos de maior afastamento, acima e abaixo
da linha média ao longo do comprimento da amostragem.
Rmax ou Ry corresponde à distância vertical entre o pico mais alto e vale mais profundo
no comprimento de medição unitário (le). A distância entre eles configura a profundidade total
da rugosidade.
Para a avaliação da rugosidade utiliza-se um apalpador mecânico em que a superfície
de amostra é percorrida registrando assim os valores da superfície obtidos (ZEILMANN,
CALZA e XAVIER, 2006). Na figura 5 é possível visualizar o perfil de rugosidade obtido.
Figura 5 - Perfil de rugosidade
Fonte: Adaptado de Klocke (2017).
2.2 TRATAMENTO DO GUME
O aumento de eficiência no processo de corte está relacionado à condição do gume
da ferramenta. As dimensões adequadas para um raio ou chanfro provocam uma alteração na
22
temperatura e nas forças de corte, que afeta diretamente a qualidade superficial do
componente usinado e a vida útil da ferramenta (VENTURA et al., 2016).
O tratamento de gume tem por objetivo gerar uma geometria no gume modificando
sua microtopografia alterando a rugosidade e textura das ferramentas e consequentemente
aprimorando seu desempenho (RODRIGUEZ, 2009).
O objetivo principal do tratamento é de reduzir lascamentos e criar um
arredondamento, ou até mesmo um chanfro, na cunha de corte, para melhorar a estabilidade
durante o fresamento (KARPUSCHEWSKI, BYELYAYEV, e MAIBORODA, 2009). Esse
processo também pode proporcionar redução de defeitos no gume, reforço da cunha de corte,
aumento da vida da ferramenta e preparação da superfície da ferramenta para a aplicação de
revestimentos (RODRIGUEZ, 2009).
Estes métodos de tratamento operam com distintas fontes de energias e a remoção do
material pode utilizar princípios químicos, térmicos e mecânicos. É possível afirmar que os
processos mais utilizados são aqueles realizados através do uso de energia mecânica (RECH,
2005). Na figura 6 pode-se verificar alguns desses tipos de processos de tratamento.
Figura 6 - Processos tratamento do gume
Fonte: Adaptado de Rodriguez (2009).
No processo de acabamento a ferramenta passa a ter um arredondamento no gume o
que gera um aumento dos esforços na usinagem e a redução no seu desgaste comparada a
ferramentas não tratadas. O raio do gume pode alterar as forças de corte, distribuição de
temperaturas, desgaste e vida útil da ferramenta e a qualidade superficial da peça usinada.
Esses efeitos também podem modificar a formação e escoamento do cavaco, integridade
23
superficial da peça e a resistência ao desgaste da ferramenta (RISSE, 2006; BIERMANN,
WOLF e ASSMUTH, 2012).
Para ferramentas com uma geometria de gume complexa, como as fresas de topo, o
acabamento por arraste é muito utilizado e traz parâmetros que possibilitam um maior
controle para essa aplicação (HRONEK, ZETEK e BAKŁA, 2017).
2.2.1 Acabamento por arraste
O processo de acabamento por arraste é cada vez mais utilizado na indústria de
manufatura. Esse processo é usado quando precisa de alta qualidade superficial, melhor
distribuição das cargas ou um arredondamento bem definido. É um processo confiável e
reprodutível (TIKAL, 2009).
O princípio fundamental desse processo tem como base na imersão da ferramenta de
corte em um meio abrasivo. Esse meio é constituído de elementos cerâmicos com
granulometrias conhecidas. O processo é realizado com o deslocamento da ferramenta através
do meio, sofrendo a ação abrasiva dos grãos (OTEC, 2008).
As máquinas mais modernas utilizam um sistema planetário, em que a ferramenta ali
fixada para realizar o tratamento, gira em torno do seu eixo enquanto a máquina faz com que
a ferramenta realize o movimento de translação, como representado na figura 7. Através desta
combinação de movimentos, o processo resulta em um tratamento uniforme em todas as áreas
da ferramenta (RISSE, 2006)
Figura 7 - Cinemática do processo de acabamento por arraste
Fonte: Adaptado de Risse (2006).
24
Por se tratar de um processo confiável e reprodutível esse processo é recomendado
quando a qualidade superficial é o elemento de maior importância, além de gerar melhores
distribuições das cargas e um arredondamento bem definido (TIKAL, 2009). É empregado
para suavização das bordas dos gumes e também para a remoção de aglomerações
provenientes do processo de revestimento (BORDIN, 2013).
2.2.2 Mídias abrasivas para acabamento por arraste
No tratamento de acabamento por arraste, as mídias abrasivas tem uma grande
importância, pois a remoção do material da ferramenta de corte se dá através do movimento
relativo entre a ferramenta e a o meio abrasivo utilizado no processo. Além da capacidade de
remover material, a mídia abrasiva desempenha o papel de geração das superfícies nas peças a
serem usinadas (TIKAL, 2009).
Segundo Ost (2016), foi possível observar que a composição de uma mídia comercial
apresentam três substâncias, um elemento de granulometria maior e tamanho homogêneo, um
aditivo abrasivo e um ligante de alta viscosidade. O granulado tem função de transportar o
abrasivo e atuar como carga na remoção de material. As mídias comerciais são divididas em
várias classes, dependendo de sua aplicação e composição, podendo atuar na remoção do
material ou na capacidade de geração de uma superfície mais lisa.
É necessário observar outros tratamentos como o polimento com cerdas abrasivas e o
jateamento de micro-abrasivos, para identificar materiais que poderiam atuar como abrasivos
na formulação das mídias. Identificou-se que os materiais mais utilizados para essas
aplicações são carbeto de silício (SiC) e óxido de alumínio (Al2O3) (RODRIGUEZ, 2009;
UHLMANN, 2016).
Segundo a empresa Otec (2020) as mídias comerciais são divididas em várias
classes, de acordo com sua composição e aplicação, podendo atuar mais na remoção de
material ou na capacidade de geração de uma superfície mais lisa. Dentre elas, uma muito
utilizada para o tratamento por arraste, inclusive presente no estudo de Carrer (2018), possui
referência HSC 1/300, da empresa alemã OTEC. Esta formulação, apresenta carbeto de silício
(SiC) e casca de noz em sua composição, com granulometria na faixa entre 0,8 mm e 1,3 mm
(OTEC, 2020; TIKAL, 2009; UHLMANN, 2017). A mídia, neste caso, apresenta 30% de SiC
e 70% de casca de noz em sua formulação (UHLMANN et al., 2016).
25
3 METODOLOGIA
Neste capítulo são abordados os parâmetros para testes, as ferramentas, os materiais
e equipamentos que foram utilizados, juntamente com a metodologia que foi utilizada para a
realização dos testes experimentais. O capítulo conta ainda com o procedimento para a
avaliação dos resultados obtidos e também conta com a proposta do trabalho que foi
desenvolvido.
3.1 PLANEJAMENTO EXPERIMENTAL
Com base nos estudos desenvolvidos por Carrer (2018) e por Girardelo (2019) que
surgiram como objetivo de gerar uma mídia alternativa, com materiais de fácil obtenção, e
que pudessem ter resultados próximos aos obtidos comercialmente. A mídia composta por
zirconita (ZrSiO4) como material abrasivo, casca de amendoim (CA) como elemento
granulado e óleo atuando como ligante foi a que apresentou os melhores resultados.
Aproveitando o know-how adquirido nos trabalhos de Carrer (2018), que
desenvolveu uma primeira versão da mídia alternativa e Girardelo (2019), que melhorou a
homogeneidade dessa mídia. O estudo em questão tem como proposta obter uma variação
dimensional da granulometria, visto que este é um parâmetro que pode afetar as condições de
afiação e do raio do gume da ferramenta. Para isso, foi desenvolvida uma mídia com
granulometria até 0,6 mm e posteriormente outra com uma faixa de 1,2 mm até 1,7 mm, a fim
de ser possível analisar o comportamento do gume das ferramentas. Essa mudança se deve
pelo fato de que nos trabalhos anteriores foi utilizado um tamanho de granulometria de 0,8
mm, baseada na mídia comercial com casca de nozes, já que a mídia utilizada foi a com casca
de amendoim, não se sabe se esse valor de 0,8 mm é equivalente para esse material granulado.
Após a obtenção das mídias a fresa de topo passou pelo tratamento por arraste. As
ferramentas foram avaliadas antes e depois do tratamento, em um microscópio de varredura
óptico, para identificar as possíveis irregularidades, micro-lascamentos e atenuações da linha
de afiação.
Os ensaios de fresamento foram realizados em aço P20 tendo como critério de parada
dos testes o fim de vida das ferramentas. Esses critérios foram o desgaste do flanco (VBmax) ou
o lascamento da ferramenta.
Foram realizadas medições de rugosidade e fotos de textura no corpo de prova e as
ferramentas passaram por medições de desgaste durante e após os testes. E por fim foi
26
realizada a avaliação e comparação dos resultados com outros trabalhos. Na figura 8 está
representado o fluxograma das etapas para os ensaios experimentais para auxiliar na
visualização dos processos realizados.
Figura 8 - Fluxograma etapas experimentais
Fonte: O autor (2021).
A fim de obter uma comparação mais condizente com trabalhos anteriores, as
condições de corte e de avaliação são iguais, permanecendo como condição variável somente
a mídia.
27
3.2 TRATAMENTO DAS FERRAMENTAS
As fresas de topo, que foram utilizadas em estudos anteriores, vão passar por um
processo de reafiação para gerar a reconstituição dos gumes, a fim de deixar com o formato
original. Os dados do tratamento por arraste com a mídia comercial da empresa alemã OTEC,
referência HSC 1/300, foi aproveitado de estudos anteriores.
A partir disso, as ferramentas foram submetidas ao tratamento por arraste com a
mídia alternativa, que foi preparada na UCS. Com a intenção de garantir uma comparação dos
resultados obtidos em estudos anteriores, como Ost (2016), Carrer (2018) e Girardelo (2019)
o tratamento por arraste teve duração de 10 minutos tendo rotação constante de 80 rpm, em
sentido horário.
3.2.1 Parâmetros de entrada
Para que os testes tenham confiabilidade e possam ser comparados com estudos
anteriores os parâmetros de corte foram mantidos constantes em todo o processo de usinagem,
com isso apenas o acabamento atuou efetivamente nos resultados obtidos para a vida útil e o
acabamento superficial da peça. Os parâmetros adotados seguem os da literatura, Stemmer
(2005); Ost (2016), adequados para as especificações da ferramenta. Assim, velocidade de
corte (Vc) foi 180 m/min, avanço por gume (fz) de 0,06 mm/gume, profundidade de corte
axial (ap) de 0,5 mm, profundidade de corte radial (ae) de 0,2 mm e passe de 252 mm de
comprimento.
A estratégia de usinagem empregada ao ensaio é concordante para fresamento de
topo, ou seja, a rotação da ferramenta e o avanço da peça com o mesmo sentido. Para que não
ocorram variáveis oriundas da lubrirrefrigeração a usinagem foi feita a seco, ou melhor, sem a
presença de fluido lubrirrefrigerante.
3.2.2 Variáveis de entrada
Para que os objetivos propostos fossem atendidos, as variáveis de entrada foram
somente as mídias utilizadas no tratamento por arraste. Os estudos foram conduzidos com
ferramentas tratadas pela mídia proposta e os resultados foram comparados com os de fresas
de topo reafiadas e sem nenhum tratamento e com fresas de topo tratadas por uma mídia
abrasiva comercial da empresa alemã OTEC, de referência HSC 1/300.
28
O elemento atuante como carga (CA) teve sua granulometria controlada na sua
composição, primeiramente com granulado até 0,6 mm e posteriormente com uma faixa de
1,2 mm até 1,68 mm. A mídia alternativa contém zirconita (ZrSiO4) como material abrasivo,
casca de amendoim (CA) como elemento granulado e óleo, responsável pela união dos
elementos, mantendo somente o tamanho da granulometria como variável. O óleo utilizado no
processo foi o mesmo contido na mídia comercial da empresa alemã OTEC, com referência
HL 6. A casca de amendoim que foi utilizada foi a casca externa em natura da vagem do
amendoim.
3.2.3 Variáveis de saída
As variáveis que foram comparadas no final dos testes estão ligadas ao corpo de
prova usinado e a ferramenta de corte. Para a peça foi avaliada a rugosidade e a textura e para
a ferramenta foi avaliado o desgaste.
A rugosidade foi avaliada com base nos critérios Ra, Rz e Rmax, medidos no início e
no fim de vida.
Vale destacar que para ser avaliado o fim de vida das ferramentas um critério de
parada dos testes teve que ser determinado. Com isso, os fresamentos foram conduzidos até o
momento em que uma das seguintes condições fosse satisfeitas: desgaste de flanco máximo
(VBmax) de 0,2 mm ou lascamento da ferramenta, medido a cada 5 m usinados.
3.2.4 Ferramentas
Figura 9 - Fresas de metal duro
Fonte: Adaptado de Ost (2016).
29
Para a realização do trabalho foram utilizadas duas fresas de metal duro de diâmetro
de 6 mm e quatro gumes em cada uma delas. As ferramentas em questão foram fornecidas
pela empresa Seco Tools, referência 91060, linha Jabro. Foram utilizadas fresas sem
revestimento, com geometria de afiação original e que não apresentem raio de quina. As
fresas foram reafiadas pela empresa Secta Tools. Essa reafiação consiste em uma remoção de
todo desgaste que esta fresa apresenta e posteriormente é feito uma afiação nova, respeitando
os ângulos e raios originais da fresa. Detalhes adicionais podem ser encontrados na figura 9.
3.2.5 Equipamentos
Para realização da moagem foi utilizado o moinho de facas e a mistura da mídia foi
realizada em um misturador planetário, ambos os equipamentos localizados no laboratório de
polímeros.
Os testes foram desenvolvidos no Laboratório de Novas Tecnologias de Produção
(LNTP), localizada no bloco D da cidade universitária da UCS. O fresamento conta com um
centro de usinagem LG-500, da marca Hartford, com rotação de 10.000 rpm e potência
máxima de 10 kW.
Nas medições de rugosidade foi utilizado um rugosímetro portátil, modelo SJ-301, da
marca Mitutoyo. O equipamento possui resolução de 0,01 μm, apalpador de diamante de 90° e
raio de ponta de 5 μm. A obtenção da textura foi feita através do uso de um estereoscópio
trinocular de medição universal da marca Entex, modelo TNE-10B.
3.2.6 Corpo de prova
O material que foi utilizado para os ensaios como corpo de prova é o aço AISI P20,
com dureza de 38 HRc, escolhido por ser muito utilizado nas indústrias de moldes e matrizes
de injeção de plásticos. O bloco foi preparado com dimensões de 252 mm x 80 mm x 60 mm,
com faces retificadas a fim de garantir um melhor posicionamento e planicidade na fixação
durante a usinagem. As amostras para medições de rugosidade e textura foram coletadas em
duas etapas, no inicio e no fim de vida da ferramenta.
30
4 RESULTADOS
Neste capítulo serão apresentados os resultados obtidos nos tratamentos por arraste
nas ferramentas de corte e também dos ensaios de fresamento. Primeiramente foi
caracterizada a obtenção da mídia alternativa e das ferramentas utilizadas. Na sequência, os
resultados dos ensaios serão analisados e comparados com trabalhos anteriores, analisando a
influencia do tratamento de arraste de gume sobre a qualidade superficial da ferramenta
através da rugosidade e textura, além da vida da ferramenta, através do desgaste e seus
mecanismos.
4.1 CARACTERIZAÇÃO DAS MÍDIAS
Inicialmente para a obtenção das mídias, as cascas de amendoim foram moídas e
peneiradas em laboratório. Utilizou-se uma faixa de granulometria diferente para cada mídia.
Foram utilizadas três peneiras para a realização deste processo, uma com mesh de 28
(abertura com 0,6 mm), outra com mesh de 14 (abertura com 1,2 mm) e outra com mesh de 10
(abertura com 1,7 mm). A primeira granulometria utilizada na mídia foi a que ficou abaixo de
0,6 mm e a outra utilizada foi a que ficou na faixa de 1,2 até 1,7 mm.
Após este processo foi realizado o preparo da mídia com o granulado de 0,6 mm,
primeiramente foi misturado o granulado e metade do óleo, que foi de 1 ml em um misturador
planetário durante 10 minutos, posteriormente foi colocado a outra metade do óleo (1 ml) e
misturado por mais 10 min. Realizado este processo foi acrescentado o abrasivo em duas
etapas que totalizou mais 10 minutos. Este processo se repetiu com o granulado de 1,2 mm.
Na figura 10 pode-se observar a mídia com a granulometria de 0,6 mm sem
ampliação e com ampliação de 15 vezes, pode-se notar que é uma mídia mais homogenia se
comparado com a da figura 11, com granulometria de 1,2, que tanto na imagem sem
ampliação e na ampliada 15 vezes pode-se notar com facilidade as cascas de amendoim.
Observou-se uma maior dificuldade na mistura de maior dimensão. Pelo fato de a
casca de amendoim ser fibrosa, fazendo com que o óleo seja absorvido. Por ser da mesma
coloração do óleo se torna difícil de realizar a mistura. Isso se deve pelo fato de que se colocar
uma quantidade insuficiente de óleo acaba impedindo que toda casca de amendoim seja
envolvida pelo abrasivo, deixando os elementos separados na formulação. Caso essa mistura
possua uma quantidade excessiva de óleo acaba tornando essa mistura pastosa, o que impede
31
os gumes da ferramenta de fluírem pela mídia. Para garantir que não ocorresse a possibilidade
de haver óleo em excesso foi colocado gradativamente este óleo.
Figura 10 - Mídia alternativa de 0,6 mm
Fonte: O Autor (2021).
Figura 11 - Mídia alternativa de 1,2 à 1,7 mm
Fonte: O Autor (2021).
4.2 TRATAMENTO POR ARRASTE
O tratamento por arraste foi conduzido como descrito no item 3.2. Os parâmetros
utilizados foram de 80 rpm para a velocidade de rotação da fresa, tempo de processo de 10
minutos, sentido horário para ferramenta de rotação da fresa e da mesa de CNC e velocidade
de deslocamento de 5 m/min. A tabela 1 apresenta a relação entre as fresas e as
granulometrias.
Tabela 1 - Ferramentas utilizadas no ensaio
Fresa Tratamento Granulometria
A8 Mídia alternativa: ZrSiO4 + CA + óleo CA < 0,6 mm
A6 Mídia alternativa: ZrSiO4 + CA + óleo 1,2 mm < CA < 1,7 mm
Fonte: O Autor (2021).
1 mm 10 mm
10 mm
10 mm
32
4.2.1 Caracterização das ferramentas
As fresas reafiadas foram observadas em um microscópio óptico com uma ampliação
de 30 vezes, a fim de garantir que as ferramentas estivessem livres de qualquer irregularidade
provenientes do processo de reafiação, como pequenos lascamentos ou trincas, com isso pode
observar as modificações provenientes do tratamento por arraste.
Figura 12 - Comparação da fresa A6 com e sem tratamento
Fonte: O Autor (2021).
Tanto na figura 12 como na figura 13 pode-se notar que houve um tratamento mais
moderado, sem remoção das marcas de afiação e com modificações pouco perceptíveis na
região analisada através da ampliação utilizada.
Figura 13 - Comparação da fresa A8 com e sem tratamento
Fonte: O Autor (2021).
Antes de ser realizado os ensaios de fresamento a fresa foi fixada ao porta pinças
com um comprimento de 25 mm. Após a fixação da ferramenta foi executado o batimento da
ferramenta tendo como referencial o primeiro gume na tabela 2 pode-se observar esses dados.
2 mm 2 mm
33
Tabela 2 - Batimento das ferramentas
Gume Fresa A6 Fresa A8
1º 0 µm 0 µm
2º 3 µm 10 µm
3º 11 µm 28 µm
4º 9 µm 11 µm
Fonte: O Autor (2021).
4.3 RUGOSIDADE E TEXTURA DA PEÇA USINADA
A avaliação da qualidade superficial consistiu em medições no inicio, com a
ferramenta nova, e no fim, com a ferramenta desgastada tendo como critério um desgaste de
0,2 mm para VBmax. Os parâmetros Ra, Rz e Rmax foram avaliados em µm. A textura foi
avaliada de duas formas por imagens e através do perfil de rugosidade.
Na figura 14 tem a comparação dos resultados de rugosidade obtidos nas ferramentas
do teste. O gráfico apresenta a incerteza de medição, além de valores médios obtidos para os
parâmetros. A menor dispersão ocorreu para o parâmetro Ra e o maior para Rmax, isso se deve
pelo fato do parâmetro Rmax ser a medida entre o vale mais profundo e o pico mais alto. Como
é possível observar os valores obtidos foram maiores no inicio do processo o que já era de se
esperar, pois neste momento ocorre o ajuste dos gumes. Em comparação com trabalhos
anteriores, Carrer (2018) e Girardelo (2019), os valores de rugosidade da fresa A8 foram
menores tanto no inicio como no fim de vida da ferramenta.
Figura 14 - Valores de rugosidade para o início e fim de vida da ferramenta
Fonte: O Autor (2021).
A6 início A6 fim A8 início A8 fim
Ra 0,22 0,15 0,17 0,12
Rz 1,46 1,02 0,95 0,72
Rmax 1,93 1,44 1,04 0,87
0,00
0,20
0,40
0,60
0,80
1,00
1,20
1,40
1,60
1,80
2,00
2,20
R
u
g
o
si
d
ad
e
(µ
m
)
34
Para parâmetros de rugosidade nem sempre é desejado obter os menores valores e
sim uma estabilidade no decorrer das medições (OST, 2016). Com isso, a fresa que
apresentou uma estabilidade melhor entre o inicio e o fim de vida, em relação a rugosidade
Ra, foi a A8 com a mídia de menor granulometria.
Para a avaliação da textura, imagens foram coletadas nas condições de início e fim de
vida da ferramenta e um perfil de rugosidade que mostra de forma gráfica essa textura. Na
figura 15 é mostrada a textura para fresa A6. Na fase inicial do fresamento a superfície gerada
apresentou marcas de passagens de ferramenta bem definidas e um perfil de rugosidade que
apresenta um padrão de repetição. Já para a fase final as marcas de passagem da ferramenta
não são bem definidas e o perfil de rugosidade não exibiu um perfil de repetição bem
definido.
Figura 15 - Textura e perfil de rugosidade da fresa A6
Fonte: O Autor (2021).
A figura 16 mostra a textura e o perfil de rugosidade da fresa A8, pode-se notar a
mesma configuração que a da figura 15 em que a textura no início apresenta passagem da
ferramenta bem definidas e o perfil de rugosidade possui um padrão de repetição. Para a fase
final, a textura não apresenta passagens da ferramenta bem definidos e o perfil de rugosidade
também não possui um padrão de repetição bem definido.
35
Figura 16 - Textura e perfil de rugosidade da fresa A8
Fonte: O Autor (2021).
4.4 VIDA DA FERRAMENTA
Da mesma forma que o corpo de prova foi avaliado através da qualidade superficial,
as ferramentas passaram por medições de desgaste máximo de flanco (VBmax), este critério
serviu para indicar o fim de vida da ferramenta. Foi através dessas medições a cada 5 m
usinados que foi possível gerar as curvas que descrevem o comportamento do desgaste das
ferramentas nos ensaios.
4.4.1 Curva de fim de vida
Os valores de desgaste foram medidos durante o processo de usinagem, com paradas
para medições a cada 5 m usinados até atingir VBmax de 0,2 mm. Com base nesses valores foi
possível gerar um gráfico que mostra o comportamento do desgaste para cada uma dessas
ferramentas. As ferramentas utilizadas neste ensaio foram comparadas com trabalhos
passados como Ost (2016), Carrer (2018) e Girardelo (2019), onde foram extraídos os dados
de fresas reafiadas sem tratamento, fresa com tratamento comercial com a mídia de referência
HSC 1/300 e fresas com uma primeira e segunda versão de mídia alternativa. Os ensaios
foram realizados nas mesmas condições para poder realizar este comparativo.
As curvas de desgaste são apresentadas na figura 17, pode-se observar que as
ferramentas não atingiram o estagio III da curva de comportamento de desgaste, o que
significa que nenhuma delas entrou em colapso. Pode-se notar também que no gráfico é
apresentada a dispersão dos valores com relação à média do desgaste máximo do flanco,
36
coletado sobre os quatro gumes da ferramenta a cada pausa de usinagem. Através dessas
curvas é possível observar o comportamento clássico de desgaste das ferramentas usinadas, o
desgaste acentuado nos primeiros 5 m, conhecido como ajuste do gume e após o crescimento
do desgaste começa a ser de forma linear até atingir o valor estabelecido como critério de fim
de vida.
Figura 17 - Curvas de comportamento de desgaste
Fonte: O Autor (2021).
Para ambas as fresas o comprimento usinado foi de 30 m, com isso fica evidente que
houve uma redução de vida da ferramenta em relação a fresa de referência sob condições de
reafiada e sem tratamento. A comparação gráfica é apresentada na figura 18.
Figura 18 - Comparativo de comprimento usinado
Fonte: O Autor (2021).
37
4.4.2 Mecanismos de desgaste
Foram identificados os principais mecanismos de desgaste originados pelo processo
de usinagem, ao analisar cada umas das ferramentas os mecanismos encontrados foram
abrasão, adesão e alguns pontos com lascamento.
A abrasão pode ser observada através das marcas de desgaste bem definidas e com
aparência semelhante em todas as fresas. Este mecanismo é o responsável pelo desgaste de
flanco. Na figura 19 observam-se as marcas oriundas da abrasão.
Figura 19 - Mecanismo de abrasão
Fonte: O Autor (2021).
Outro mecanismo observado no ensaio foi a adesão, mesmo em velocidades
tradicionais ainda são identificadas adesões, pelo próprio processo de contato e calor, quando
o material aderido é removido subsequentemente, levando fragmentos da ferramenta. Na
região onde ocorreu a adesão do material foram produzidas regiões ásperas e irregulares. Na
fresa A8 também teve micro lascamentos em alguns gumes possivelmente provenientes da
adesão. Esses mecanismos podem ser observados na figura 20.
38
Figura 20 - Identificação dos principais mecanismos de desgaste
Fonte: O Autor (2021).
Apesar dos resultados para a vida da ferramenta não apresentarem evolução na
comparação com o tratamento comercial e com os tratamentos alternativos de trabalhos
anteriores, os valores para rugosidade permaneceram mais estáveis durante o processo. Em
comparação com trabalhos anteriores esses resultados foram menores.
39
5 CONCLUSÃO
Os resultados obtidos neste estudo proporcionaram um entendimento sobre o
comportamento do tamanho da granulometria. Com o aproveitamento de resultados de
trabalhos anteriores a mídia composta por zirconita, casca de amendoim e óleo pode ser
elaborado. Ao ser analisado as mídias alternativas prontas pode-se notar que a de menor
granulometria ficou mais homogenia em comparação com a de maior granulometria.
A avaliação da qualidade superficial foi fundamental para afirmar que uma
granulometria menor é melhor para o processo, pois os resultados de rugosidade para a fresa
A8 apresentaram valores mais estáveis ao longo das medições, isto é, com menos variações e
com menores valores. A mídia com maior granulometria apresentou o maior valor para Rmax o
que demostra uma falta de uniformidade na superfície gerada. A avaliação de textura não
apresentou resultados significativos para o trabalho. As texturas no inicio do processo para as
duas mídias apresentaram linhas de passagens bem definidas e padrões de rugosidade que se
repetem. No final do processo as texturas apresentaram resultados irregulares e sem um
padrão definido.
As duas fresas apresentaram o mesmo comportamento de desgaste com 30 m de
comprimento usinado. No gráfico de fim de vida da figura 17 pode-se notar que a fresa A8
apresentou valores de VBmax mais baixos durante todo o ensaio, porém ao final do ensaio teve
seu desgaste mais acentuado. Os mecanismos de desgaste identificados foram a abrasão e
adesão. A abrasão esteve presente em todo o ensaio. Já a adesão apareceu em alguns
momentos, porém com maior ênfase na fresa A8, que pode ter sido o fator fundamental para
um desgaste acentuado no seu fim de vida.
40
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