São Paulo, 18 de maio de 2024

24/04/2016

Modelos matemáticos: cálculo da vida útil da ferramenta – 3

Experimentos posteriores levaram ao desenvolvimento de uma equação estendida do modelo de vida da ferramenta de Taylor que incluiu mais variáveis e, consequentemente, era mais complexo:

Aqui, T= vida da ferramenta em minutos, vc é a velocidade de corte, h é a espessura do cavaco e b é a largura do cavaco. A equação também inclui uma variável que leva em consideração o ângulo de saída da ferramenta, assim como as constantes para diversos materiais da peça. Apesar dos fatores adicionais, esse modelo torna-se mais preciso ao alterar uma condição de corte por vez. Alterar diversas condições simultaneamente pode produzir resultados inconsistentes.

Além disso, o modelo de Taylor original não era capaz de levar totalmente em consideração a relação geométrica da ferramenta de corte com a peça. Uma aresta de corte pode ser aplicada em uma peça em uma posição ortogonal (perpendicular à direção de avanço) ou oblíqua (em um ângulo de saída relativo à direção de avanço). Uma aresta de corte é considerada "livre" se seus cantos não estiverem envolvidos no corte e "não livres" quando o canto da ferramenta estiver aplicado na peça. Cortes ortogonais ou oblíquos livres raramente estão presentes no corte de metal moderno, de forma que sua relevância é limitada. A equação estendida de Taylor acrescentou uma variável para o ângulo de saída da aresta de corte, mas nenhuma concessão foi feita para a aplicação do canto da ferramenta.


O modelo de Taylor possui lacunas quando observado em retrospecto a partir do nível de tecnologia e complexidade do corte de metal atual. Porém, durante sua longa história, o modelo de Taylor foi uma excelente base para previsões sobre a vida da ferramenta e, em certas condições, ainda oferece dados válidos sobre a vida da ferramenta.

Papel da espessura do cavaco – Conforme engenheiros desenvolviam e estudavam a vida da ferramenta, ficou claro que a espessura do cavaco gerada tinha uma relação próxima com a vida da ferramenta. A espessura do cavaco é uma função da profundidade de corte e do avanço medido perpendicularmente à aresta de corte e no plano perpendicular à direção de corte. Se o ângulo da aresta de corte for de 90˚ (ângulo de inclinação de 0˚ nos E.U.A.), a profundidade de corte e a largura do cavaco são iguais, assim como o avanço e a espessura do cavaco.

A extensão sobre a aplicação do canto da ferramenta sendo aplicado na peça adiciona outra variável para a determinação da espessura do cavaco. Uma forma de considerar o envolvimento do raio de ponta de uma ferramenta foi desenvolvida pelo engenheiro sueco Ragnar Woxén no começo da década de 1960. Ele forneceu uma fórmula para a espessura equivalente do cavaco em operações de torneamento que calcula a espessura teórica do cavaco ao longo do raio de ponta. Essencialmente, o resultado endireita o raio de ponta e permite que a área do cavaco seja descrita com um retângulo. O uso dessa descrição permite que um modelo reflita a aplicação da ponta arredondada da ferramenta.


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