Teoria da Roda de Esmeril: Relações-Chave para Eficiência na Usinagem de Metais

Fundamentos da Teoria de Esmerilhamento

O objetivo da teoria do esmerilhamento é estabelecer a relação entre o avanço radial, a força nos grãos individuais da roda de esmeril, a velocidade da roda, a velocidade da peça e seus diâmetros. A Figura 20.5 mostra uma porção ampliada da roda de esmeril e da peça em contato.

Profundidade de Corte do Grão

Quando um grão abrasivo começa a penetrar no material (ponto A), a profundidade de corte é zero, aumentando gradualmente à medida que a roda e a peça giram, atingindo o máximo ao longo do arco de contato. Como a roda geralmente gira muito mais rápido que a peça, o ponto de profundidade máxima está quase no ponto onde a roda deixa a peça. Esta profundidade máxima é conhecida como profundidade de corte do grão (representada pela letra t).

Análise Matemática

Sejam D e d os diâmetros da peça e da roda, e V e v suas velocidades superficiais. Se T for o tempo para um grão mover-se de A a B, então o arco AB = V × T. Nesse tempo, um ponto na peça em A move-se até C, com arco AC = v × T. A área sombreada ACB torna-se o cavaco com espessura máxima CD.

Como AC é um arco muito pequeno, pode ser tratado como linha reta:

CD = AC × sen(α + β) = v × T × sen(α + β)

Onde α e β são os ângulos subentendidos pelo arco de contato nos centros da roda e da peça.

Espessura do Cavaco por Grão

Como não há um único grão cortando, se houver N grãos por unidade de comprimento da circunferência da roda, a espessura máxima do cavaco por grão (profundidade de corte do grão) é:

t = (v × T × sen(α + β)) / N

Conclusões Importantes

• A profundidade de corte do grão varia diretamente com a velocidade da peça, inversamente com a velocidade da roda e diretamente com sen(α + β)
• Rodas mais brandas requerem alta velocidade da roda (V); rodas mais duras requerem alta velocidade da peça (v)
• Na retificação interna (D ≈ d), rodas brandas são necessárias; na externa, rodas duras
• Aumento da velocidade da roda reduz a espessura média do cavaco, melhorando acabamento, tolerâncias, integridade superficial e reduzindo tensões
• A força em grãos individuais é proporcional à área do cavaco, logo ao quadrado da profundidade de corte
• Aumentar a velocidade da peça é mais eficaz para quebrar grãos que aumentar o avanço radial

Dimensões do Cavaco na Retificação Superficial

Comprimento do cavaco não deformado: l = √(D×d)

Espessura média do cavaco não deformado: t = (v/V) × √(d/D) × (1/r) × (1/C)

Onde C = pontos de corte por área unitária (0,1 a 10 por mm²) e r = razão largura/espessura do cavaco (10 a 20).