O desempenho de corte das ferramentas nos processos de usinagem de madeiras pode ser indicado pelo consumo de energia necessário ao corte para operações de desbaste ou pela qualidade superficial obtida em operações de acabamento. Para ambas situações refere-se o termo “usinabilidade”.
Basicamente, as operações de usinagem da madeira seguem dois tipos singulares. O primeiro é o fresamento cilíndrico tangencial, que é realizado por um cabeçote rotativo constituído de facas distribuídas em sua periferia. O contato intermitente das arestas cortantes com a peça gera cavacos únicos. O segundo é o corte ortogonal, no qual a aresta da ferramenta de corte atua perpendicularmente à direção do movimento relativo entre a ferramenta e a peça. Esta operação pode ser considerada um caso particular do tipo anteriormente citado, considerando infinito o raio do cabeçote rotativo, e zero a velocidade angular da ferramenta.
O estudo da usinabilidade serve para descobrir as propriedades de mecanização de um determinado material, definindo-a ainda como a facilidade de se manipular um material em formas e dimensões definidas, com certa qualidade superficial, por operações de corte, dependendo do tipo de superfície e do material avaliado, a definição da qualidade superficial pode ter um significado diferente.
Todo material possui uma superfície, sempre caracterizada por uma determinada textura e rugosidade superficial, que são dependentes do processo de fabricação envolvido, da natureza do próprio material, ou uma combinação dos dois. De acordo com a aplicação do produto final, a qualidade superficial torna-se uma característica de controle extremamente importante. A qualidade superficial é utilizada como uma ferramenta para o estudo da usinabilidade dos materiais. Nos ensaios, os parâmetros de usinagem podem ser variados, e as 2 melhores qualidades superficiais obtidas determinam quais são as características ideais para esse processamento.
Um trabalho árduo tem sido desenvolvido para a avaliação da rugosidade superficial de madeiras e materiais compostos de madeira. Entretanto, atualmente não existem diretrizes práticas definitivas estabelecidas ou procedimentos de análise e de quantificação. Assim, a avaliação destes resultados deve ser realizada segundo um estudo estatístico detalhado, para que as comparações entre superfícies obtidas em operações de parâmetros distintos possam ser realizadas com maior precisão. Para a obtenção desses valores de rugosidade são utilizados vários tipos de sistemas de medição, no qual o autor classifica a técnica de apalpamento como de alta resolução, porém com as seguintes desvantagens: baixa velocidade, método de contato, análise bidimensional, pode usinar a superfície, insensível a fibras individuais e expostas. Apesar da existência de técnicas mais sofisticadas, este método pode ser efetivamente utilizado para quantificar a qualidade superficial de compostos de madeira.
A norma ASTM D1666-87 (1988), apresenta uma metodologia padronizada para a realização de testes de usinagem de madeira e de materiais à base de madeira, visando uma classificação visual da qualidade superficial. Este texto normativo contribui com informações importantes, tais como: forma de amostragem e dimensões dos corpos de prova, parâmetros de usinagem, dados sobre as ferramentas e cuidados a serem tomados.
Conforme se pode notar na extensa literatura sobre processos de usinagem de madeiras, com relação aos sistemas de corte que são: corte paralelo às fibras (notação 90-0) e corte perpendicular às fibras (notações 0-90 e 90-90), a grande maioria dos estudos refere-se ao corte paralelo às fibras (90-0) para o corte como “ortogonal”. Quanto ao desempenho de corte para as operações do tipo “fresamento periférico” nas direções perpendicular às fibras (0-90 e 90-90), pouco se pesquisou a respeito. Neste contexto podemos enquadrar diversas operações usuais de fresamento e torneamento de madeiras.
A produção de peças de madeira de formato cilíndrico e de perfis é um caso típico do fresamento periférico em direções perpendicular às fibras, bem definidas e de fácil estudo em equipamentos de torneamento de madeiras, cujas peças após usinadas são submetidas ao processo de lixamento.
Da forma exposta, considera-se de grande relevância o desenvolvimento do presente estudo, dado a falta de desenvolvimento de ferramentas e dispositivos porta-ferramentas (cabeçotes), pelo setor de máquinas e equipamentos para processar madeira, a fim de proporcionar melhorias no desempenho das citadas operações de corte.
Através dos resultados obtidos no estudo proposto, pretende-se contribuir com o setor madeireiro do país, através da difusão de conhecimentos científicos e tecnológicos que visam aprimorar as técnicas de produção das empresas que processam madeira, de forma a favorecer o desenvolvimento de seus sistemas produtivos, tendo em vista o aumento da produtividade com melhoria da qualidade e redução dos custos, aliado as questões de melhor aproveitamento da madeira, estimulando a produção de bens duráveis de maior valor 3 agregado à matéria-prima, de forma a incrementar esta atividade econômica com racionalização, gerando novas oportunidades de trabalho e renda.
Analisar o acabamento superficial obtido nas operações de torneamento cilíndrico e lixamento, usinando-se peças de madeira de reflorestamento das espécies Eucalyptus grandis, Eucalyptus citriodora.
A parte experimental do trabalho proposto foi realizada com os seguintes equipamentos, com operações específicas, quais sejam: torneamento cilíndrico em cabeçote com 4 ferramentas de corte confeccionadas com aço rápido (18% W – 4 % Cr – 1% V + Co), sendo 2 de desbaste e 2 de acabamento, para usinagem na direção perpendicular às fibras “0-90”, Figura 1, (máquina para ensaio denominada “torno tubular”) e lixamento em lixadeira dupla de cinta, com granulometrias: 80, 100, e 120, Figura 2, usualmente empregadas para acabamento de peças de madeira.
As amostras de madeira, após usinadas para cada condição de ensaio, foram submetidas à medições de rugosidade das superfícies utilizando-se um rugosímetro da marca TAYLOR HOBSON, modelo Surtronic 3+, equipado com uma ponta apalpadora de diamante, de forma cone-esférica, com raio de ponta de 2 μm, em conjunto com o programa de análise de superfícies Talyprofile 10. Os comprimentos de onda limite (cut-off - λc = 0,8 mm) foram adotados segundo os valores sugeridos pela ABNT (1988), de acordo com o Ra esperado.
Os parâmetros adotados para os ensaios foram os usuais disponíveis na indústria de máquinas para processamento de madeira, sendo:
Velocidade de Avanço (Vf): variou-se a velocidade de avanço em 10, 14 e 18 m/min.
Granulometria das lixas: Para cada série de ensaios foi adotado um jogo específico de lixas.
Os registros de qualidade das superfícies, foram anotados em planilhas para geração de gráficos e tabelas, a fim de possibilitar a análise da influência de cada parâmetro estudado sobre o desempenho de corte.
Para os ensaios de usinagem, foi necessário controlar o estado de afiação das arestas de corte das ferramentas, empregando-se projetor de perfis com ampliação de 50X e afiadora universal com rebolo diamantado, para que o desgaste das mesmas não interfiram sobre os resultados.
Materiais das amostras
As amostras de madeira foram confeccionadas a partir de duas espécies dicotiledôneas de reflorestamento, de grande aplicação industrial, quais sejam: Eucalyptus grandis e Eucalyptus citriodora.
A madeira foi adquiridas de serrarias que forneçam este material no estado seco em estufa, para propiciar posterior variações em seu teor de umidade próximo da faixa de umidade de equilíbrio referido ao peso úmido (± 12%).
As amostras foram confeccionadas na forma retangular, para após usinadas assumirem dimensões padrão de comprimento e secção transversal, empregadas normalmente em cabos 5 de utensílios de limpeza doméstica (ex: rodo, vassoura etc), em cabos de ferramentas manuais (ex: enxada, enxadão, foice, vanga, machado, martelo, marreta etc) ou em componentes de mobiliário. Aplicações estas que até o presente momento não se viabilizou o emprego de outros materiais alternativos. Este fato se deve aos seguintes fatores: escolha do equipamento empregado para a pesquisa ser apropriado a este fim e aproveitamento das amostras usinadas para estudos futuros de caracterização físico-mecânicas em escala real (ex: retração, inchamento e resistência ao impacto na flexão).
A escolha das madeiras de Eucalipto, se deve a necessidade de qualificar estas espécies para aplicações de maior valor na produção de bens duráveis, em que os fatores de comportamento físico das peças pós processadas (dado as características de crescimento das mesmas), tais como: retração, inchamento, fendilhamento e empenamento, não interfiram em sua indicação.
Para cada condição de trabalho, variando-se a espécie de madeira; Vf ; e jogo de lixas, foi selecionado um corpo de prova e para cada um deles, foram feitas 6 (seis) medições de rugosidade.
Observou-se:
• Para a espécie Citriodora, o jogo de lixas 80-120 usadas, apresentou melhores resultados para as 3 velocidades de avanço;
• No caso da espécie Grandis, o jogo de lixas 80-120 novo, apresentou melhores resultados, para as 3 velocidades de avanço;
• O resultado das curvas referente ao jogo 80-120 usadas, mostrou qualidade superior na maioria dos casos com exceção a espécie Grandis com velocidade de avanço de 10 m/min;
• Analisando os gráficos das médias totais por velocidade de avanço, comprova-se uma sensível melhora na rugosidade superficial proporcionalmente a diminuição da Vf.
Através da verificação das dificuldades surgidas, o presente trabalho contribui para adequar uma metodologia aos ensaios de análise do acabamento superficial. Nesse sentido, podemos concluir:
1. O módulo experimental empregado mostrou-se adequado tendo em vista tratar-se de equipamento utilizado pela indústria madeireira, permitindo assim analisar os resultados baseados em dados reais;
2. Observou-se a necessidade da elaboração de um modelo estatístico, aumentando o número de coleta de dados para cada situação de ensaio com o objetivo de dar maior precisão nos resultados tendo em vista tratar-se de material heterogêneo.
Para se dar maior precisão nos resultados, sugere-se a aplicação de análise micrográfica das imagens e posterior comparação dos resultados.
Autores: Ulisses F. De O. Tiburcio - (ulisses@feb.unesp.br); Marcos Valério Ribeiro - (mvalerio@demar.faenquil.br); Universidade Estadual Paulista – Campus de Guaratinguetá Marcos Tadeu T. Gonçalves - (tadeu@itapeva.unesp.br); Alexandre Jorge Duarte de Souz - (ajsouza@hotmail.com) - Universidade Estadual Paulista – Campus de Itapeva
