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REVISTA DA MADEIRA - EDIÇÃO N°132 - OUTUBRO DE 2012

Mveis & Tecnologia

Controle dos desgastes de serra circular

As ferramentas de corte possuem formas e ângulos específicos para propiciar melhor qualidade da usinagem e altos rendimentos. Os ângulos básicos de corte de uma serra circular são denominados de ângulo livre , de cunha e de ataque , a soma dos ângulos básicos de corte é igual a 90º.

O ângulo livre representa o ângulo formado entre a projeção das costas do dente da ferramenta e a reta imaginária perpendicular a outra reta imaginária que liga a ponta do gume ao centro geométrico da ferramenta. Ele impede o contato das costas do dente com a superfície da madeira recém usinada e evita o atrito entre as costas do dente e a superfície da madeira.

O ângulo de cunha é o dente propriamente dito, ele é formado entre as projeções do peito e das costas do dente. Este ângulo está relacionado à resistência da ferramenta à abrasão e ao choque. Quanto maior o seu valor, maior será o esforço de corte da madeira, menor será o risco de quebra do dente e tende a proporcionar melhor superfície de usinagem. O ângulo de ataque é delimitado pela projeção do peito do dente e uma reta imaginária que liga a ponta do gume ao centro geométrico da ferramenta. Segundo

O ângulo de ataque define, juntamente com a resistência da matéria e com a espessura de corte, o tipo de cavaco formado. Tendo em vista que vários são os fatores que influenciam a intensidade da força e a qualidade da superfície usinada, para cada espécie haverá uma faixa ótima para o ângulo de ataque .

O uso da serra gera atrito entre a ferramenta e os painéis, este atrito provoca desgastes dos gumes que alteram os ângulos específicos das serras. É comum haver acúmulo de resinas provenientes da madeira e de adesivos provenientes dos painéis, este acúmulo de resinas ou adesivos também altera os ângulos de corte. Outro fator que define o momento de afiar as ferramentas é a quebra de parte do gume através de choque mecânico.

Uma ferramenta de corte será considerada indevida ao uso, quando a energia gasta para se executar a usinagem for excessiva ou quando o acabamento obtido não estiver de acordo com os parâmetros preestabelecidos. É comum o operador levar em consideração somente a queima da madeira, o excesso de força para avanço e de barulho para decidir o momento de afiar a ferramenta.

Deve-se ter em mente que a vida útil das serras é inversamente ligada ao número de afiações que se realiza, desta forma a observação do momento correto da afiação maximiza sua utilização. Então, antecedendo o processo da afiação, deve-se proceder, primeiramente, a limpeza, pois esta pode aumenta o intervalo entre afiações. Este processo consiste em banhar as ferramentas de corte num líquido que dissolva as resinas da madeira e restos de adesivos. Dentre as principais funções da limpeza, podemos citar a redução da força eletromotriz necessária a usinagem, aumento do rendimento de produção, melhor conservação das máquinas e redução do número de afiações necessárias, aumentando a vida útil da ferramenta. O objetivo do trabalho foi acompanhar o desgaste de uma serra circular durante cortes retos em painéis MDF utilizando imagens digitais para aferições dos ângulos básicos de corte.

Material e Métodos

Foi utilizada uma serra circular de 96 dentes alternados, um dente reto e um trapezoidal, foram medidos 48 dentes sendo 12 dentes por quadrante. Os dentes do primeiro quadrante foram numerados e escolhidos aleatoriamente. A seqüência obtida no sorteio do primeiro quadrante foi seguida para os próximos quadrantes, pois para mensurar os ângulos é preciso encontra o centro geométrico da ferramenta ligando os dentes opostos dois a dois. A serra circular foi marcada para garantir que os mesmos dentes que foram mensurados na serra quando nova fossem os mesmos a serem medidos posteriormente.

Seguindo a metodologia a serra foi fotografada com uma máquina fotográfica de 8.1 Megapixels, um gabarito foi utilizado para que o centro geométrico da serra fosse ajustado com o centro focal da máquina gerando paralelismo entre o plano focal e o disco da serra, este processo é importante para não ocorrer distorções que afetam as medições. A serra foi fotografada em uma mesa Estativa Fotográfica que foi nivelada com nível de bolha para garantir o paralelismo entre o plano focal da câmera e o disco. A câmera foi fixada na mesa fotográfica e a coincidência dos centros pôde ser conferida no display da câmera. O disparo foi realizado com o timer da máquina para que não houvesse vibrações no momento da foto.Para mensuração dos ângulos básicos da ferramenta foi utilizado o software AUTOCAD 2010 ®. Inicialmente foi determinado o centro geométrico do disco, ligando-se os dentes opostos dois a dois, para medir os ângulos de ataque. A medição do ângulo de cunha foi feita diretamente pelas projeções do peito e costa de cada dente.


Primeiramente a serra sem uso foi fotografada e os ângulos básicos de corte foram mensurados. Na seqüência a serra foi instalada numa fábrica de móveis por encomenda, e conforme a rotina diária executou cortes em painéis MDF. Após identificação pelos funcionários que a qualidade de corte não era satisfatória (queima e excesso de força para avanço e de barulho), a serra foi recolhida fotografada e os ângulos básicos mensurados. Na seqüência a serra foi limpa com uma solução caseira proposta por Costa Júnior,fotografada e os ângulos novamente medidos, em função dos resultados a serra será afiada ou não. A serra circular ainda encontra-se em uso e o desgaste será monitorado até que a serra não tenha mais condições de uso. Os intervalos que a serra esteve em uso foram anotados em dias de trabalho. Para as análises foram calculados os valores médios e os coeficientes de variação para os ângulos básicos dos três tratamentos serra sem uso, serra usada e suja e serra usada e limpa.

Resultados

A serra foi instalada na fábrica de móveis e executou cortes em painéis MDF durante 64 dias. Normalmente a serra seria afiada para melhoria do corte, entretanto após a mensuração dos ângulos, Tabela 1 verificou-se que não havia necessidade da afiação neste momento. O ângulo de cunha após a utilização da ferramenta teve pequeno aumento de 1,5%, enquanto o ângulo de ataque apresentou redução de 22%. A serra foi novamente colocada em uso e após 26 dias de trabalho os funcionários identificaram que a serra precisava ser afiada. Usualmente a afiação da serra seria realizada sem aferição dos seus ângulos básicos de corte, considerando que a vida útil da serra é inversamente ligada ao número de afiações que se realiza, pode-se dizer que houve um ganho de 41% na vida útil da ferramenta neste primeiro ciclo de uso e afiação. A serra circular ainda encontra-se em uso e o desgaste será monitorado até a serra não ter mais condições de uso.

A média dos ângulos de ataque passou de 11° da serra sem uso para 9° nos demais tratamentos, ou seja, a limpeza da serra não interferiu na média dos ângulos de ataque. Esta diferença de 2° pode ser outro fator que interferiu nos esforços de usinagem, já que quanto menor o ângulo de ataque maior é o esforço de usinagem.

A variação observada na média dos ângulos livre foi de 2°. Esta variação não influencia nos esforços de corte, pois o menor ângulo encontrado (15°) deve ser suficiente para evitar o atrito entre as costas do dente e a superfície usinada. Os coeficientes de variação encontrados para os ângulos de cunha foram menores que aqueles encontrados para os ângulos de ataque e livre para todos os tratamentos. A explicação pode estar no processo de fabricação, a widea é fabricada separadamente e em seguida é soldada ao corpo do disco, ou seja, o ângulo de cunha já é previamente definido e os ângulos de ataque e os ângulos livres são definidos em função da fixação da widea. Qualquer desvio nesse processo pode alterar significativamente os ângulos de ataque e livre, sem promover alterações no ângulo de cunha. Segundo outro fator que pode explicar este evento está no fato que o ângulo de cunha independe da definição do centro geométrico, enquanto que os ângulos de ataque e livre dependem, assim o ângulo de cunha está sujeito a uma fonte de erro a menos. Durante a mensuração dos ângulos básicos de corte da serra usada e suja foi possível observar acúmulo de resinas e adesivos provenientes dos painéis, Figura 2. Este acúmulo aumenta o atrito entre a lateral dos dentes com o material que esta sendo usinado, este atrito aumenta os esforços de usinagem. 

Como conclusão a limpeza da serra proporcionou ganho de 41 % na vida útil da ferramenta no intervalo avaliado. A limpeza da serra não interferiu na média dos ângulos de ataque; Os ângulos de cunha apresentaram menor variação comparados com os ângulos livre e de ataque. Também foi observado acúmulo de resinas e adesivos nos dentes provenientes dos painéis, este aumento pode provocar aumento nos esforços de usinagem. E a correta indicação dos desgastes dos dentes da ferramenta pode servir como parâmetro de decisão para afiação das serras.

Autores

Thiago Gomes Gontijo; Alexandre Petusk Filipe; José Reinaldo Moreira Moreira da Silva ¬; Pedro Paulo de Carvalho Braga; Renilson Luis Teixeira -UFLA