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Vasco Teixeira de Freitas

Organização de uma pequena unidade fabril

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Universidade do MinhoEscola de Engenharia

Outubro de 2014

Dissertação de MestradoCiclo de Estudos Integrados Conducentes aoGrau de Mestre em Engenharia Mecânica

Trabalho efetuado sob a orientação doProfessor Doutor António Alberto Caetano Monteiro

Vasco Teixeira de Freitas

Organização de uma pequena unidade fabril

Universidade do MinhoEscola de Engenharia

Dissertação em Engenharia Mecânica

Organização de uma pequena unidade fabril i

Agradecimentos O autor da dissertação pretende mostrar o seu eterno agradecimento a todas a pessoas

que ajudaram à concretização deste trabalho:

- Ao Professor António Alberto Caetano Monteiro do departamento de Engenharia

Mecânica da Universidade do Minho pela disponibilidade e apoio que sempre foi demonstrado na

coordenação e realização deste trabalho.

- À empresa Oliveira & Macedo e ao seu gerente o Sr. António Silva pelo acolhimento e

recetividade durante a minha estadia na empresa.

- Aos meus pais que me deram todo o apoio moral e financeiro para concretizar o meu

mestrado.

- A todos os meus amigos que me acompanharam nesta vida académica e que me

ajudaram a enfrentar todas as adversidades e obstáculos durante esta caminhada. Agradeço assim

em particular a: José Miguel Rodrigues Silva Dias, Rafael Esteves, Tiago Jorge Ruela Arieiro, Vítor

Hugo Pimenta Carneiro, Marco Peixoto Moreira, Roberto Soares, Pedro Henrique Vilar Miranda,

Pedro Marques e Hugo Pereira, para eles um abraço especial.

- A todos os meus amigos e familiares que ao longo da vida me têm ajudado, fica o

reconhecimento e um carinho especial pelo suporte que me têm dado.


ii Organização de uma pequena unidade fabril


Organização de uma pequena unidade fabril iii

Resumo

O presente trabalho pretende mostrar a importância da organização do trabalho no

processo produtivo de uma unidade industrial. O estudo foi realizado numa pequena empresa de

serralharia mecânica sediada no concelho de Guimarães.

O estudo começa com uma análise teórica de métodos e processos que se podem

implementar numa empresa deste tipo.

De uma análise teórica geral, partiu-se para o estudo da própria empresa. Neste ponto é

descrita a situação atual da empresa. São indicados vários parâmetros de produção, como mão-

de-obra, maquinaria, métodos de trabalho e processos de produção e gestão corrente.

Observadas as falhas encontradas na empresa, apresentaram-se propostas para as

superar. Um das propostas é o estabelecimento de um gabinete de CAD/CAM. Numa primeira

fase apresentaram-se as vantagens da aplicação de sistemas CAD, em particular na elaboração

de desenhos técnicos para o fabrico de peças e componentes. Como forma de crescimento da

empresa aponta-se a constituição de um gabinete de projeto que vise a realização das propostas

de máquinas industriais que chegam à empresa ou o desenvolvimento de novas máquinas.

Aborda-se ainda a falta ou a possível melhoria da formação profissional dos

trabalhadores. Apresenta-se igualmente a importância da recolha e tratamento da informação

técnica e tecnológica da empresa para uma melhor gestão dos recursos existentes.

Foi colocada a possibilidade de aquisição de máquinas-ferramentas de CNC. Mostra-se

ainda algum do trabalho desenvolvido ao longo da estadia na empresa.


iv Organização de uma pequena unidade fabril


Organização de uma pequena unidade fabril v

Abstract

This Thesis aims to show the importance of the organization of work in the industrial

production process. The study was conducted in a small mechanical locksmithing company

localited in the municipality of Guimarães.

The study begins with a theoretical analysis of methods and processes that can be

implemented in a company of this type.

Of a general theoretical analysis, we decided to study the company itself. At this point it

was described the current situation of the company. Various production parameters, such as

manpower, machinery, work methods and processes of production and current management are

indicated.

Observed failures in the company, showed up proposals to overcome them. One of the

proposals is the creation of an office of CAD/CAM. Initially presented the advantages of using CAD

systems, especially in the preparation of technical manufacturing drawings for the parts and

components. As a way to develop the company it was recomended to set up an office project that

aims to implement the proposals for industrial machinery that will arrive or the prodution of new

machines.

It also addresses the lack or the possible improvement of training of workers. Also shows

the importance of collecting and processing technical and technological enterprise information for

better management of existing resources.

The possibility of acquisition of CNC machine tools has been placed. It was also shown

some of the work developed over time in the company.


vi Organização de uma pequena unidade fabril


Organização de uma pequena unidade fabril vii

Glossário de abreviaturas, símbolos e

acrónimos

Símbolo Designação

a Avanço

F Força de corte da ferramenta

p Penetração

Pt Potência total absorvida (W)

Pu Potência útil à ferramenta (W)

K Pressão específica de corte

S Área da seção (𝑚𝑚2)

Vc Velocidade de Corte (m/min)

𝛼 Angulo da Folga (º)

𝛽 Ângulo da Cunha (º)

𝛾 Ângulo de Saída (º)

m Metro

mm Milímetro

𝜇𝑚 Mícron

min. Minutos

° Ângulo

W Watt

SM Superfície de Maquinagem

SP Superfície de Partida

CAD (Computer Aided Design) Desenho assistido por computador

CAM (Computer Aided Manufacturing) Manufatura assistida por computador

CNC (Computer Numeric Control) Comando Numérico Computorizado

PLC (Programmable logic controller) Controlador de Lógica Programável

DNC Coletor de dados

IGES (Initial Graphics Exchange Specification)


viii Organização de uma pequena unidade fabril

VDA-FS (Verband der Automobilindustrie – Flächenschnittstelle) Formato de

transferência CAD para surperficies modeladas

STL (Standard Tessellation Language) Ficheiro de formato CAD para sistemas

tridimensionais

APC Aresta Postiça de Corte

CPL (Combined Programming Language) Linguagem de Programação Combinada

http://en.wikipedia.org/wiki/Verband_der_Automobilindustrie

http://en.wikipedia.org/wiki/Tessellation


Organização de uma pequena unidade fabril ix

Índice 1. Introdução ............................................................................................................................... 1

1.1. Estado da arte ...................................................................................................................... 2

2. Organização de uma empresa ................................................................................................... 7

2.1. Tipos de estruturas organizacionais .................................................................................... 8

2.1.1. Estrutura Simples ..................................................................................................... 8

2.1.2. Estrutura Funcional................................................................................................... 9

2.1.3. Estrutura Divisionária ................................................................................................ 9

2.1.4. Estruturas em Rede .................................................................................................. 9

2.2. Organização do trabalho ................................................................................................. 11

2.2.1. Racionalização do trabalho e funções ....................................................................... 11

2.2.2. Enriquecimento de funções ..................................................................................... 11

2.2.3. Grupos semiautónomos .......................................................................................... 11

2.2.4. Organização do trabalho de uma empresa ................................................................ 12

3. Preparação dos trabalhos ............................................................................................................ 15

3.1. Função métodos ............................................................................................................. 15

3.2. Função preparação e tempos .......................................................................................... 15

3.3. Função Distribuição ........................................................................................................ 17

4. Variáveis do processo de Maquinagem ..................................................................................... 19

4.2. Planeamento dos Processos ............................................................................................ 20

4.3. Parâmetros de entrada ................................................................................................... 23

4.3.1. Material da peça ..................................................................................................... 23

4.3.2. Geometria da Peça ................................................................................................. 24

4.3.3. Material da Ferramenta ........................................................................................... 25

4.3.4. Geometria da ferramenta de corte ............................................................................ 27

4.3.5. Parâmetros de corte ............................................................................................... 28

4.3.6. Operações de desbaste ........................................................................................... 29

4.3.7. Operações de acabamento ...................................................................................... 30

4.3.8. Meio Refrigerante/Lubrificante ................................................................................. 30

4.2.8. Máquina-ferramenta................................................................................................ 32

5. Limitações de Produtividade .................................................................................................... 35


x Organização de uma pequena unidade fabril

5.1. Limite de capacidade qualitativa e quantitativa de uma máquina-ferramenta ....................... 35

5.2. Limitar o fluxo de apara por hora ..................................................................................... 36

5.3. Limitação dos valores numéricos para velocidade de corte e avanço ................................... 36

5.4. Limites de capacidade de uma ferramenta de corte ........................................................... 37

5.4.1. Limite de Velocidade ............................................................................................... 37

5.4.2. Limite da seção de corte ......................................................................................... 37

5.5. Limitação de Qualidade ................................................................................................... 37

5.6. Limitações impostas pela peça ........................................................................................ 37

5.7. As limitações impostas pelo operador .............................................................................. 38

5.7.1. Cadência de Produção ............................................................................................ 38

5.7.2. Influência da variabilidade de peças ......................................................................... 38

5.8. Limitações impostas pelo ambiente ................................................................................. 38

6. Instalação de novas máquinas ................................................................................................. 39

6.1. Geração de programas de maquinagem a partir de desenhos 3D ....................................... 40

6.2. Implementação de CNC .................................................................................................. 41

6.2.1 Preparação Geral ........................................................................................................ 41

6.2.2. Manutenção ............................................................................................................... 42

6.2.3. Seleção e formação de pessoal .................................................................................... 42

7. Caracterização da empresa ..................................................................................................... 43

7.1. Armazém de material ...................................................................................................... 43

7.2. Zona de execução dos serviços ........................................................................................ 44

7.4. Armazém de componentes acabados ............................................................................... 45

7.5. Estrutura organizacional da empresa................................................................................ 46

7.6. Preparação dos trabalhos ................................................................................................ 46

7.7. Processos de Maquinagem .............................................................................................. 47

7.8. Organização do trabalho ................................................................................................. 48

8. Propostas de desenvolvimento ................................................................................................. 51

8.1. Contratação de um desenhador ....................................................................................... 51

8.2. Formação de pessoal ...................................................................................................... 53

8.3. Recolha e tratamento de informação técnica e tecnológica ................................................. 54

8.4. Aquisição de máquinas de CNC ....................................................................................... 55

8.5. Trabalho Efetuado .......................................................................................................... 55

9. Conclusões ............................................................................................................................ 57


Organização de uma pequena unidade fabril xi

10. Referências .......................................................................................................................... 59

Anexos .......................................................................................................................................... 65

Anexo A ..................................................................................................................................... 67

Anexo B ..................................................................................................................................... 75

Anexo C ..................................................................................................................................... 79


xii Organização de uma pequena unidade fabril


Organização de uma pequena unidade fabril xiii

Índice de Figuras Capitulo 1

Figura 1. 1– Vida do homem na Pré-história (Neolítico) [1] .................................................................. 2

Figura 1. 2 – Latifúndios Romanos [2] ............................................................................................... 3

Figura 1. 3 - Linha de produção em massa [4] .................................................................................... 4

Figura 1. 4 – Automatização de uma linha de produção [5] ................................................................. 5

Capitulo 2

Figura 2. 1 - Circulação de uma peça numa oficina. Adaptado de [7] .................................................... 7

Figura 2. 2 - Ligações entre as diferentes funções técnicas no estudo do trabalho. Adaptado de [7] ........ 8

Figura 2. 3 - Estrutura Simples. Adaptado de [8] ................................................................................. 8

Figura 2. 4 - Estrutura Funcional. Adaptado de [8] .............................................................................. 9

Figura 2. 5 - Estrutura divisionária. Adaptado de [8] ............................................................................ 9

Figura 2. 6 - Estrutura em rede. Adaptado de [8] .............................................................................. 10

Capitulo 4

Figura 4. 1 - Erros geométricos nas peças maquinadas. [17] ............................................................. 21

Figura 4. 2 - Mecanismos de desgaste de uma ferramenta de corte. [59] ............................................ 21

Figura 4. 3 - Parâmetros de entrada e saída em processos de Maquinagem. Adaptado de [10] ............ 23

Figura 4. 4 - Aço Inoxidável AISI 316 (esquerda); Ferro Cinzento (direita). [19] .................................... 23

Figura 4. 5 - Ângulos de corte de um ferro de corte quadrado. [24] .................................................... 27

Figura 4. 6 - Ângulos de corte de uma fresa tipo W. [25] .................................................................... 27

Figura 4. 7 - Ângulos de corte de uma broca helicoidal. [26] .............................................................. 28

Figura 4. 8 - Parâmetros de maquinagem. [27] ................................................................................. 28

Figura 4. 9 - Diferentes operações de desbaste por torneamento. [28] ................................................ 29

Figura 4. 10 - Valores da rugosidade superficial para cada tipo de operação de acabamento. [29] ........ 30

Figura 4. 11 - Interação do fluido lubrificante na interface ferramenta/peça. [30] ................................ 31

Figura 4. 12 - Torno Mecânico Universal. [33] .................................................................................. 32

Figura 4. 13 - Engenho de Furar Simples. [35] .................................................................................. 33

Figura 4. 14 - Fresadora Universal manual. [36] ............................................................................... 33

Capitulo 6

Figura 6. 1- Representação tridimensional de uma roda dentada pelo software CAD Autodesk Inventor.

[40] ............................................................................................................................................... 39

Figura 6. 2 - Célula de produção com máquinas CNC. [45] ................................................................ 41


xiv Organização de uma pequena unidade fabril

Capitulo 7

Figura 7. 1 – Instalações da empresa .............................................................................................. 43

Figura 7. 2 – Acondicionamento das matérias-primas ........................................................................ 44

Figura 7. 3 – Zona de produção da fábrica ....................................................................................... 44

Figura 7. 4 – Disposição das ferramentas pela área de trabalho ......................................................... 45

Figura 7. 5 - Produto Acabado (Máquina têxtil) .................................................................................. 46

Figura 7. 6 - Esboço à mão-livre de uma peça ................................................................................... 47

Capitulo 8

Figura 8. 1 – Reutilização de elementos CAD .................................................................................... 52

Figura 8. 2 – Gabinetes para possível criação de um gabinete de CAD/CAM ....................................... 53

Figura 8. 3 - Máquina de verificação têxtil ......................................................................................... 56

Anexo A

Figura A. 1 - Desenho em Perspetiva. [50] ........................................................................................ 71

Figura A. 2 – Maquinagem em série. [52] ........................................................................................ 73

Anexo C

Figura C. 1 - Peça para maquinagem. Adaptado de [33] .................................................................... 80

Figura C. 2 – Identificação das superfícies de referência. Adaptado de [33] ......................................... 80


Organização de uma pequena unidade fabril xv

Índice de Tabelas Capitulo 2

Tabela 2. 1.- Tipo de organização com base na tecnologia de cada empresa ....................................... 12

Capitulo 4

Tabela 4. 1 - Diferentes tipos de classificação de processos de Maquinagem ....................................... 19

Tabela 4. 2 - Limitações tecnológicas. .............................................................................................. 22

Tabela 4. 3 - Classificação das Peças pela sua geometria. Figuras: esquerda de [21] direita de [22] ..... 25

Tabela 4. 4 - Materiais usados nas ferramentas de corte. Adaptado de [23] ........................................ 26

Tabela 4. 5 - Classificação das fresadoras ........................................................................................ 34

Capitulo 5

Tabela 5. 1 - Torno mecânico paralelo modelo CQ6128Ax660. [38] ................................................... 35

Tabela 5. 2 – Nomenclatura técnica de uma oficina de construção mecânica ...................................... 74

Capitulo 7

Tabela 7. 1- Parque de máquinas da oficina ..................................................................................... 47

Tabela 7. 2 - Exemplos de Instrumentos de medição da empresa ....................................................... 49

Tabela 7. 3 – Custo fixo de funcionamento ....................................................................................... 49

Anexo A

Tabela A. 1 - Símbolos e o seu significado. [48] ................................................................................ 68

Tabela A. 2 - Interpretação dos símbolos. [48] .................................................................................. 69

Tabela A. 3 - Tolerâncias Geométricas. [49] ...................................................................................... 70

Tabela A. 4 - Lista de Abreviaturas ................................................................................................... 72

Anexo C

Tabela C. 1 - Sequência de Maquinagem da Peça. Adaptado de [53] .................................................. 81


xvi Organização de uma pequena unidade fabril

Dissertação em Engenharia Mecânica Capitulo 1|Introdução

Organização de uma pequena unidade fabril 1

1. Introdução

A atividade industrial de uma empresa compreende diversos fatores laborais que, quando

conjugados aumentam o lucro dos produtos produzidos. Numa análise global de um sistema

industrial destaca-se a produtividade como fator chave para o sucesso de uma empresa. Uma

produtividade alta significa um aumento do lucro, um acréscimo de competitividade e uma

presença forte no mercado industrial. Muitas empresas procuram assim encontrar os fatores que

permitem um aumento da mesma. Entre os vários fatores que influenciam a produtividade pode-

se destacar a mão-de-obra, a matéria-prima e a tecnologia usada na transformação de material

em produtos novos.

A interação destes três fatores implica a introdução de um assunto que tem sido objeto

de análise e estudo ao longo dos anos e que se torna imperativo utilizar em qualquer indústria, a

organização do trabalho.

A organização do trabalho pretende ter uma visão global do sistema produtivo, definindo

duas partes fundamentais numa empresa: a parte tecnológica e a parte dos recursos humanos.

Na parte tecnológica pretende-se seguir a evolução das técnicas e ferramentas que permitam uma

produção mais eficiente, com o mínimo de custo associado. Métodos e planos de trabalho são

colocados em prática, por forma a articular da melhor maneira os recursos disponíveis, isto é,

promover uma eficiente interação homem-máquina. Quanto mais rápida e melhor for a integração

do operário com o trabalho a desenvolver maior é o benefício para a empresa.

Outro aspeto analisado é o ambiente social dentro das empresas que tem sido cada vez mais

objeto de estudo. Perceber qual a melhor forma de interação das pessoas com o trabalho é hoje

um fator de grande interesse.

A organização do trabalho é, ainda hoje, um conceito pouco utilizado na cultura produtiva

portuguesa. Isso provoca um défice de competitividade das empresas, quer no mercado interno

quer no mercado externo. No caso de nunca ser feita, conduz a uma estagnação da produção e

em alguns casos, à falência da própria empresa.

Capitulo 1|Introdução Dissertação em Engenharia Mecânica

2 Organização de uma pequena unidade fabril

1.1. Estado da arte

A organização do trabalho remonta aos primórdios da humanidade. Considera-se que terá

surgido antes da evolução do Homo Sapiens. A utilização de ferramentas, aliada a uma capacidade

cerebral mais complexa e a capacidade de comunicar, permitiram as primeiras formas de divisão

do trabalho e a conquista da natureza por parte do homem. No início da civilização o trabalho

estava centrado na procura de alimento, no cuidar das crianças e no abrigo. O trabalho era dividido

entre as forragens e caça e mais tarde na agricultura Figura 1. 1.

Figura 1. 1– Vida do homem na Pré-história (Neolítico) [1]

Mais tarde surgiram no mundo antigo novas formas de organização. A construção na

Mesopotânia e no Egito de grandes canais de irrigação levou à utilização de uma grande

quantidade de mão-de-obra sendo necessário estabelecer uma organização hierárquica do

trabalho para coordenar e dirigir essas atividades. As pessoas deixaram se ser governadas por

chefes de pequenas tribos e passaram a ser governadas por um governo central da região.

No Império Romano existiam grandes propriedades, ou Latifúndios, o que gerou uma nova

organização do trabalho que era composta por supervisores. O historiador Grego Xenophon e o

estadista Romano Marcus Cato escreveram vários livros que delineavam como essas propriedades

deviam ser administradas. Diziam que para uma propriedade de média dimensão (60 hectares)

com oliveiras, deveria existir um supervisor, uma dona de casa, cinco agricultores, um motorista

de carroça, um guardador de porcos, um pastor e ainda treze trabalhadores extra para a altura da

colheita. Com o desenvolvimento dos latifúndios no século II, o proprietário deixou de ser residente

devido ao número de quintas que detinha. O poder era delegado num encarregado que tinha poder



jurídico sobre a mão-de-obra escrava residente nessas quintas. Esta mão-de-obra era ainda dividida

em grupos com funções especializadas Figura 1. 2.

Figura 1. 2 – Latifúndios Romanos [2]

As estruturas organizacionais e a divisão do trabalho que tiveram o seu auge durante o Império

Romano sofreram um forte declínio quando este caiu. Na idade Média, a fragmentação social e

política conduziu a Europa ocidental a uma economia de pequena escala, de unidades económicas

autossuficientes. O mercado especializado desapareceu e a vida comercial e citadina constituiu-

se sob a forma de uma sociedade feudal. Importantes inovações tecnológicas na agricultura,

energia, transporte, metalurgia e máquinas criaram novas formas de especialização. Surgiu o

burguês da classe média que permitiu um rápido e amplo crescimento empresarial, com uma

gestão mais racional da produção. Foram assim lançadas as bases da industrialização.

A introdução no seculo XVIII de novas máquinas exigiu uma reorganização das funções do

trabalho que era muito diferente da utilizada em máquinas mais artesanais. As diversas funções

desempenhadas por um único trabalhador foram subdivididas por um conjunto de pessoas com

funções mais específicas e menos complexas. A racionalização do trabalho provocou um aumento

de produtividade pois cada trabalho já não era dependente das habilidades de cada trabalhador.

Com a Revolução Industrial, a maquinaria e a divisão do espaço laboral veio transformar

profundamente o meio industrial, facultando um acréscimo de produção e dos lucros das

empresas [3].



Figura 1. 3 - Linha de produção em massa [4]

A partir do século XIX, o desenvolvimento da produção em massa Figura 1. 3, transformou a

organização do trabalho em três aspetos. Em primeiro lugar, as tarefas dos trabalhares foram

divididas por pessoal não qualificado ou com pouca qualificação, pois a habilidade do trabalhador

foi incorporada na máquina. O crescimento da produção e da exigência na qualidade dos bens

produzidos levou à formação de uma hierarquia de supervisores e administradores. Por último, o

aumento da complexidade operacional das fábricas incentivou a contratação de especialistas de

diferentes áreas como: contabilidade, engenharia, recursos humanos, distribuição, marketing e

vendas.

Com a produção em massa, apareceu a administração científica do trabalho ou Engenharia

Industrial. O fundador desta nova doutrina de trabalho foi Frederick W. Taylor (1856 – 1915). Este

introduziu novas formas de planeamento e coordenação do trabalho. Definiu que os principais

objetivos para administração de uma fábrica eram determinar a melhor forma para o trabalhador

exercer o seu trabalho, fornecendo as ferramentas e o treino apropriados e incentivos salariais par

um bom desempenho. Taylor decompôs cada trabalho em vários movimentos que o constituem,

analisando-os para determinar quais eram os essenciais e cronometrava os tempos. Cada

movimento supérfluo era eliminado e o trabalhador podia assim seguir uma rotina mecanizada,

aumentando assim a produção.



Figura 1. 4 – Automatização de uma linha de produção [5]

O aparecimento da Automação Figura 1. 4 e dos computadores conduziram à atual forma de

organização do trabalho. Estes permitem a utilização de sistemas integrados de processamento

de informação e a eliminação de movimentos repetitivos de produção. A introdução desta

tecnologia tem inúmeras vantagens. Uma delas é o controlo exato sobre matérias-primas, peças

e produtos acabados através da utilização de vários métodos de gestão e organização da produção

[6].

Dissertação em Engenharia Mecânica Capitulo 2|Organização de uma empresa


2. Organização de uma empresa A organização de uma empresa industrial consiste em estabelecer as relações entre pessoas

e os recursos disponíveis [7]. Com esse objetivo, cada etapa do trabalho dentro da empresa, tem

de estar bem definida. O trabalho segue como uma sequência logica de procedimentos que

começa na aquisição de material e acaba no produto final. A Figura 2. 1mostra um procedimento

estabelecido para a execução de uma peça, desde o armazém da matéria-prima até ao armazém

de peças acabadas.

A organização do trabalho tem como objetivo principal o aumento da produtividade. Para

que o aumento de produtividade se verifique é preciso estudar qual o método de trabalho da

empresa e analisar as falhas existentes. Cada empresa deve ter um departamento responsável

pelo estudo do trabalho. O departamento é constituído por um gabinete técnico que está

subdividido em várias funções [7]. A Figura 2. 2 mostra como é feita a ligação entre cada função

deste departamento desde a direção técnica até ao produto final.

Armazém de Material Gabinete de Preparação

Armazém de Ferramentas

Secção de Ferramentas

Secção de afiação

Secção de Manutenção

Tratamentos Térmicos

Armazém de Peças

acabadas

Serviço de Controlo

Acondicionamento do Material

Gabinete de Estudos

Métodos Preparação

Tempos

Serviço de Repartição

Serviço de Execução

Figura 2. 1 - Circulação de uma peça numa oficina. Adaptado de [7]

Capitulo 2|Organização de uma empresa Dissertação em Engenharia Mecânica


2.1. Tipos de estruturas organizacionais

Uma empresa pode ser estruturada de diferentes formas em função da sua dimensão. As

estruturas de organização variam entre empresas em função da sua capacidade produtiva e do

número de trabalhadores associados.

2.1.1. Estrutura Simples

Esta estrutura é utilizada em empresas familiares e de pequena dimensão. Muitas vezes o

proprietário da empresa é também trabalhador e tem uma relação direta com os empregados [8].

A Figura 2. 3 representa os dois níveis hierárquicos desta estrutura.

Proprietário

Empregados

Direção Técnica

Gabinete Técnico

Métodos

Preparação

Repartição

Estudo das

Ferramentas

Armazém de

Ferramentas

Aquisição de

Material

Armazém de

Material

Maquinagem

Controlo

Manutenção

Figura 2. 2 - Ligações entre as diferentes funções técnicas no estudo do trabalho. Adaptado de [7]

Figura 2. 3 - Estrutura Simples. Adaptado de [8]



2.1.2. Estrutura Funcional

Quando uma empresa atinge uma dimensão considerável é necessário entregar

responsabilidades a outras pessoas. Surge uma divisão do trabalho assente numa administração

que delega a responsabilidade e autoridade a partir das novas funções criadas na empresa

(Produção, Comercial, etc) [8]. A Figura 2. 4 representa cada departamento. Cada um é chefiado

por um especialista da respetiva área de trabalho.

2.1.3. Estrutura Divisionária

Este tipo de estrutura assenta na divisão das tarefas com base na diversidade de produtos,

serviços, mercados ou processos da empresa [8]. Pela Figura 2. 5 cada divisão tem os seus

próprios especialistas funcionais, que normalmente estão organizados em departamentos. Dentro

de cada divisão existem produtos e serviços que são relativamente independentes.

2.1.4. Estruturas em Rede

A organização em rede é utilizada em empresas de grande dimensão que ultrapassam, em

muitos casos, as fronteiras de um país. Este tipo de empresas é constituída por uma série de

empresas independentes ligadas umas às outras [8]. A Figura 2. 6 exemplifica uma estrutura em

rede, constituída por uma sede e as várias empresas a ela ligada.

Administração

Comercial Produção Financeira Marketing

Administração

Gestor

2ºDivisão

Gestor

1ºDivisão

Figura 2. 4 - Estrutura Funcional. Adaptado de [8]

Figura 2. 5 - Estrutura divisionária. Adaptado de [8]



Figura 2. 6 - Estrutura em rede. Adaptado de [8]

Sede

Promoção e Publicidade

Fornecedores

Distribuidores

Produtores

Designers

Empresa de embalagens



2.2. Organização do trabalho

A organização do trabalho industrial tem por objetivo o estabelecimento dos métodos e das

relações entre diferentes funções dentro de uma empresa. Com base neste princípio, afirma-se

que este processo tem dimensão técnica e social. Existem três teorias para a organização do

trabalho, que se discutem nas próximas secções.

2.2.1. Racionalização do trabalho e funções

A racionalização do trabalho e das funções comtempla um serviço de apoio completo ao

operário, que parte da análise do trabalho a desenvolver até à criação de um sistema de treino

que permita a cada operário receber as instruções precisas sobre o que deve ser feito, como deve

ser feito e o tempo que precisa para a sua execução [9].

2.2.2. Enriquecimento de funções

A base teórica deste conceito define que os fatores psicológicos são o principal obstáculo à

produtividade. O trabalho é estruturado de forma a satisfazer o indivíduo para que se possa atingir

o máximo valor de produtividade. Algumas técnicas permitem estruturar o trabalho para essa

finalidade. Essas técnicas são:

Rotação de cargos – alternância das pessoas nas funções produtivas;

Ampliação horizontal – agrupam-se várias tarefas da mesma natureza na mesma função;

Ampliação vertical – atribuem-se tarefas de diferentes naturezas numa única função;

Enriquecimento de cargos – admite a aplicação da ampliação vertical e horizontal numa

única função.

Este conceito prevê a ampliação do conteúdo de cada função, aumenta a diversidade de

trabalho e promove uma parcial e gradual transição de responsabilidade [9].

2.2.3. Grupos semiautónomos

Esta teoria indica que os trabalhadores sejam distribuídos por várias equipas que executam

os trabalhos atribuídos ao grupo, sem uma prévia definição de funções para cada membro. Este

esquema de trabalho contempla dois aspetos fundamentais do trabalho: a perspetiva social e a

técnica.



Do ponto de vista social, admite-se que o ponto mais importante é a cooperação entre os

elementos do grupo. A relação entre os indivíduos deve ser de componente técnica e não de

amizade. A nível individual cada indivíduo desenvolva várias competências.

Segundo o aspeto técnico, o conceito fundamental é o da autorregulação. Isto evita a

formalização de cargos e permite que o sistema produtivo tenha bastante flexibilidade [9].

2.2.4. Organização do ambiente de trabalho

Com base nos métodos de organização existente foi possível verificar que nenhum deles

prevalecia em relação ao outro. Procurou-se então um modelo de organização assente nas

características da própria empresa. Este modelo tem duas vertentes: uma baseada na tecnologia

utilizada na produção e outra no ambiente produtivo da empresa [10].

Tecnologia de produção

A caracterização da empresa é feita pelo seu grau de automatização das diferentes tecnologias

de produção. Assim, quanto maior o nível de automatização dos processos, mais mecanismos de

controlo existem nas máquinas e menor é a função dos trabalhadores no processo produtivo.

Consideram-se assim três tipos de sistema de produção:

Não-automatizado;

Automatizado;

Semi-automatizado.

O sistema de produção é não-automatizado quando a produtividade depende das

competências e conhecimentos dos trabalhadores. Num sistema semi-automatizado verifica-se

que a empresa não atingiu o nível de automatização total devido, por vezes, a restrições físicas ou

económicas. Mesmo que a automatização não seja total, isto indica que já houve um estudo

aprofundado e rigoroso de cada função do trabalhador. No sistema automatizado a função do

trabalhador reduz-se a funções de rotina, monitorização e controlo das máquinas.

Tabela 2. 1.- Tipo de organização com base na tecnologia de cada empresa

Tecnologia Não-automatizado Semi-automatizado Automatizado

Organização do

trabalho Semi-artesanal

Racionalização da

função

Grupos

semiautónomos



A Tabela 2. 1 estabelece, para cada grau tecnológico de uma empresa o tipo de organização

do trabalho que possa vir a ser utilizado [10].

Ambiente produtivo

A caracterização de uma empresa pelo seu ambiente produtivo pode ser feita com base em

dois contextos:

Ambientes semi-estáticos;

Ambientes dinâmicos.

A atividade de uma empresa industrial compreende a relação com várias entidades, entre

clientes, fornecedores, colaboradores, concorrentes, etc. A estabilidade da empresa com essas

entidades explica o tipo de ambiente produtivo dentro da empresa. As empresas com relações

estáveis apresentam uma baixa taxa de mudança, o que se considera um ambiente semi-estático.

Pelo contrário, quando a taxa de mudança é alta as empresas caracterizam-se como tendo um

ambiente dinâmico. Em ambientes pouco dinâmicos é possível estabelecer um plano de fabrico

devido à estabilidade do trabalho.

Nas empresas com ambientes dinâmicos, o trabalho apresenta um carácter temporário, o que

implica contante redefinição do plano de trabalho. Quanto mais dinâmico o ambiente, mais

complexo é o planeamento do trabalho. A empresa opta por um esquema de produção com grande

flexibilidade [10].

Dissertação em Engenharia Mecânica Capitulo 3|Preparação dos trabalhos


3. Preparação dos trabalhos

A organização do trabalho de uma empresa de construção mecânica inicia-se com a

preparação dos trabalhos. Para isso é necessário definir e estabelecer as funções que conduzem

a essa preparação. Delineou-se que as funções fundamentais a considerar são: a função métodos,

a função preparação e tempos e a função distribuição.

3.1. Função métodos

A função métodos tem como objetivo principal determinar os métodos de trabalho mais

económicos para um determinado serviço. O objetivo desta função é estabelecer a sequência de

maquinagem mais eficaz para cada tipo de peças. A Figura 3. 1 mostra uma peça onde são

representadas as superfícies de referência e as superfícies de partida. A partir disto define-se uma

sequência lógica de maquinagem (maquinar SM1, SM2, SM3 primeiro e restantes faces depois)

[11].

3.2. Função preparação e tempos

A esta função estão associados dois conceitos principais, designadamente a preparação dos

trabalhos e o estabelecimento de tempos de execução. A Figura 3. 2 ilustra o procedimento de

execução que deve ser realizado para cada peça. A preparação dos trabalhos começa com a

observação do desenho técnico. Através deste é possível definir a escolha dos dispositivos de

fixação e das ferramentas. A última etapa corresponde ao acabamento dado à peça com respeito

às tolerâncias dimensionais que foram estabelecidas [11].

SM1

SM2

SP2

SP1

SM3

SP3

Figura 3. 1 - Função métodos. Superfícies de Maquinagem e de partida. Adaptado de [11]

Capitulo 3|Preparação dos trabalhos Dissertação em Engenharia Mecânica


Figura 3. 2 - Sequência para a execução de uma peça. 1 e 3 - [12]; 2 – [13]

A

B

C

Desenho Técnico

Dispositivo de Aperto (1)

Ferramenta de Corte (2)

Operações de Desbaste e Acabamento (3)

Dissertação em Engenharia Mecânica Capitulo 3|Preparação dos trabalhos


Para complemento desta função falta determinar os tempos de cada operação.

Para isso precisamos de:

Determinar os parâmetros de maquinagem (Velocidade de Corte (Vc), avanço (a) e

penetração (p));

Cronometrar os tempos necessários à realização do trabalho;

Estabelecer uma lista de instruções e tempos;

3.3. Função Distribuição

A função distribuição destina-se a facultar a informação segundo o plano de fabrico a cada

posto de trabalho e permite conhecer o volume de trabalho em cada um dos postos. A Figura 3.

3 exemplifica a distribuição dos trabalho numa empresa pelos vários postos de trabalho.

Figura 3. 3 - Distribuição do trabalho por cada posto. [14]

As ordens de trabalho redigidas no plano de fabrico são reunidas e transmitidas por forma a:

Fornecer o inventário de material de trabalho para cada posto.

Transmitir ao operário a ordem de trabalho, as matérias-primas e as instruções de

trabalho.

A função distribuição coordena a carga de trabalho da empresa através de uma gestão

controlada dos recursos humanos e dos meios disponíveis [11].

Capitulo 3|Preparação dos trabalhos Dissertação em Engenharia Mecânica


Dissertação em Engenharia Mecânica Capitulo 4|Variáveis do processo de Maquinagem


4. Variáveis do processo de Maquinagem

Durante todas as fases do fabrico de peças por maquinagem existe um número de fatores que

devem ser analisados e estudados por forma a se otimizar esse processo. Este capítulo aborda

todos os parâmetros que permitem aumentar a eficiência deste processo.

4.1. Classificação do Processo de Maquinagem

Os processos de construção de peças por maquinagem podem ser divididos em dois grandes

grupos: Processos convencionais, que se caracterizam pela realização de operações de corte que

empregam energia mecânica na remoção do material. (Ex. Tornear, Fresar); Processos não-

convencionais onde são utilizados diferentes tipos de “energia” de maquinagem. Estes processos

não geram marcas na superfície da peça e a taxa volumétrica de remoção de apara é muito menor.

(Ex. Corte a Laser)

Tabela 4. 1 - Diferentes tipos de classificação de processos de Maquinagem

Classificação dos processos de Maquinagem por:

Geometria da Ferramenta de Corte Finalidade da Operação de Corte

Geometria Definida Geometria Não -

Definida Desbaste Acabamento

Torneamento

Furação

Fresagem

Etc.

Retificação

Lapidação

Etc.

Objetivo: obter peça

com dimensões e

forma próximas das

finais

Objetivo: obter

dimensões finais,

acabamento

especificado ou

ambos

A Tabela 4. 1 apresenta dois tipos diferentes de classificação que se pode aplicar aos

processos de maquinagem, tendo por base critérios mais específicos de cada processo [15].

Capitulo 4|Variáveis do processo de Maquinagem Dissertação em Engenharia Mecânica


4.2. Planeamento dos Processos

Para que a produção de uma empresa tenha rentabilidade é importante que se faça um

planeamento dos processos. Para que isso seja possível é necessário identificar todos os

parâmetros e restrições que cada processo pode ter. O planeamento torna-se assim um

procedimento de tomada de decisões com o objetivo de obter um plano de produção mais

económico.

Os parâmetros envolvidos em cada processo são:

Geometria da peça;

Matéria-prima;

Acabamento superficial;

Tolerâncias dimensionais;

Tolerâncias geométricas;

Tratamentos térmicos e superficiais;

Tamanho do lote (quantidade).

As restrições adjacentes aos parâmetros assinalados devem ser de carácter tecnológico e

independentes da sequência escolhida, tanto dos processos de maquinagem, como das máquinas-

ferramentas e das operações de corte. Cada parâmetro definido tem um conjunto de restrições

específicas que se deve ter em consideração antes de se proceder à maquinagem de peças. Essas

restrições são [15]:

Peça

Restrições relativas ao material, geometria, dimensões, etc. As restrições encontradas são

a nível de rugosidade, tolerâncias dimensionais e geométricas e aos valores máximos de avanço

e profundidade de corte que podem ser utilizados [16].

Máquinas-ferramentas

Geram-se esforços dinâmicos que provocam vibrações na estrutura da máquina e na peça

maquinada, que podem levar ao aparecimento de ondulações ou marcas na peça [16].

A Figura 4. 1 apresenta alguns tipos de erros que podem ocorrer em peças maquinadas,

devido aos parâmetros de maquinagem mencionados.



Figura 4. 1 - Erros geométricos nas peças maquinadas. [17]

Ferramentas de corte

A velocidade de corte acima de um determinado limite influência o mecanismo de

desgaste da ferramenta. O avanço e a geometria da ferramenta afetam a rugosidade. As

dimensões da ferramenta limitam a profundidade de corte. A Figura 4. 2 mostra dois tipos de

desgaste a que uma ferramenta de corte esta sujeita [16].

Figura 4. 2 - Mecanismos de desgaste de uma ferramenta de corte. [59]



Tecnologia

Pode afirmar-se que existem limites mínimos e máximos para os valores de penetração,

avanço e velocidade de corte. Os limites podem ser estimados com base no material a ser

maquinado pela ferramenta.

Tabela 4. 2 - Limitações tecnológicas.

Parâmetro de Maquinagem Velocidade Consequência

Avanço e Penetração Alta Desgaste de Cratera

Baixo Retorno elástico

Velocidade de Corte Alta Desgaste por Difusão

Baixo Arestas Postiça de Corte

A Tabela 4. 2 apresenta algumas das limitações tecnológicas no processo de maquinagem

em função da velocidade de execução aplicada no fabrico das peças [16].

Operador

Pode limitar em termos práticos os valos de avanço, penetração e velocidade de corte [16].



4.3. Parâmetros de entrada

Das variáveis envolvidas no processo de maquingem, existem aquelas em que se pode intervir

(variáveis independentes, de entrada) e aquelas nas quais não é possível intervir (variáveis

dependentes, de saída). A Figura 4. 3 mostra, para um determinado processo de maquinagem,

quais são as variáveis de entrada e de saída desse processo.

Cada uma destas variáveis interfere de forma diferente no processo de maquinagem. É assim

necessário caracterizar alguns parâmetros essenciais de cada uma dessas variáveis [15].

4.3.1. Material da peça

O material da peça em bruto deve ser estudado para se conhecer as suas características

principais como: propriedades físicas, químicas e mecânicas. Estas servem para determinar os

parâmetros de dureza, resistência à tração, composição química, inclusões, afinidade química

com o meio lubrificante ou com a ferramenta, microestrutura, encruamento, etc. [18]. A Figura 4.

4 exemplifica a microestrutura de dois materiais de construção mecânica.

Figura 4. 4 - Aço Inoxidável AISI 316 (esquerda); Ferro Cinzento (direita). [19]

A propriedade mais importante de um metal utilizado no processo de maquinagem é a sua

maquinabilidade. O termo refere-se à capacidade de um metal em ser maquinado e o seu

Variáveis de Entrada - Peça;

- Ferramenta de Corte;

- Parâmetros de Corte;

- Planeamento

Processo de Maquinagem

Variáveis de Saída - Tipo de Apara; - Acabamento

Superficial; - Dimensões da Peça;

- Temperatura; - Vibrações

Figura 4. 3 - Parâmetros de entrada e saída em processos de Maquinagem. Adaptado de [10]



acabamento superficial seja admissível. Algumas características influenciam a maquinabilidade

dos metais, tais como: a dureza e a resistência mecânica, a ductilidade, a condutividade térmica

e a taxa de encruamento.

Em síntese, pode-se afirmar que materiais com baixos valores de dureza permitem maquinar

com velocidade de corte, avanço e profundidade maiores. O resultado é obter um tempo de vida

maior da ferramenta de corte e elevadas taxas de remoção de apara. Exceções a esta regra são

os materiais de baixa dureza e alta ductilidade, que tendem a formar aparas longas, produzir

rebarbas excessivas e gerar arestas postiças de corte nas ferramentas. Quando um material tem

boa condutividade térmica significa que o calor produzido na região de formação de apara é

rapidamente conduzido para as imediações, longe da região de corte. Por último, altas taxas de

encruamento revelam que mais energia é necessária para a remoção de material, levando a

maiores forças e potências de corte [20].

4.3.2. Geometria da Peça

Quando se escolhe um processo de maquinagem analisa-se a capacidade desse processo em

executar a forma geométrica da peça com a exatidão e o acabamento superficial pretendidos.

Inicialmente escolhem-se os grupos de processos que podem ser compatíveis com o tamanho e a

forma geométrica da peça a maquinar e com as possíveis características adicionais (furos, roscas,

cavidades, etc). Feita a seleção do grupo de processos de maquinagem, a seleção final será aquela

que garanta o acabamento superficial e as tolerâncias geométricas e dimensionais da peça.

Quanto à sua geometria as peças podem ser classificadas em dois grandes grupos: peças

equivalentes a sólidos de revolução (assimétricas) ou peças não-equivalentes a sólidos de

revolução (prismáticas).



Tabela 4. 3 - Classificação das Peças pela sua geometria. Figuras: esquerda de [21] direita de [22]

Tipos de geometria

Similares a Sólidos de Revolução Não-Similares a Sólidos de Revolução

Formadas por superfícies Cilíndricas ou

Cónicas

Obtidas por Torneamento

Formadas por superfícies Planas

Obtidas por Fresagem

A Tabela 4. 3 estabelece a diferença entre peças assimétricas e prismáticas obtidas pelo

processo de maquinagem. A classificação é feita pelo formato da peça e pelo sólido equivalente

que lhe deu origem. É indicado também o processo geral de obtenção de cada tipo de peça [20].

4.3.3. Material da Ferramenta

A remoção de material das peças é realizada pela ferramenta de corte que utiliza um material

mais duro e mecanicamente mais resistente que o material da peça. As condições de trabalho

para cada peça dependem do material a ser maquinado, dos parâmetros de corte e das

características da máquina-ferramenta.

As principais propriedades de um material para uma ferramenta de corte são:

Dureza elevada;

Suficiente tenacidade para evitar o colapso por fratura;

Alta resistência ao desgaste abrasivo, à compressão e ao corte;

Boas propriedades térmicas e mecânicas a altas temperaturas;

Elevada resistência ao choque térmico;

Elevada resistência ao impacto.



Estas propriedades não se reúnem num só material, mas em função da aplicação, priorizam-

se algumas delas que possam ser reunidas.

Tabela 4. 4 - Materiais usados nas ferramentas de corte. Adaptado de [23]

Materiais para Ferramentas de Corte

Material Características

Aço-Carbono Usado a temperatura baixa

Baixas velocidades de corte

Aço-Rápido (HSS, sigla inglesa)

Elevada dureza a altas temperaturas

Elevada resistência mecânica

Altas velocidades de corte (3 a 4 vezes

superiores ao Aço-Carbono)

Metal Duro

Elevada Dureza

Elevada resistência mecânica

Altas velocidades de corte (6 vezes superiores

ao Aço-Rápido)

Cerâmica

Elevada dureza a altas temperaturas

Baixa Condutividade Térmica

Não reagem com a peça

Altas velocidades de corte (4 vezes superiores

ao Metal Duro)

Diamante

Elevada dureza

Permite velocidades 15 vezes superiores às

de qualquer ferramenta de corte de alta

velocidade

CBN (Cubic Boron Nitride) Material de maior dureza

Permite trabalhos a temperaturas de 2000ºC

A Tabela 4. 4 indica os materiais mais utilizados na indústria para a construção de ferramentas

de corte para maquinar metais [18].



4.3.4. Geometria da ferramenta de corte

O trabalho de corte de uma ferramenta sobre a peça é feito pelo ataque da aresta de corte da

ferramenta sobre a peça. A eficácia dessa operação depende dos valores dos ângulos da aresta

de corte, pois é esta que rompe as forças de coesão do material da peça. Os ângulos e superfícies

na geometria de corte das ferramentas são elementos fundamentais para o rendimento e a

durabilidade destas. Os ângulos da ferramenta servem para determinar a posição e a forma da

cunha de corte [18]. A Figura 4. 5 representa os ângulos de corte de uma ferramenta de corte

para torneamento.

Existem diferentes ângulos de corte para diferentes processos de maquinagem. A Figura

4. 6 representa os ângulos de corte de uma fresa com os três ângulos principais: ângulos de saída

(𝛾), ângulo da cunha (𝛽) e ângulo da folga (𝛼). A variação do ângulo da cunha conduz a uma

maior ou menor resistência da fresa. Assim, quanto menor for o ângulo da cunha menor será a

resistência da fresa [18].

Figura 4. 6 - Ângulos de corte de uma fresa tipo W. [25]

Figura 4. 5 - Ângulos de corte de um ferro de corte quadrado. [24]



A Figura 4. 7 ilustra os ângulos de uma broca helicoidal.

Figura 4. 7 - Ângulos de corte de uma broca helicoidal. [26]

4.3.5. Parâmetros de corte

Qualquer que seja o processo de maquinagem a ser utilizado é necessário decidir quais serão

os parâmetros de corte (i.e., Velocidade de corte (𝑉𝐶); Avanço (a); Penetração (p)).

A Figura 4. 8 mostra uma fresa frontal em trabalho de corte numa peça e a representação

dos paramentos de maquinagem estabelecidos.

Figura 4. 8 - Parâmetros de maquinagem. [27]

As principais decisões a tomar para se maquinar uma peça passam pela correta definição

destes parâmetros, pois todas as variáveis dependentes de saída são influenciadas por eles. A

correta seleção destes parâmetros depende também de outras variáveis de entrada, tais como:



Quantidade total de material a ser removido;

Materiais da peça e da ferramenta;

Operações de corte envolvidas.

Tendo em consideração o volume de material removido por unidade de tempo e o acabamento

superficial pretendido, os valores adotados para os parâmetros de corte podem ser grandes ou

pequenos, dependendo da necessidade e da disponibilidade de materiais e/ou ferramentas [18].

4.3.6. Operações de desbaste

As operações de desbaste resultam de uma correta conjugação dos parâmetros de

maquinagem. A combinação ótima para este processo diz que para uma penetração e avanço

máximos recomenda-se uma baixa velocidade de corte. Esta conduz a uma alta taxa de remoção

de material, o prolongamento da vida útil da ferramenta e um acabamento superficial aceitável. A

Figura 4. 9 mostra diferentes tipos de operações de desbaste que se podem efetuar consoante a

utilização de diferentes ferros de corte nos trabalhos de torneamento.

Figura 4. 9 - Diferentes operações de desbaste por torneamento. [28]

Esta regra geral é bastante vantajosa quando se maquinam peças estáveis em máquinas

rígidas, porque permitem operações pesadas. As limitações deste procedimento residem, por um

lado, no avanço que é limitado pela resistência da ferramenta e pela força de corte, podendo

causar vibrações. Por outro, a penetração é limitada pela força de corte e pelo excesso de material

da peça. A consequência visível da incorreta utilização deste procedimento é a progressiva

degradação do aspeto da superfície e o aumento das forças atuantes na ferramenta, na peça e na



máquina. Em situações limite há problemas na qualidade do acabamento, dificuldade de fixação

da peça, empeno da peça, fratura da ferramenta, deformações elásticas da máquina-ferramenta

[18].

4.3.7. Operações de acabamento

O objetivo das operações de acabamento é satisfazer a qualidade superficial, dimensional e

geométrica da peça. A utilização de um mínimo avanço possível e de uma pequena penetração,

aliado a uma alta velocidade de corte faz com que se tenha a remoção de uma razoável quantidade

de apara por unidade de tempo sem que ocorra vibração na remoção do excesso de material da

peça [20]. A Figura 4. 10 indica o tipo de rugosidade de cada superfície em resultado da operação

que se efetuou na peça.

Figura 4. 10 - Valores da rugosidade superficial para cada tipo de operação de acabamento. [29]

4.3.8. Meio Refrigerante/Lubrificante

Nos vários processos de maquinagem pode usar-se diversos tipos de refrigerantes também

designados por: fluidos de corte, óleos de corte, meios de lubrificação e arrefecimento. A seleção

de um meio de refrigeração deve incidir sobre a sua composição química e propriedades para



lidar com as adversidades específicas de cada processo de maquinagem. O fluido deve ser

aplicado o mais próximo possível da aresta de corte nas interfaces peça/ferramenta/apara, de

modo a assegurar que as suas funções sejam adequadamente exercidas [20]. A Figura 4. 11

mostra a interação do meio de refrigeração na operação de desbaste de uma peça.

Figura 4. 11 - Interação do fluido lubrificante na interface ferramenta/peça. [30]

A lubrificação/refrigeração têm por finalidade:

Aumentar a vida da ferramenta;

Reduzir as forças de corte;

Melhorar o acabamento superficial;

Aumentar a eficiência da remoção da apara na região de corte;

Reduzir o risco de empeno da peça;

Proteger a máquina-ferramenta e a peça contra a oxidação.

Algumas considerações sobre a lubrificação/refrigeração indicam que a lubrificação é

fundamental para reduzir o atrito peça/ferramenta e ferramenta/apara e evitar a formação da

aresta postiça de corte (APC). A eficiência da lubrificação depende da penetração do fluido nas

interfaces referidas num curto período de tempo disponível. Altas velocidades de corte não são

favoráveis para a penetração do fluido nas interfaces. Neste caso existe ainda um aumento de

temperatura sendo que o fluido funciona como refrigerante e favorece a transferência de calor da

região de corte. Mesmo que a concentração de óleo seja mínima, ocorrerá sempre uma redução

do coeficiente de atrito e portanto da temperatura [20].



4.2.8. Máquina-ferramenta

A máquina-ferramenta é um equipamento constituído por um conjunto de componentes/

elementos/ sistemas mecânicos, elétricos, hidráulicos e/ou pneumáticos (simples ou complexos),

capaz de transformar fisicamente um corpo (formato geométrico e dimensões) por arranque de

apara, resultante da interferência entre uma ou mais ferramentas de corte, com a peça. Existem

vários tipos de máquinas-ferramentas e a sua escolha depende do serviço que é pretendido. De

seguida apresentam-se alguns tipos de máquinas-ferramenta existentes na indústria [31].

Torneamento

Para a execução das diferentes operações de torneamento, existe uma grande variedade de

tornos que podem ter diferentes configurações [32]:

Universal;

Revólver;

Vertical;

Com comando numérico;

Entre outros

A Figura 4. 12 ilustra um torno mecânico universal que normalmente de encontra presente

em qualquer indústria metalomecânica.

Figura 4. 12 - Torno Mecânico Universal. [33]



Furação

As máquinas-ferramentas de furar consistem basicamente numa árvore animada de um

movimento angular com velocidades determinadas, onde se fixa a ferramenta. A classificação

deste tipo de máquinas pode ser feita pelo sistema de avanço (manual ou automático) ou pelo

número de árvores (simples, gémea, múltipla) [34].

A Figura 4. 13 representa um engenho de furar com uma árvore vertical e avanço manual.

Figura 4. 13 - Engenho de Furar Simples. [35]

Fresagem

As fresadoras possibilitam maquinar qualquer tipo de peça com as mais variadas superfícies

e formatos, com a utilização das suas ferramentas e dispositivos especiais. A Figura 4. 14

exemplifica um tipo comum de fresadora existente na indústria.

Figura 4. 14 - Fresadora Universal manual. [36]



A classificação destas máquinas é feita de diversas formas, sendo que as principais têm

em conta o tipo de avanço, a estrutura, a posição do eixo-árvore em relação à mesa de trabalho e

a sua aplicação.

Tabela 4. 5 - Classificação das fresadoras

Classificação por: Tipo

Sistema de avanço Manual

Automático (elétrico ou hidráulico)

Estrutura da Máquina Fresadoras de Oficina (maior flexibilidade)

Fresadoras de Produção (maior produtividade)

Posição do Eixo-da-Árvore

Horizontal

Vertical

Universal

Dois eixos

Três eixos

Multi-eixos

Especiais

Aplicação

Convencional (ferramenteira)

Pantográfica (gravadora)

Chaveteira (chavetas)

Dentadora (engrenagens)

Copiadora

Na Tabela 4. 5 encontra-se descritas algumas das classificações que são feitas das fresadoras

e dentro de cada o tipo de fresadora que se pode encontrar [31]

Dissertação em Engenharia Mecânica Capitulo 5|Limitações de Produtividade


5. Limitações de Produtividade

A análise dos fatores de produção permite conhecer qual o limite máximo de produtividade

que uma empresa pode ter. Esse limite é imposto por diversos fatores como é o caso das

máquinas, ferramentas, peças, operadores e o ambiente da fábrica. De seguida faz-se uma análise

de cada um deles.

5.1. Limite de capacidade qualitativa e quantitativa de

uma máquina-ferramenta

O limite de produtividade qualitativa de uma máquina-ferramenta é definido pela capacidade

que esta tem em produzir peças dentro das tolerâncias superficiais e geométricas que foram

inicialmente definidas para a peça. Cada máquina apresenta uma ficha de características em que

se pode observar, entre outros fatores, a precisão desta e determinar o limite de capacidade da

mesma. Desta maneira é possível, determinar qual a gama de trabalhos que pode realizar numa

determinada máquina. Nessa base define-se o seu limite produtivo [37].

Tabela 5. 1 - Torno mecânico paralelo modelo CQ6128Ax660. [38]

Componente Medida

Altura de pontos 140mm

Máx. Diâmetro torneável 280mm

Distância entre pontos 660mm

Furo da árvore 26mm

Curso da manga do

contraponto 65mm

Velocidades da árvore 125-2000rpm

Avanço longitudinal 0.05-0.4mm/volta

Potência do motor 230 V /

50 Hz 750W

A Tabela 5. 1 representa um torno paralelo e a respetiva ficha de características da máquina

para se determinar a sua capacidade produtiva.

Capitulo 5|Limitações de Produtividade Dissertação em Engenharia Mecânica


5.2. Limitar o caudal de apara por hora

Quanto aos limites de produtividade quantitativa estes são dados por dois fatores: caudal de

apara e pelos valores da velocidade de corte e de avanço. A equação (1) permite determinar a

potência disponível para a ferramenta de corte e limitar o caudal de apara da máquina-ferramenta

[37].36

𝑃𝑢 =𝐾 × 𝑆 × 𝑉

60 × 75 (1)

Por outro lado

𝑃𝑢 = 𝑃𝑡 × 𝑅𝑒𝑛𝑑𝑖𝑚𝑒𝑛𝑡𝑜 (𝑒𝑛𝑡𝑟𝑒 50 𝑎 80%) (2)

Estas considerações permitem determinar os limites de V (m/min) ou S (𝑚𝑚2) quando

sabemos Pu e K.

𝑆 =𝑃𝑢 × 60 × 75

𝐾 × 𝑉 (3)

𝑉 =𝑃𝑢 × 60 × 75

𝐾 × 𝑆 (4)

Em que:

K – Pressão Especifica de Corte;

S – área da secção da Apara;

V – Velocidade de Corte.

5.3. Limitação dos valores numéricos para velocidade

de corte e avanço

Por norma, não é possível aplicar com rigor todos os valores fornecidos pelas considerações

teóricas para estes dois parâmetros de maquinagem. Isso implicava que as máquinas-ferramentas

tivessem todos os valores estabelecidos entre um mínimo e um máximo para o seu funcionamento.

A obtenção desses valores intermédios só pode ser feita com a utilização de variadores de

velocidade [37].

Dissertação em Engenharia Mecânica Capitulo 5|Limitações de Produtividade


5.4. Limites de capacidade de uma ferramenta de

corte

A capacidade de uma ferramenta de corte está limitada por tês fatores: velocidade, secção de

corte e qualidade.

5.4.1. Limite de Velocidade

A velocidade de utilização de uma ferramenta de corte depende, como já se viu anteriormente,

do material em que é feita, isto é, depende do valor de dureza desse material. A duração da

ferramenta é a prevista entre duas afiações. Os ábacos indicam os valores para as velocidades de

desgaste para os diferentes metais a maquinar.

5.4.2. Limite da secção de corte

A secção de corte máximo é dado pelo valor da força de corte da ferramenta. A equação (5)

permite calcular esse valor.

𝐹 = 𝐾 × 𝑆 (5)

5.5. Limitação de Qualidade

O fator que determina a qualidade das peças é, também, a força de corte. A orientação da

aresta de corte em relação à superfície da peça também determina a qualidade desta. A

deformação da superfície de corte está dependente do valor do esforço que é realizado pela

ferramenta. O esforço de corte é quase zero quando a aresta é perpendicular à superfície de corte.

A aresta de corte deve ter uma ligeira inclinação em relação à superfície da peça.

O estado da superfície de corte é favorecido por uma aresta de corte com uma ligeira

inclinação em relação à superfície.

5.6. Limitações impostas pela peça

A maquinagem de peças dúcteis é limitada pelas forças de corte e de aperto das peças.

Enquanto, para peças rígidas pode-se utilizar uma secção de corte quase limitada, para peças

finas ou dúcteis, não o podemos fazer pois pode ocorrer a flexão das peças [37].

Capitulo 5|Limitações de Produtividade Dissertação em Engenharia Mecânica


5.7. As limitações impostas pelo operador

Esta limitação é colocada por uma conjugação de fatores distintos. Em primeiro lugar temos

a cadência de produção, a variedade de peças e dificuldade de operações manuais, a juntar às

competências do operador, e por outro lado, temos de definir os limites de velocidade de execução

de cada trabalho [39].

5.7.1. Cadência de Produção

A cadência de produção é determinada pelo número de peças, operações ou procedimentos

realizados por unidade de tempo (minutos ou horas). Esta cadência é ainda limitada por fadiga

nervosa e muscular do trabalhador [39].

5.7.2. Influência da variabilidade de peças

Ambientes de produção com grande variedade de trabalho e procedimentos podem aumentar

a fadiga, quando se pretende realizar trabalho muito rápido. A variabilidade de processos aumenta

em muito a dificuldade de realização dos trabalhos [37].

5.8. Limitações impostas pelo ambiente

As características do ambiente da fábrica podem influenciar a produção. O trabalhador deve

sentir-se confortável no seu posto de trabalho. Para isso são recomendos alguns aspetos que

podem melhorar o ambiente de trabalho [39]:

Temperatura: 15 a 17ºC;

Iluminação: 50 a 100 lux por posto de trabalho;

Cor das paredes: ocre claro ou verde água;

Ruído: 50 decibéis.

Dissertação em Engenharia Mecânica Capitulo 6|Instalação de novas máquinas


6. Instalação de novas máquinas A instalação de novas máquinas nomeadamente máquinas de CNC compreende uma série

de fatores que se deve delinear. Antes de mais, é necessário estabelecer dois conceitos: o CAD e

o CAM.

A utilização de desenhos técnicos na indústria produtiva tem apresentado grandes

resultados na parte de organização, pois funciona como elo de ligação entre o departamento de

projetos e a produção. Este faz com que a informação seja rapidamente comunicada,

proporcionando uma produção com maior rapidez. Por esse motivo, é indispensável a utilização

de ferramentas CAD num ambiente produtivo. Todavia, denota-se que a utilização destas

ferramentas é um pouco restrita, visto que o software CAD é unicamente utilizado para a produção

de desenhos técnicos. A amplitude destes sistemas permite a manipulação e integração de

informações, conceber projetos tridimensionalmente e diminuir a possibilidade de erros por

incoerências. A Figura 6. 1 mostra uma aplicação de um sistema CAD na modelação

tridimensional de peças.

Figura 6. 1- Representação tridimensional de uma roda dentada pelo software CAD Autodesk Inventor. [40]

O conceito CAM representa todas as tecnologias usadas na produção, incluindo não só a

Automação, mas também: CNC, CPL, DNC, e ainda a tomada de decisão, o plano operacional,

etc. A utilização de sistemas CAD/CAM permite a instalação de máquinas de CNC. Este tipo de

máquinas facilitou e tornou mais rápida a manufatura de estruturas mais complexas. O número

de erros no processo de manufatura diminuiu drasticamente, devido a poucas pessoas estarem

Capitulo 6|Instalação de novas máquinas Dissertação em Engenharia Mecânica


envolvidas no processo. Permitiu a melhoria da qualidade dos produtos e reduziu o desperdício.

As linhas de produção tornaram-se mais ágeis e flexíveis pelo facto de se poder adaptar a produção

de uma linha a diferentes produtos num tempo muito mais reduzido [41].

6.1. Geração de programas de maquinagem a partir de

desenhos 3D

Uma das vantagens da utilização de sistemas CAD é a possibilidade de combinar estes

sistemas com programas CAM. Este tipo de programas permite ler as superfícies geradas em CAD

que representam a geometria tridimensional da peça que se pretende maquinar. Um programa

CAM resume-se às seguintes operações:

Leitura da geometria CAD;

Definição da geometria e dimensões do bloco a maquinar;

Definição dos parâmetros de corte;

Escolha das ferramentas e estratégias de maquinagem;

Lubrificação

Simulação dos programas gerados;

Pós-processamento dos programas gerados para as linguagens dos diversos controladores

existentes.

Existem vários tipos de programas CAM no mercado. Muitos deles aparecem interligados em

pacotes de CAD/CAM e outros são programas independentes que trabalham em conjunto com

qualquer aplicação CAM, dispondo de tradutores de ficheiros CAD que permitem a leitura de

diversos formatos (IGES, VDA-FS, STL). Os programas independentes (Stand Alone) podem ser

colocados juntos das máquinas CNC. Isto representa uma grande vantagem na organização das

empresas metalomecânicas, pela possibilidade de se colocar um trabalhador a gerar programas.

Esta função que por norma correspondia a um operador de CAD, pode ser entregue ao operador

da máquina, sendo ele a executá-los [42].

Dissertação em Engenharia Mecânica Capitulo 6|Instalação de novas máquinas


6.2. Implementação de CNC

A inexistência de um plano de implementação de tecnologias CNC cria uma série de

problemas na utilização de máquinas CNC, na medida que se caracteriza por um atraso na fase

de arranque que compromete a rentabilidade do investimento. O plano de implementação

compreende três fases fundamentais [43].

6.2.1 Preparação Geral

As atividades compreendidas nesta fase visam colocar a empresa em condições de receber

uma máquina CNC. É conveniente que desde a fase de desenho se considerem as características

de produção sobre máquinas CNC. Nesse sentido, devem-se seguir os seguintes passos:

Prever a possibilidade de maquinagem com uma única montagem da peça;

Normalizar as dimensões de furos, roscas, etc.;

Utilizar um sistema de cotagem de acordo com o tipo de programação da máquina;

Ter em conta as possibilidades oferecidas pelos ciclos fixos disponíveis na máquina;

Ter em conta as possibilidades de acabamento, intervenções manuais, etc., oferecidas

pela máquina;

A preparação geral deve ainda prever: em que zona da fábrica vai ser instalada a máquina, a

fonte de alimentação, a possibilidade de instalação, etc. O lugar ideal duma máquina de CNC está

representado na Figura 6. 2. Esta seção da fábrica destina-se ao fabrico de uma família de peças.

Isto assegura um caudal contínuo de material, facilita a planificação do trabalho e reduz as

interrupções devido a falta de peças [44].

Figura 6. 2 - Célula de produção com máquinas CNC. [45]

Capitulo 6|Instalação de novas máquinas Dissertação em Engenharia Mecânica


6.2.2. Manutenção

Numa primeira fase deve-se estabelecer um plano de manutenção preventiva. Esse plano

deverá comtemplar um conjunto de material para a deteção de avarias (adquirido aquando da

compra da máquina) e a aquisição de peças para stock para que a avaria seja fácil e rapidamente

reparada [44].

6.2.3. Seleção e formação de pessoal

Em casos de programação com softwares CAM de programação manual o operador da

máquina deve possuir uma boa experiência em máquinas convencionais, um bom conhecimento

de ferramentas e métodos de fixação de peças. Por norma os operados das máquinas CNC foram

operadores de máquinas convencionais, sendo necessária a formação destes profissionais para a

novas funções [44]

Dissertação em Engenharia Mecânica Capitulo 7|Caracterização da empresa


7. Caracterização da empresa

A empresa Oliveira & Macedo, Lda., Figura 7. 1, situa-se no parque industrial de Linhares, em

Briteiros, concelho de Guimarães, Portugal. Esta dedica-se à execução de trabalhos na área da

metalomecânica, tais como a produção de máquinas e equipamentos para a indústria têxtil,

serralharia mecânica e civil.

Figura 7. 1 – Instalações da empresa

7.1. Armazém de material

As matérias-primas necessárias para cada trabalho são requeridas na altura de execução

do mesmo. O stock existente na empresa é de materiais de consumo constante ou de excedentes

de materiais de trabalhos anteriores. O armazenamento das matérias-primas é feito como a

colocação do material em estantes existentes no edifício com mostra a Figura 7. 2. O material não

se encontra catalogado, isto é, não existe um inventário da quantidade de material existente nem

qual a variabilidade deste quer da forma quer do tipo.

Capitulo 7|Caracterização da empresa Dissertação em Engenharia Mecânica


Figura 7. 2 – Acondicionamento das matérias-primas

7.2. Zona de execução dos serviços

A zona de produção da fábrica mostrava alguma desarrumação, pois existiam vários

materiais espalhados, como parafusos, brocas, fresas, material sobrante de outros trabalhos entre

outros Figura 7. 3. Como cada funcionário não está restrito a um posto de trabalho (isto é à

máquina-ferramenta) era importante cada espaço estar minimamente arrumado e pronto a ser

utilizado. Apesar de as áreas de trabalho estarem delimitadas com linhas amarelas, o espaço entre

elas era muitas vezes ocupado com materiais que não permitiam a passagem de pessoas ou do

material de trabalho.

Figura 7. 3 – Zona de produção da fábrica



7.3. Armazém de Ferramentas

Como foi referido anteriormente, não existia um armazém de ferramentas na empresa.

Para além destas estarem espalhadas pelas máquinas e por algumas estantes existente não existia

a catalogação destas ferramentas. Isto provocava dois problemas sistemáticos: primeiro, a

frequente procura pelo espaço da empresa da ferramenta necessária para a execução de um

trabalho; segundo, não era possível saber a quantidade de ferramentas existente nem o seu estado

para possível utilização.

Figura 7. 4 – Disposição das ferramentas pela área de trabalho

7.4. Armazém de componentes acabados

Os trabalhos terminados não eram encaminhados para um armazém para depois serem

expedidos. Estes permaneciam no local onde eram feitos e eram levados quando o cliente desse

ordem. A Figura 7. 5 exemplifica essa situação. Isto provocava uma redução do espeço útil de

trabalho e impedia a execução de outros trabalho. A produção em curso ficava assim condicionada

pelo despacho dos trabalhos acabados.



Figura 7. 5 - Produto Acabado (Máquina têxtil)

7.5. Estrutura organizacional da empresa

Esta empresa emprega sete funcionários, incluindo o proprietário. A estrutura

organizacional é em hierarquia simples (secção 2.1.1) pois é uma empresa pequena do tipo

familiar. As habilitações literárias da mão-de-obra existente são o 9ºano, sendo que algumas

habilitações profissionais foram adquiridas pela experiência ao longo dos anos. Neste campo, cada

funcionário é capaz de realizar trabalhos em qualquer tipo de máquina existente na empresa.

Desde a abertura da empresa nenhum operário teve um complemento de formação na área de

trabalho. O patrão da empresa para além de funcionário, é também responsável pela parte

comercial, isto é, pela angariação de clientes, serviço de vendas e serviço de compra de matérias-

primas. A rececionista apresenta as habilitações literárias mais altas, 12ºano, e é responsável pelo

atendimento ao público e pela organização da faturação.

7.6. Preparação dos trabalhos

Parte dos trabalhos chegavam ao fabrico sem qualquer documentação técnica, isto é,

constatou-se que em muitos casos não existiam desenhos técnicos das peças a fabricar. Em

alguns casos as peças eram apresentadas sob a forma de esboços à mão-livre, com escassez de

medidas e tolerânciamentos. A Figura 7. 6 é exemplo da representação de uma peça para

fabrico à mão-livre.



.

Figura 7. 6 - Esboço à mão-livre de uma peça

Em casos mais extremos estas eram feitas por analogia de peças já existentes ou ainda

por peças já elaboradas por algum funcionário em situações anteriores. Alguns dos desenhos

técnicos para o fabrico existentes na fábrica eram elaborados por um sócio da empresa. Estes

eram feitos para casos pontuais em que o trabalho estava dividido entre a empresa e o sócio.

7.7. Processos de Maquinagem

A grande parte dos processos de maquinagem existentes na empresa eram do tipo

convencional. Os equipamentos existentes na empresa para essas operações, já tinham alguns

anos, mas encontravam-se em bom estado de funcionamento. Verificou-se ser necessária alguma

manutenção que se prendia, principalmente, com a limpeza da máquina-ferramenta e do posto

de trabalho.

Tabela 7. 1- Parque de máquinas da oficina

Máquina Marca Modelo Torno Mecânico CMC C 6240 B1/1000

Torno Mecânico Paralelo CMEC CA 6261 B Torno Mecânico Paralelo BULMAK CU 580M/2000 Torno Mecânico Paralelo BULMAK CU 630M/5000 Torno Mecânico Paralelo BULMAK CU 630M/4000 Torno Mecânico Paralelo BULMAK CU 500M/2000 Engenho de Furar Radial CMEC Z3032x10-I

Fresadora Universal CMEC X 6165 AS Fresadora Vertical BEMATO/MEIMAQ 5VH Fresadora Vertical BEMATO/MEIMAQ 3H

Fresadora de Coluna - RF-46 SF Serrote de Fita Horizontal MEIMAQ 910-A Retificadora de Superfícies

Planas EQUIPTOP ESG 1224 ASD

Furadora de Coluna BULMAK PK 040



A Tabela 7. 1 mostra todo o tipo de equipamento existente na oficina. Este tipo de equipamento

não tinha sido sujeito a qualquer tipo de manutenção preventiva, sendo reparado no momento em

que acontece uma avaria da máquina-ferramenta.

Para complemento destas máquinas-ferramentas a empresa possuía alguns aparelhos

especiais como lunetas, prato-divisores e pratos magnéticos. Por vezes, são feitos aparelhos

especiais para a maquinagem de peças mais complexas. Estes aparelhos não apresentavam

qualquer precisão geométrica, pois são feitos em serralharia convencional. Quando são

necessárias fresas especiais a empresa recorre a fornecedores. Era possível ainda realizar

algumas operações de maquinagem com equipamentos não-convencionais. A oficina encontra-se

equipada com uma máquina de corte de chapa por plasma que corta chapas de espessura até

vinte e cinco milímetros.

7.8. Organização do trabalho

O grau de organização da empresa era do tipo não-automatizado (secção 2.2.4). O trabalho

desenvolvido era do tipo semi-artesanal e dependia única e exclusivamente das competências

técnicas dos trabalhadores da empresa. A produtividade da empresa esta associada às

competências físicas e psicológicas de cada trabalhador.

A nível de ambiente produtivo a empresa era do tipo dinâmico (secção 2.2.4). Esta interagia

com uma grande variedade de entidades como os clientes, fornecedores, concorrentes, etc. O

volume de trabalho está dependente da procura dos clientes. Não existe uma carteira de clientes

fixa, sendo que o trabalho era disperso por várias empresas da região. A procura de fornecedores

dependia do trabalho que se pretendia realizar.

7.9. Outros parâmetros de funcionamento

A empresa tinha vários instrumentos de medição quer para a verificação de peças, quer para

medição de comprimentos. Parte destes instrumentos não se encontra calibrado, caso dos

paquímetros e dos micrómetros. Alguns deles apresentam ainda problemas de funcionamento

como encravamento, que dificulta a sua utilização.



Tabela 7. 2 - Exemplos de Instrumentos de medição da empresa

Paquímetro

Micrómetro

Fita Métrica

A Tabela 7. 2 indica os tipos de instrumentos de medição mais comuns que se

encontravam na empresa. A inexistência de um gabinete de controlo metrológico não permite à

empresa a garantia de qualidade dos trabalhos produzidos. A inspeção aos trabalhos é feita no

momento por cada funcionário e fica deste modo dependente de cada um.

Registou-se ainda os principais custos de funcionamento correntes da empresa. Os valores

óbidos estão expressos na Tabela 7. 3

Tabela 7. 3 – Custo fixo de funcionamento

Energia (€/2meses) Água (€/mês)) Recursos Humanos (€/mês)

500 30 8000

Com custos mensais de cerca de 8500€ a empresa necessita de ter um volume de

negócios que cubra estas despesas e que gere lucros. Estes números fundamentam ainda mais a

importância da organização do ambiente de trabalho para evitar o desperdício. Este ponto merece

alguma reflexão visto que estas despesas são fixas, isto é, todos os meses têm de ser pagas. Uma

vez que a carteira de clientes é mutável deve-se o quanto antes apostar numa organização da

empresa para se promover uma gestão sustentável quer da empresa quer dos recursos existentes.

Dissertação em Engenharia Mecânica Capitulo 8|Propostas de desenvolvimento


8. Propostas de desenvolvimento Durante a permanência na empresa foi possível analisar as lacunas existentes como foi

descrito no capítulo anterior. Dessa análise geral à empresa foi possível estabelecer um conjunto

de medidas que visa aumentar a sua produtividade em geral, com vista à otimização dos recursos

existentes e aquisição de algumas ferramentas que permitam a flexibilidade do trabalho a ser

produzido. Estas propostas visam ainda promover a melhoria da organização dentro da empresa

por forma a se tirar o máximo lucro possível do trabalho realizado.

8.1. Contratação de um desenhador

A contratação de um desenhador constituía uma mais-valia para a empresa. Como parte dos

trabalhos realizados se prendem com a conceção de máquinas têxtil era importante a utilização

de um sistema de desenho CAD para permitir não só a construção dos trabalhos propostos como

para o desenvolvimento e conceção de novas máquinas. Desta forma era possível catalogar todos

os trabalhos realizados e, numa perspetiva de futuro reutilizar os desenhos já efetuados para a

conceção de novas máquinas. Uma das grandes vantagens da utilização de sistemas CAD é a

reutilização de elementos de construção em que o mesmo elemento pode ser utilizado várias vezes

mudando só alguns dos seus parâmetros dimensionais como se pode ver na Figura 8. 1.

Capitulo 8|Propostas de desenvolvimento Dissertação em Engenharia Mecânica


Figura 8. 1 – Reutilização de elementos CAD

Como a função de um desenhador é um pouco limitada previa-se a criação de um gabinete

de projeto que permitisse a conceção de desenhos técnicos mas também uma análise de

engenharia aos produtos a serem produzidos. Este gabinete teria funções mais abrangentes que

facultassem o dimensionamento estrutural, análise de esforços e análise estrutural das máquinas.

Isto permitiria em alguns casos a redução de material ou a aplicação de engenharia inversa com

possibilidade de introdução de melhorias nas máquinas a serem produzidas. A empresa tinha

alguns espaços no primeiro piso que estavam vazios. Esses espaços são gabinetes representados

na Figura 8. 2. Estes espaços podiam ser aproveitados para a criação de um gabinete de

CAD/CAM.



Figura 8. 2 – Espaços para possível criação de um gabinete de CAD/CAM

O ponto analisado garantiria à empresa uma capacidade de expansão da produção. A

aplicação desta metodologia poderia seguir dois caminhos: a contração de um projetista, o que

acarretava um acréscimo nas despesas devidas ao salário, aquisição e licença de software, entre

outros; ou por outro lado, a subcontratação de serviços, isto é, recorrer a um gabinete de projeto

onde se entrega o serviço para este ser executado. A melhor opção está dependente dos recursos

financeiros que a empresa dispõe e das decisões administrativas.

8.2. Formação de pessoal

Como foi visto no capítulo anterior a qualificação dos operários da empresa é baixa mas

podia ser melhorada. Embora a destreza manual de cada operário seja importante, a execução

dos trabalhos não pode depender desse facto. A integração e a atualização de novos métodos de

trabalho em relação aos praticados atualmente permitiria uma melhor execução e controlo do

trabalho. A descrição feita no capítulo 4 sobre o estudo dos parâmetros de entrada fornece

informação teórica dos métodos que deveriam ser implementados para a realização deste tipo de

trabalho. A capacidade física e mental de cada operário bem como a experiência que adquiriu ao

longo dos anos é o fator número um de produtividade deste tipo de empresas. Cada operário

deveria fazer um curso de formação técnica sobre o manuseamento deste tipo de máquinas, assim

como uma abordagem sobre métodos e procedimentos de trabalho. Uma empresa com quadros

qualificados apresenta maior capacidade produtiva, maior capacidade de adaptação às mudanças



do mercado e competitividade do que uma empresa com um nível de qualificação dos seus

quadros baixo. Se esta formação fosse implementada a própria empresa poderia formar quadros

técnicos nesta área para integração na empresa ou em caso de excesso de operários em empresas

da região. A formação poderia ser implementada em várias áreas como a produção, como se tem

referido, mas poderia ser mais abrangente e focar-se em áreas como a metrologia, formação de

CAD/CAM, serviço de marketing e vendas.

Outra possibilidade é a criação de um gabinete de estudos que permitisse facultar aos

trabalhadores a informação detalhada sobre cada trabalho a ser executado. Como discutido

anteriormente era necessária a contratação de um desenhador/projetista para tratar da

documentação técnica do trabalho. Agregado a isto era preciso uma pessoa com qualificação

técnica e experiência de trabalho suficiente que para cada trabalho fornecesse a sequência de

maquinagem (Anexo C) e o dossiê de projeto das peças/componentes a produzir. Este tipo de

informação era posteriormente armazenada numa base de dados onde se compilasse a

informação e assim permitisse que para cada trabalho semelhante ao já realizado, as instruções

de trabalho estivessem praticamente estabelecidas.

8.3. Recolha e tratamento de informação técnica e

tecnológica

A forma de armazenamento e a respetiva estrutura de ficheiros pode ser elaborada de

diferentes formas. Cada empresa pode armazenar os seus dados de maneira a que melhor se

identifique com a informação documentada. A informação recolhida do sistema CAD permite a

aquisição de dados que podem ser tratados para que cada peça ou lista de componentes seja

recolhida e identificada para registo numa base de dados. As diretorias dessa base de dados

devem conter os seguintes parâmetros [46]:

Lista de peças e de componentes montados;

Projetos desenvolvidos e projetos futuros;

Ficha de cada cliente;

Documentação de material (peças, equipamentos comprados e material sobrante de cada

fabrico);

Ficha de fornecedores para cada tipo de material.

Propostas de orçamento.



8.4. Aquisição de máquinas de CNC

Verificou-se a possibilidade de aquisição de máquinas de CNC para um aumento da

produtividade da empresa. Ficou demonstrado que esta possibilidade não seria vantajosa pelos

seguintes aspetos:

Variabilidade de peças/componentes produzidos;

Variabilidade de serviços prestados;

Falta de uma estimativa das peças/componentes mais produzidos;

Falta de software CAD;

Falta de mão-de-obra qualificada;

Deficiente estruturação de meios e processos de fabrico;

Recomenda-se assim a criação de uma base de dados dos ficheiros produzidos para a

catalogação de peças/componentes por famílias de peças. Tendo conhecimento das peças que

mais se consomem é possível fazer uma previsão económica para a aquisição de uma máquina

de CNC.

8.5. Trabalho Efetuado

Durante a estadia na empresa o principal foco de trabalho foi a conceção de desenhos técnicos

de máquinas industriais. Muitos desses desenhos partiam de esboços com cotagem deficiente,

como indicado na Figura 7. 6. A Figura 8. 3 é um exemplo de um trabalho realizado na empresa.



Figura 8. 3 - Máquina de verificação têxtil

Embora a empresa não possuísse software próprio para a execução deste tipo de

trabalhos, este foi realizado no âmbito educacional para demonstrar a importância das

ferramentas CAD. Por ser possível a interação entre diferentes softwares, foi feita uma listagem

das peças produzidas através da interação das ferramentas de CAD com softwares de utilização

corrente como é o caso do Microsoft Office Excel Figura 8. 4.

Figura 8. 4 – Lista de peças em Excel

Dissertação em Engenharia Mecânica Capitulo 9|Conclusões


9. Conclusões

O aumento da capacidade produtiva de uma empresa está muitas vezes dependente de

pequenos fatores de organização que quando superados aumentam o lucro e a competitividade

da mesma no mercado. Este trabalho permitiu recolher informação que demonstra o problema de

muitas pequenas e médias empresas que trabalham no nosso país.

Este estudo permite verificar que não é só pela falta de meios (tecnológicos ou humanos) que

uma empresa pode apresentar rendimentos laborais mais baixos. O rendimento do trabalho de

qualquer empresa esta dependente da articulação dos processos de trabalho com os meios

tecnológicos existentes. O estabelecimento de pequenos procedimentos permitem gerar, muitas

vezes, grandes benefícios na contabilidade geral de uma empresa deste tipo. Como foi visto, estes

procedimentos vão desde uma melhoria dos métodos de trabalho, à gestão da informação e a

interação com o ambiente exterior à empresa. Organizar uma empresa é gerir da melhor maneira

os recursos existentes de modo a torná-los eficientes. Verificou-se que o aumento da produtividade

estava dependente da adequação e melhoria dos métodos de trabalho. Outro fator em foco foi a

capacidade de uma empresa lidar com a informação. Este tipo de empresas é “ultrapassada” no

mercado por falta de rigor no tratamento da informação porque se tratar de uma matéria

considerada desnecessária ao funcionamento da mesma. O registo e a recolha de informação é

um processo cada vez mais simples devido à informatização e pode ser feito a vários níveis e pode

ser tratada de forma a trazer vantagens à empresa. Quando se faz o registo das máquinas, peças,

ou qualquer trabalho que seja feito, conduz a uma possibilidade de aumento do mercado visto a

possibilidade de a empresa se tornar referência na elaboração de um determinado produto. A

juntar a isso a empresa pode fazer marketing dos seus serviços e com isso adquirir novos clientes

e mercados. Em qualquer ramo de atividade a informação é a chave do sucesso.

A criação ou subcontratação de serviços de apoio à produção, fundamentalmente, serviços de

CAD permitiria à empresa um avanço em relação aos concorrentes no mercado. A implementação

de práticas de engenharia nas empresas transforma e aumenta a sua capacidade de produção

adaptando-se à atualidade. Qualquer empresa na área da metalomecânica tem de ter presente

que nos dias de hoje a implementação de software CAD não é uma exigência mas uma

necessidade. Falar de CAD atualmente é referir um conjunto vasto de vantagens que começam no

desenho técnico e vão até à listagem de peças, componentes, conjuntos montados, etc. Toda uma

Capitulo 9|Conclusões Dissertação em Engenharia Mecânica


tecnologia que pode ser explorada e que mais tarde pode evoluir para um sistema CAM. Este

suporte tecnológico deve estar presente quer dentro da empresa quer por gabinetes de apoio à

engenharia. Como muitas das máquinas são desenvolvidas dentro da empresa era mais lógico e

talvez viável a criação de um gabinete especializado neste tipo de serviços com possibilidade de

desenvolvimento de novos produtos.

Em resumo, a aptidão produtiva da empresa está na capacidade de adaptação e adequação

à mudança. A ideia de mudança é em muitos casos associada a uma revolução de métodos e

processos. Pelo que foi visto neste trabalho a mudança passa tão simplesmente por uma melhoria

dos métodos de trabalho e fundamentalmente trabalhar de uma forma organizada e eficiente,

maximizando recursos e meios com o mínimo indispensável. A organização da informação foi

considerada o fator mais prioritário a ser implementado por forma a se controlar e gerir a

informação. Por último, a implementação de alguma engenharia torna-se também um fator de

relevância numa empresa deste tipo no século XXI.

Dissertação em Engenharia Mecânica Capitulo 10|Referências


10. Referências

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Dissertação em Engenharia Mecânica Anexos


Anexos

Anexos Dissertação em Engenharia Mecânica


Dissertação em Engenharia Mecânica Anexo A


Anexo A Símbolos, Abreviaturas e Vocabulário

Técnico

Anexo A Dissertação em Engenharia Mecânica


Para uma correta análise do trabalho a ser realizado numa peça deve-se, em primeiro

lugar, ler e interpretar os símbolos de maquinagem indicados pelo projetista. As informações

necessárias para a produção de peças devem ser expressas de forma concisa. Para tornar esta

informação o mais clara possível recorre-se a diagramas simples, abreviaturas, e por vezes, a

esboços em perspetiva [47].

Interpretação dos símbolos

A observação dos símbolos indica as tolerâncias de maquinagem da peça e permite

determinar o estado superficial e de qualidade geométrica que a peça final deve ter. A leitura

destes símbolos serve de guia na determinação do número de passos de maquinagem e, também,

para se definir todos os parâmetros do processo a ser utilizado.

Tabela A. 1 - Símbolos e o seu significado. [48]

Símbolo Significado

Símbolo básico. Só é utilizado quando

completado por uma indicação

Caracterização de uma superfície maquinada

sem grande detalhe

Caracteriza uma superfície onde não se pode

retirar material e indica que a superfície deve

permanecer no estado resultante de um

processo de fabrico anterior

A Tabela A. 1 indica os símbolos utilizados para definir as tolerâncias superficiais das

peças e o seu significado prático.



Tabela A. 2 - Interpretação dos símbolos. [48]

Símbolo

Significado A remoção do material é:

Facultativa Exigida Não permitida

Superfície com

Rugosidade máxima

Ra=3,2𝜇𝑚

Superfície com

Rugosidade

Máxima Ra=6,3𝜇𝑚

Mínima Ra=1,6𝜇𝑚

A Tabela A. 2 mostra a interpretação prática dos símbolos utilizados em tolerânciamento

de peças e as suas várias representações. As tolerâncias de maquinagem induzem a utilização de

máquinas-ferramentas apropriadas para a obtenção da mesma. O responsável pela elaboração da

série de maquinagem é conduzido a determinar que tipo de máquina-ferramenta se deve utilizar,

bem como o número de vezes que vai ser necessária para garantir as características inicialmente

exigidas.

Por outro lado, as tolerâncias geométricas indicam as tolerâncias de concentricidade,

paralelismo, perpendicularidade, etc. Estas determinam os elementos de referência, a associação

de superfícies e as posições relativas das superfícies elementares.



Tabela A. 3 - Tolerâncias Geométricas. [49]

Classe Característica da

tolerância Símbolos

Indicação do

Referencial

Forma

Retitude

Nunca

Planeza

Circularidade

Cilindricidade

Forma de um

contorno

Pode usar Forma de uma

superfície

Orientação

Paralelismo

Sempre

Perpendicularidade

Inclinação

Posição

Posição

Concentricidade ou

coaxialidade

Simetria

Batimento

Circular

Total

A Tabela A. 3 indica as tolerâncias geométricas utilizadas na maquinagem de peças, os

símbolos e a sua corrente utilização.

Representação espacial da peça

Pela observação do desenho técnico de uma peça não é possível, por vezes, apreciar

convenientemente a forma da peça apesar a sua “geometria” estar expressa no desenho. Quando

as peças são bastante complexas (em particular, peças moldadas ou forjadas) é útil fazer um

desenho em perspetiva como representado na Figura A. 1.



Figura A. 1 - Desenho em Perspetiva. [50]

A perspetiva sumaria, as superfícies de referência deverão estar visíveis. O tamanho é

reduzido e limitado pelas superfícies visíveis. A peça é apresentada em vista total ou em corte ou

somente por uma parte da peça (deve-se evitar o tracejado na representação das linhas

imaginarias). As superfícies de referência principais deverão estar visíveis. A perspetiva facilita a

representação das superfícies a maquinar e a escolher as superfícies de partida [47].

Abreviaturas

Como forma de complemento e de simplificação, pode-se estabelecer um conjunto de

abreviaturas para identificar um conjunto de elementos que existem numa empresa. Essas

abreviaturas podem ser:

Das máquinas-ferramentas;

Dos aparelhos standards;

Das máquinas standards;

Dos instrumentos de controlo;

Dos movimentos de maquinagem.

Estas são estabelecidas por normas internas de cada empresa e fazem parte do seu

vocabulário técnico. Assim, cada empresa pode criar as abreviaturas que melhor definam o

trabalho a ser executado e permitam uma leitura fácil por parte do operador.



Tabela A. 4 - Lista de Abreviaturas

Designação Abreviatura

Máquinas-ferramentas

Torno Vertical TV Torno Paralelo TP

Fresadora Horizontal FH Fresadora Vertical FV

Instrumentos de Controlo Paquímetro PQ Micrómetro MC

Movimentos de Maquinagem

Serrar Peça SP Fixar Peça FP

Avançar Ferramenta AF Recuar Ferramenta RF

A Tabela A. 4 exemplifica uma lista de abreviaturas que pode ser elaborada para

implementação numa empresa [47].

Vocabulário Técnico

Para que as ordens de produção dentro da fábrica sejam cumpridas é necessário estabelecer

e definir parâmetros que permitam o entendimento entre as pessoas. Assim sendo, é fundamenta

que se estabeleça um vocabulário técnico apropriado para a execução das ordem de serviço. Em

primeiro lugar, podemos definir duas categorias de trabalho:

Trabalho unitário;

Trabalho em série;

O trabalho unitário é aquele onde se executa uma peça através de operações simples de

maquinagem. O trabalho em série compreende a execução de um conjunto de peças que são

lançadas para fabrico ao mesmo tempo. As séries podem ter várias dimensões, dependo do

número de peças que se pretende produzir. As séries pequenas e médias podem ser repetidas

várias vezes, isto é, podem ser feitas novamente em intervalos de tempo regulares [51]. Um

trabalho de maquinagem em série é a obtenção de parafusos como mostra a Figura A. 2



Figura A. 2 – Maquinagem em série. [52]



Tabela 5. 2 – Nomenclatura técnica de uma oficina de construção mecânica

Nome Designação

Superfícies elementares Superfícies simples (planas, cilíndricas, cónicas) ou

especiais (superfícies helicoidais, entre outras)

Equipamento de trabalho Nome dado a todos os dispositivos de fixação de

peças

Posto de trabalho Local onde se encontra a máquina-ferramenta ou

outro material de trabalho.

Operador Trabalhador dedicado a operações de maquinagem e

de montagem de peças e componentes

Operador de Linha

Trabalhador especializado em executar trabalhos em

série, preparado e ensinado por um trabalhador

profissional.

Operador Profissional

Trabalhador com qualificação capaz de executar um

trabalho sozinho, mediante a consulta de um

desenho técnico.

Operações

Realização de uma ou mais superfícies elementares,

isoladas ou em grupo, sem ser necessário desmontar

a peça do dispositivo de fixação. (Ex. Furar, Facejar,

Desbastar)

Operação elementar É a maquinagem de uma superfície elementar

Fase

Compreende todas as operações realizadas num

posto de trabalho, com ou sem remoção da peça.

(Ex: Tornear, Fresar).

Subfase

Operações executadas nas peças, posteriores à

primeira fase de maquinagem. Estas podem ser de

maquinagem ou não, podendo assim ser necessára

a desmontagem da peça. (Ex: Limar, Retificar)

Dissertação em Engenharia Mecânica Anexo B


Anexo B Layout da empresa

Anexo B



Dissertação em Engenharia Mecânica Anexo B


Anexo C Dissertação em Engenharia Mecânica


Dissertação em Engenharia Mecânica Anexo C


Anexo C Seque ncia de Maquinagem

Anexo C Dissertação em Engenharia Mecânica


Para a execução de um trabalho de maquinagem é necessário estabelecer, para cada

peça, o conjunto de operações que deverão ser efetuadas sem ser necessário o desaperto da peça

ou, em caso de necessidade, que essa operação seja feita o mínimo de vezes possível. Estabelece-

se assim uma sequência de maquinagem. Esta determina o planeamento em cada fase e é feita

através do estudo do desenho técnico ou por analogia de um desenho de uma peça do mesmo

género. Qualquer que seja o número de peças a fabricar, é sempre necessário estabelecer uma

série de maquinagem [51]. A Figura C. 1 monstra uma peça com as respetivas cotas, tolerâncias

e com as faces numeradas.

Figura C. 1 - Peça para maquinagem. Adaptado de [53]

A Figura C. 2 exemplifica o estudo feito numa peça para identificar as operações de

desbaste e acabamento que vão ser necessárias nas peças.

Figura C. 2 – Identificação das superfícies de referência. Adaptado de [53]

Depois de se observar o desenho da peça a maquinar elabora-se uma ficha de instruções

detalhadas. Esta fixa os detalhes de execução de cada fase e determina os métodos mais

económicos de maquinagem. Através do número de faces é possível calcular os tempos

necessários para completar cada operação.

L1

L3 L2

L4 Z3 Z4

Z1

Z2

Dissertação em Engenharia Mecânica Anexo C


A Tabela C. 1 indica um método de fabrico para a peça representada na Figura C. 1. Para

compilar toda a informação cria-se um dossiê de maquinagem de forma a recolher toda a

informação sobre a peça. Assim este dossiê deve conter: o desenho técnico da peça, a folha da

série de maquinagem e a folha de instruções detalhadas [53].

Tabela C. 1 - Sequência de Maquinagem da Peça. Adaptado de [53] Plano de Fabrico

Operações

elementares

Superfície a

maquinar Referência de Fabrico Cota

Facejar 1 3 L1

Facejar 2 3 L2

Virar a Peça

Facejar 3 1 L3

Retificação 2 3 L4

vasco teixeira de freitasrepositorium.sdum.uminho.pt/bitstream/1822/34470/1...o estudo começa com...

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