Processo para obtenção de um eixo perfilado executado em torno paralelo

Universidade Gama Filho Engenharia de Processos Processo para obtenção de um eixo perfilado executado em torno paralelo Autor: Jorge Fernando de Figueiredo Paulino Trabalho publicado no site http://www.ebah.com.br/ no dia 01/06/09 1 - Introdução Torno Mecânico tornou-se uma das máquinas ferramentas mais importante na Indústria Metalurgica por sua versatilidade e qualidade das peças obtidas por este equipamento, com ele podemos usinar peças de forma geométrica obtida por revolução, possibilita a transformação do material em estado bruto, em peças que podem ter seções circulares, e quaisquer combinações destas seções. Através do torno confeccionamos eixos, polias, pinos, e qualquer tipo possível e imaginável de roscas, peças cilíndricas internas e externas, além de cones, esferas e os mais diversos e estranhos formatos. Com o acoplamento de diversos acessórios, alguns mais comuns, outros menos, o torno mecânico pode ainda desempenhar as funções de outras máquinas ferramentas, como fresadora, plaina, retífica ou furadeira. 2 - Componentes básicos de um torno mecânico. Para executar a construção de diversos projetos de usinagem são necessárias diversas formas de tornear, muitas vezes um único projeto necessita de tantas operações que a própria descrição do processo torna-se complicado para o entendimento do operador. Temos a seguir uma breve descrição de alguns tipos de operações possíveis: 2.1 – Desbaste 1º - Prenda e centre a peça na placa universal de 3 castanhas. Deixe para fora da placa um comprimento maior do que a parte a ser usinada. 2º - Prenda a ferramenta de desbastar no porta ferramenta e verifique: a – O balanço “b” da figura deverá ser o menor possível; b – A altura da aresta cortante da ferramenta deverá ficar na altura do centro da peça. Para acertar essa altura, toma-se como referência a contra-ponta. 3º - Marque o comprimento a ser torneado usando a haste de profundidade do paquímetro. Para a marcação, afaste o instrumento usado, ligue o torno e aproxime a ferramenta até que ela faça um risco que vai servir de referência durante o torneamento. 4º - Aproxime a ferramenta até tomar contato com o material. 5º - Desloque a ferramenta para a direita e tome referência no anel graduado, marcando o ponto zero. 6º - Avance mais ou menos 1 mm. e torneie 3 mm. no comprimento da peça, com avanço manual. 7º - Desloque a ferramenta para a direita, para o torno e tome a medida. Observação: Determine quanto ainda pode tirar no material. 8º - Dê passes em todo o comprimento até que o diâmetro fique na medida deseja da e pare o torno. No fim de cada passe, afaste ou recue a ferramenta e volte com ela ao ponto de partida para iniciar novo passe. Nota: A – Atenção para o sentido de giro da manivela quando afastar a ferramenta; B – Não abandone o torno e nem desvie a atenção enquanto ela estiver em movimento; C – Cuido com os cavacos quentes e cortantes; D – Não use mangas compridas, pois são muito perigosas para trabalhar no torno. 2.2 – Faceamento A operação de facear externa normalmente é feita antes de se fazer qualquer outra ponderação na peça, serve para preparar uma face de referência, a fim de se poder marcar um comprimento ou ainda, para permitir furação sem o desvio da broca. 1º - Prenda a peça na placa. 2º - Fixe a ferramenta de facear adequada. 3º - Ligue o torno, aproxime com cuidado a ferramenta no ponto mais saliente da peça e fixe o carro principal. 4º - Desloque a ferramenta para o centro da peça, avance meio milímetro no carro longitudinal e corte do centro para fora da peça. 5º - Repita a 4ª fase até que a face da peça fique completamente lisa. Observações: a - Verifique se a peça deve ser faceada nos dois lados e divida o material excedente pelas duas faces; b - Faça o movimento das mãos lento e uniforme, para obter uma superfície bem acabada. Habitue-se a trocar de mão sem parar o deslocamento da ferramenta; c - O último passe, sempre deve ser bem fino, de 1 a 2 décimos de milímetros; d - Sempre que puder, faceie usando o avanço automático do carro transversal. Precaução Não deixe a ferramenta avançar além do centro da peça, (face plana sem furo), pois isto prejudica o corte e pode quebrar a ponta da ferramenta. 2.3 – Sangramento A operação de sangrar no torno é muito usado pelo torneiro na abertura de canais e no corte de peças. A ferramenta usada nessa operação é denominada, ferramenta de SANGRAR ou BEDAME. 2.3.1 - Operação cortar 1º - Prenda a peça. Se usar placa universal, introduza a peça o máximo possível, de forma que o canal a ser feito fique próximo das castanhas, a fim de evitar que a peça flexione. 2º - Marque limites do canal de corte, usando uma ferramenta de ponta e o paquímetro. 3º - Prenda o Bedame observando a altura e o alinhamento. O balanço “b” deverá ser o menor possível. 4º - Localize o Bedame entre as marcas limites do canal de corte e fixe o carro principal. 5º - Avance o Bedame até tocar no material. 6º - Sangre, formando o canal, avançando o Bedame de décimo em décimo de milímetro, cortando num extremo do canal próximo à marca limite. Observação: Caso o esforço seja muito grande, vá deslocando ligeiramente o Bedame no sentido lateral de modo que o canal fique um pouco mais largo e ele possa penetrar livremente. Desloque a ferramenta com a manivela do carro principal. 2.4 - Rosqueamento Um sistema de roscas é uma padronização de normas indispensáveis para a construção das mesmas. Assim, a padronização de um determinado sistema prevê o diâmetro do parafuso, o passo em milímetros o número de fios por polegada, o seu perfil, a profundidade do filete enfim, todas as características necessárias. Desse modo, podemos construir qualquer peça rosqueada. Para que possamos Ter uma idéia mais precisa da importância dos sistemas de roscado, bastará lembramos que dois parafusos com os mesmo diâmetro externo, mesmo número de fios por polegada e mesmo perfil, (triangular), são diferentes em virtude de um Ter sido construído pelo sistema internacional e o outro pelo sistema inglês. Sob o ponto de vista geral, a padronização de roscas tem que atender as exigências da técnica construtiva moderna, tendente cada vez mais para a especialização, o que exige, em certos, condições muito especiais. Essas exigências obedecem aos seguintes requisitos fundamentais: 1º - A forma de reação do fio deve ser tal que simplifique a forma da ferramenta; 2º - A ponta da ferramenta não deve ter ângulo muito agudo, que possa ferir a mão do torneiro; 3º - As arestas do fio da rosca não devem ser vivas que possam ferir as mãos do torneiro ou de outros mecânicos que irão utilizar essas roscas; 4º - O fio deve ter resistência suficiente e uniformidade de ação entre os seus flancos e os seus vãos correspondentes na porca. 2.5 - Recartilhamento Pelo emprego de uma ferramenta chamada recartilha, obtém-se no torno a superfície com serrilhado desejado. Essa ferramenta executa na superfície da peça uma série de estrias ou sulcos paralelos ou cruzados. As recartilhar, que dão nome ao conjunto da ferramenta, são roletes de aço temperado, extremamente duros e que possuem uma série de dentes e estrias que penetram, mediante grande pressão, no material da peça. A superfície estriada resultante recebe o nome de recartilhado. O recartilhado é uma operação que demanda grande pressão no contato entre a ferramenta e a superfície da peça, por isso, exige cuidados como: · Dosar a pressão e executar vários passes para que as peças de pouca resistência não se deformem; · Centralizar a peça corretamente na placa; · Certificar-se de que os furos de centro e a ponta ou a contra ponta não estão deformadas, para que a peça não gire excentricamente. 2.6 - Torneamento cilíndrico O torneamento cilíndrico é uma das operações básicas do torneiro mecânico. Trata-se de uma operação muito executada em quase todos os trabalhos de tornearia. A maneira mais simples de ser efetuada é quando a peça está presa na placa universal ou na de castanhas independente. Para abrir uma rosca ou para ajustar um eixo num mancal, etc., faz-se o torneamento cilíndrico. 2.7 - Torneamento cônico O torneamento de peças cônicas, externas ou internas, é uma operação muito comum na indústria metal-mecanica para fazer isso, o torneiro tem três técnicas a sua disposição: ele pode usar a inclinação do carro superior, o desalinhamento da contra ponta ou um aparelho conificador. A inclinação do carro superior é usada para tornear peças cônicas de pequeno comprimento, inclina-se o carro superior da espera de modo a fazer a ferramenta avançar manualmente ao longo da linha que produz o corte no ângulo de inclinação desejado. 2.7.1 - Elementos do cone São os seguintes os elementos de um cone: - Diâmetro maior (D); - Diâmetro menos (d); - Comprimento do cone (C); - E o ângulo formado pela geratriz com o seu eixo geométrico (a). A conexidade pode ser fixada: 1º - Pelo ângulo a em graus; 2º - Ou pela porcentagem de conexidade. Podemos calcular a porcentagem de conexidade pela seguinte fórmula: D = diâmetro maior do cone; d = diâmetro menor do cone; C = comprimento do cone. %=(D - d) / C 2.8 - Furação Quando é preciso furar peças cilíndricas, as dificuldades aparecem. Embora seja possível furar uma peça cilíndrica com a furadeira, isso requer dispositivos especiais de fixação, além do fato de ser difícil estabelecer seu centro para fazer o furo. O torno aparece, então, como o equipamento ideal para abrir furos centrados em peças cilíndricas, não só para obtenção do próprio furo, mas também como uma operação intermediária para realizar outras. Aí, o torno só dá furo. 2.8.1 - Furo de centro Ao tornear uma peça que deve ser apoiada entre a ponta e a contra ponta, é necessário fazer dois furos de centros nos dois topos do material. Os furos de centro são furos de forma cônica, aos quais se adaptam os contes da ponta e da contra ponta do torno. O mais comum dos furos de centro é o centro simples, como vemos na figura acima. Este furo é de entrada cônica de 60º, existindo na parte da rente do cone outro furo cilíndrico. Na parte de entrada de forma tronco cônica adapta-se a ponta ou a contra ponta do torno, cujos cones são de 60º. O furo cilíndrico permite que fique livre o extremo da ponta ou da contra ponta, e é, ao mesmo tempo, um pequeno depósito de lubrificante para essas partes em contato com a peça. Um outro tipo de furo de centro é o chamado de centro protegido. Além das partes cônicas e cilíndricas de um furo de centro comum, este centro possui uma entrada escareada a 120º. Este escareado na entrada do furo de centro protegido tem a função de proteger a parte cônica contra choques que possam produzir deformações ou rebarbas capazes de prejudicarem o rigor da centrassem. O cone de centro e o cone da ponta devem Ter o mesmo ângulo (60º) para permitir um ajuste exato da ponta e da contra ponta. Se isto não acontecer, a peça girará mal guiada e o torneamento será defeituoso. Ademais, a ponta e a contra ponta se desgastam mais rapidamente se a centrassem não for correta. Quando é necessário tornear, prendendo a peça num extremo da placa e apoiando o outro extremo na contra ponta, também se faz o furo de centro, na face desse outro topo, para a adaptação da contra ponta. 2.8.2 - Brocas de centrar Para se fazer furos de centros nas peças a tornear, usam-se uma broca especial chamada “BROCA DE CENTRAR”. Os tipos de brocas de centrar mais comuns são indicadas a seguir: O material da broca de centrar comum é de aço carbono e a broca de centrar com chanfro de proteção são de aço rápido. Devido a sua forma, ao fazer o furo de centros são adotadas em proporção com os diâmetros das peças. A tabela de centrar apresenta dados práticos. 2.8.3 - Furando com o torno O torno permite a execução de furos para: a) Abrir furos de forma e dimensões determinadas, chamados de furos de centro, em materiais que precisam ser trabalhados entre duas pontas ou entre a placa e a ponta. Esse tipo de furo também é um passo prévio para se fazer um furo com broca comum. b) Fazer um furo cilíndrico por deslocamento de uma broca montada no cabeçote e com o material em rotação. É um furo de preparação do material para operações posteriores de alargamento, torneamento e roscamento internos. c) Fazer uma superfície cilíndrica interna, passante ou não, pela ação de uma ferramenta deslocada paralelamente ao eixo do torno. Essa operação é conhecida também como broqueamento. Com ela, obtêm-se furos cilíndricos com diâmetros exatos em buchas, polias, engrenagens e outras peças. 2.9 - Perfilamento Muitas vezes no torno, precisamos dar às peças uma forma variada mas regular, cujo perfil, formado por retas ou curvas, seja simétrico em relação ao eixo geométrico da peça. Esta operação é usada para tornear um sólido de revolução perfilado. Este tipo de operação pode ser feito no torno mecânico, como ilustra a figura abaixo, por movimento combinados de avanços transversais e longitudinais da ferramenta. Entretanto, este trabalho é difícil, exigindo muita prática, redobrados cuidados e freqüentes controles da forma por meio de moldes ou modelos chamados gabaritos. Esta operação para uma só peça ainda serve; entretanto, para o torneamento de várias peças, em série, esta é uma operação imprópria, capaz de produzir, apesar dos cuidados, variações de formas e de medidas, além de exigir longo tempo de torneamento. No torneamento de sólidos de revolução de perfil variado é melhor o uso de ferramentas cujas arestas de corte tenham as mesmas formas a dar à peça, desde que a linha de corte, ou melhor, o perímetro não seja muito grande, pois nesse caso há muita trepidação o que prejudica o acabamento, podendo quebrar a ferramenta e danificar a peça. Essas ferramentas de forma ou de perfilar permitem assim, a execução de sulcos meia-cana, abaulamento de topos, arredondamento de arestas, superfícies esféricas, conforme o contorno que for dado às arestas cortantes, conforme ilustram as figuras acima e as figuras a seguir. Para qualquer operação de perfilar é aconselhável um desbaste prévio, com ferramentas comuns, que dê à peça uma forma aproximada da que se deseja obter. 2.10 - Acabamento Para dar o acabamento numa peça, a primeira fase é substituir a ferramenta de desbastar pela de alisar ou de bico redodo. Verifique se a ponta está bem arredondada e a aresta cortante bem afiada. Se necessário, retoque a mesma no esmeril. Aproxime a ferramenta até tomar contato com a peça e dê um passe na extremidade. Pare o torno e verifique a medida; se necessário, use o micrômetro. Calcule ainda quanto deve tirar, regule a ferramenta até atingir a medida desejada, ligue o torno e complete o torneamento com avanço automático, se o torno possuir. Observação: A–Se usar fluído de corte, não deixe que se interrompa o jato; B–Sempre use óculos de proteção ao trabalhar no torno; C–Ao trabalhar com ferro fundido, proteja, limpe e lubrifique as guias do torno constantemente 3- Tipos de Tornos 3.1 - Torno Horizontal Estas máquinas são as mais importantes e mais utilizadas na Indústria Metalurgica, pelo desenvolvimento do torno mecânico, a humanidade adquiriu as máquinas necessárias ao seu crescimento tecnológico, desde a medicina até a indústria espacial. 3.2 - Torno Vertical Estas máquinas surgiram com a necessidade de tornear elementos de grande diâmetro, porém de pouca espessura, como os anéis das turbinas, grandes volantes e polias, rodas dentadas e outros, os quais, pelo peso, podem ser melhores posicionados sobre uma plataforma horizontal, como um carrossel, em vez de usar uma placa vertical. 3.3 - Torno Revólver Dotado de um carro longitudinal e de um segundo carro com um castelo giratório portas-ferramenta de seis posições. Este castelo tem a possibilidade de rodar de um sexto de giro, apresentando uma nova ferramenta toda vez que o carro recuar para a direita. Assim é possível, repetir seguidamente, como se quer nas usinagens em série, um ciclo pré-estabelecido de operações elementares. 3.4 - Torno CNC A introdução do CNC (Computer Numeric Control ou em Português Controle Numérico Computadorizado) na indústria mudou radicalmente os processos industriais, curvas são facilmente cortadas, complexas estruturas em 3 dimensões tornam-se relativamente fáceis de produzir e o número de passos no processo com intervenção de operadores humanos é drasticamente reduzido. O CNC reduziu também o número de erros humanos (o que aumenta a qualidade dos produtos e diminui o retrabalho e o desperdício), agilizou as linhas de montagens e tornou-as mais flexíveis, pois a mesma linha de montagens pode agora ser adaptada para produzir outro produto num tempo muito mais curto do que com os processos tradicionais de produção. Neste tipo de torno podem ser executadas usinagens de pequena ou de média série, de elementos tirados diretamente de barras, ou previamente estampados ou fundidos. Nos dias atuais esse tipo de torno é mais usado para trabalhos de ferramentaria, produção, manutenção e ensino. 4 - Principais esforços na confecção das peças Um dos maiores problemas na utilização dos tornos Mecânicos é a precisão no cálculo e determinação dos esforços envolvidos na operação de torneamento devido ao elevado número de variáveis existentes no processo. Devido a este fato, tenta-se reduzir os cálculos simplesmente desconsiderando variáveis que possuem pouca influência na determinação do esforço de corte. 4.1 - Força axial A força axial [Fa] deverá ser vencida pelo avanço no processo de torneamento. possui pouca influência na soma total dos esforços. 4.2 - Força radial Esta força também possui pouca influência no processo de torneamento, como a força axial e se opõe ao movimento da ferramenta em direção à peça. 4.3 - Força principal É Força principal de corte na direção tangencial Fp é a força mais importante pois é esta força que arranca mais cavaco do material durante o processo de usinagem. 4.4 - Força total de corte É a força necessária para realizar a operação de torneamento, é obtida pela soma vetorial das três forças envolvidas; Força axial Fa, Força radial Fr e Força principal. 5 - Projeto de Construção da Peça no Laboratório em conformidade com as dimensões pré-estabelecidas. Para a construção da peça se faz necessário observar aspectos que possam interferir na execução do projeto. 5.1 - Descrição do processo de obtenção de uma peça (eixo perfilado) executado em torno paralelo universal 5.1.1 – Aspectos Construtivos Parametros da geometria a ser construída Acabamento superficial Dimensões Tolerâncias aceitas nas especificações do projeto. 5.1.2 - Ferramental Necessário 1- Ferramenta Monocortante para Faceamento 2- Ferramenta Monocortante para Desbaste, e Alisamentos 3- Bedame 4- Monocortante para Rosca Métrica 5- Broca de Centro sem proteção 6- Recartilhador 5.1.3 - Acessórios 1- Suportes 2- Mandril 3- Centro Rotativo 4- Paquímetro 5- Óculos de proteção 6- Escartilhão 7- Compasso e Escala 5.1.4 – Desenho da peça e detalhes construtivos 5.1.5 - Exemplo de um Roteiro de Execução 01 - fixar a peça no (lado A), facear a peça e fazer um furo de centro pelo (lado B) ; 02 - fixar a peça no (lado B), facear a peça no comprimento de 94,9mm e fazer um furo de centro pelo (lado B); 03 - desbastar 25,4 mm para 22,0mm no comprimento de 69,0 mm; 04 - desbastar 25,4 mm para 25,0mm; 05 - recartilhar no 25,0mm, no comprimento de 25,0 mm; 06 - fazer chanfra 1 x 45º; 07 - encostar e fixar centro rotativo (lado B); 08 - desbastar 22,0 mm para 16,0mm no comprimento de 44,0mm 09 - alisar 16,0 mm para 12,00mm no comprimento de 14,0mm 10 - colocar no comprimento de 15,0mm , 30,0mm e 24,9mm 11 - rebaixar 16,0 mm para 12,0 mm no comprimento de 5,0 mm 12 - fazer conexidade no comprimento de 24,9 mm 13 - abrir rosca de M 16 x 2 14 - fazer chanfro 1 x 45º BIBLIOGRAFIA Nova Mecânica Industrial – Torneiro Mecânico; vol.5, Edições Fortaleza FREIRE, José de Mendonça. Tecnologia do corte. Rio de Janeiro, Livros Técnicos e Científicos, 1977 YOSHIDA, Américo. Máquinas Operatrizes. L’Oren Editora e Distribuidora de Livros LTDA, São Paulo, SP, 1979 http://www.lmp.ufsc.br/disciplinas/emc5240/Aula-10-U-2007-1-Forcas.pdf