TORNEARIA. Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc.

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1 TORNEARIA Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc.

2 Definições de torneamento n = RPM (rotações por minuto) v c = Velocidade de corte (metros por minuto) D c = Diâmetro da peça (milímetro) a p = Profundidade de corte (milímetro)

3 Definição dos termos v c = Velocidade de corte (m/min.) v c n a p = Profundidade de corte (mm) a p n = Velocidade do fuso (rpm) f n F n = Avanço (mm/rot.)

4 Cálculo dos dados de corte Circunferência = x diâmetro = 3.14 (aprox. = 3) D mm Diâmetro = 300 mm (3 x 100) D 1 50 mm Diâmetro = 150 mm (3 x 50)

5 RPM (n) da Velocidade de Corte (v c ) Cálculo dos dados de corte Fornecida v c = 400 m/min D c = 100 mm n = n = v c x 1000 x Dc 400 x x 100 = 1275 rot/min

6 Como os parâmetros dos dados de corte afetam a vida útil da ferramenta? Efeito na vida útil da ferramenta Utilize o potencial de a p - para reduzir o número de f n cortes - para melhorar o tempo de corte v c - para melhor a vida útil da ferramenta a p -pouco efeito na vida útil da ferramenta f n -menos efeito na vida útil da ferramenta do que vc v c -amplo efeito na vida útil da ferramenta Ajuste vc para obter melhor economia

7 Efeitos da velocidade de corte (v c ) O fator isolado mais determinante da vida útil da ferramenta Muito baixa Aresta postiça. Microlascas na aresta. Não econômico. Muito alta Desgaste rápido de flanco. Acabamento insatisfatório. Processo rápido de formação de crateras. Deformação plástica.

8 Efeitos da faixa de avanço (f n ) Muito leve Formação de cavacos em fitas. Não econômico. Muito pesado Perda de controle dos cavacos. Acabamento superficial insatisfatório. Formação de crateras - deformação plástica. Alto consumo de potência. Solda dos cavacos. Martelamento dos cavacos.

9 Efeitos da profundidade de corte (a p ) Muito pequena Perda de controle dos cavacos. Vibrações. Calor excessivo. Não econômico. Muito profunda Alto consumo de potência. Quebra da pastilha. Aumento das forças de corte.

10 Ângulo de folga - ângulo de posição (κ r ) Ângulo de folga -5 graus Ângulo de posição 95 graus ANSI ISO

11 Efeito do ângulo de posição nas forças de corte radial F f = axial F f = axial Fcn = radial Fcn = radial

12 Características/Benefício s: Ângulo de posição pequeno Forças de corte em direção ao mandril. Gira contra um canto a 90 graus. Forças de corte mais altas na entrada e na saída. Tendência para o desgaste tipo entalhe em HRSA e materiais endurecidos.

13 Recursos/Benefícios: Ângulo de posição grande Produz um cavaco mais fino. Aumento da produtividade. Desgaste reduzido do entalhe. Não pode girar contra um canto a 90 graus. As forças são direcionadas axial e radialmente. Tendências à vibrações.

14 Formato da pastilha Formato de pastilha grande Aresta de corte mais robusta. Faixas de avanço mais altas. Aumento das forças de corte. Aumento das vibrações. Formato de pastilha pequena Aumento da acessibiliadade. Diminuição da vibração. Diminuição das forças de corte. Aresta de corte mais fraca.

15 Seleção do tamanho da pastilha a p κ r l a l l a = aresta de corte efetiva l = Comprimento da aresta de corte

16 Efeito do raio de ponta r = 0.2 r = 0.8 r = 1.6 Raio de ponta pequeno Ideal para profundidade de corte pequena. Redução de vibrações. Quebra da pastilha. Raio de ponta grande Faixas de avanço pesado. Profundidades do corte grandes. Grande segurança da aresta. Aumento das pressões radiais. Nota: Como regra geral, a profundidade de corte não deve ser menor que 2/3 do raio de ponta.

17 Acabamento superficial: pastilhas negativas T-Max P R máx = f n 2 x x r Acabamento, m superficial Raio de ponta da pastilha, mm Ra Rt a p r f n Em uma operação de torneamento, o acabamento superficial é uma função do raio de ponta e do avanço por rotação.

18 Acabamento superficial: pastilhas positivas CoroTurn 107 R máx = f n 2 x x r Acabamento, m superficial Raio de ponta da pastilha, mm Ra Rt a p r f n Em uma operação de torneamento, acabamento superficial é uma função do raio de ponta e do avanço por rotação. Página A376

19 Torneamento com altos avanços e pastilhas Wiper Pastilha tradicional Pastilha Wiper Metade do Ra, mesmo avanço Pastilha Wiper Duas vezes o avanço, mesmo Ra

20 Efeito das forças de corte no torneamento interno F r F r Força tangencial F r força a ferramenta para baixo e para fora da linha de centro. F t F t Força radial F t tentará empurrar a ferramenta para longe da peça.

21 Fatores de torneamento interno Geometria da ferramenta. Escoamento dos cavacos. Exigências da ferramenta.

22 Geometria da ferramenta Ângulo de posição Próximo a 90 Menos força na direção radial = Menos deflexão

23 Geometria da ferramenta: Geometria da pastilha Negativo Positivo Geometrias positivas geram menos forças de corte.

24 Geometria da ferramenta: Raio de ponta Profundidade de corte - pelo menos o raio de ponta Menos força na direção radial = Menos deflexão

25 Exigências da ferramenta Fixação Contato máximo entre a ferramenta e o porta-ferramenta (desenho, tolerância dimensional) Comprimento de fixação 3 a 4 vezes o diâmetro da barra (para equilibrar as forças de corte) Força e estabilidade do suporte DH7 Ra 32

26 Fatores que afetam as tendências à vibrações Tendência a vibrações aumentam para a direita r mm ER GC VB

27 Exigência de potência para pastilhas T-Max P e CoroTurn 107 Pastilhas T-MAX P Usinagem Média/Desbaste Pastilhas CoroTurn 107 Usinagem de desbaste a p x f n (profundidade de corte x avanço)

28 CoroCut Ranhuramento e Torneamento GM para ranhuramento geral Médio GF para ranhuramento de precisão Tolerância da largura +/-0.02 mm Para ranhuramento e torneamento longitudinal com baixos avanços. -GF -GM -TM -TF Avanço radial Largura da pastilha (l a ), 3.0 mm TF e TM para torneamento longitudinal e ranhuramento. TF projetada com a tecnologia Wiper para acabamento superficial na lateral da ranhura. = Desenho Wiper oferece acabamento superficial superior = Valor inicial recomendado Avanço (f n ), mm/r

29 CoroCut Desenho com quebra-cavaco - geometrias para ranhuramento B Aresta de corte positiva e viva para boa quebra de cavacos com baixos avanços e baixas forças de corte. C GF GM Seção C-C GF GM Seção B-B Seção B-B: o formador de cavacos torna a largura do cavaco menor do que a largura da pastilha. = Área de quebra de cavaco A distância da aresta de corte para a área de quebra de cavacos indica o avanço recomendado. Fase negativa proporciona uma aresta de corte mais robusta.

30 CoroCut Desenho com quebra-cavaco - geometrias para torneamento B Aresta positiva e com corte vivo para boa quebra de cavacos com baixos avanços e baixas forças de cortes C TF TM Seção B-B Seção C-C = Área de quebra de cavaco A distância da aresta de corte para a área de quebra de cavacos indica o avanço recomendado. TF TM Seção B-B: o formador de cavacos torna a largura do cavaco menor do que a largura da pastilhas. Área de quebra de cavacos para torneamento longitudinal. Fase neutra proporciona uma aresta de corte mais robusta.

31 CoroCut Diferentes métodos de ranhuramento Ranhuramento de corte único Ranhuramento múltiplo Torneamento em mergulho Usinagem em rampa Ranhuramento de corte único Acabamento do fundo e das laterais Ranhuramento múltiplo Operação de torneamento em mergulho Operação de usinagem em rampa

32 CoroCut Ranhuramento de corte único Corte reto para larguras de até 8 mm. A programação de chanfros pode ser um método. Para produtividade, pastilhas Tailor Made podem ser projetadas para a dimensão real, veja a figura B.

33 CoroCut Ranhuramento múltiplo Para ranhuras que tenham largura menor do que profundidade. Use usinagem de canais em cheio e o método de remoção de anéis. Largura do anel x largura das pastilhas. A geometria GF é a primeira escolha. Deve ser sempre seguido de um corte de acabamento. Operações de ranhuramento múltiplo Cortes 1, 2 e 3 produzem canais em cheio. São usados a frente e o canto das pastilhas. Cortes 4 e 5 removem os anéis. Os cantos não são usados. Oferece um desgaste homogêneo e melhor vida útil da ferramenta.

34 CoroCut Torneamento em mergulho e usinagem em rampa O torneamento em mergulho e em rampa devem ser usados quando a largura da ranhura for maior do que a profundidade. Usinagem em rampa para evitar vibrações e minimizar as forças radiais quando fizer a usinagem de peças mais longas e finas. Dobre o número de cortes. As geometrias TF e TM são ideais - projetadas para avanços axiais e radiais. Operação de torneamento em mergulho Operação de usinagem em rampa A profundidade axial máxima não deve exceder 0.75 x a largura da pastilha. Para fundo plano e melhor lateral da ranhura, siga o método à direita. Ao retrair a pastilha ou quando o avanço for interrompido, a vibração é reduzida. 1. Avanço interno radial para a profundidade necessária de +0.2 mm. (máx 0.75 x largura da pastilha) 2. Retraia radialmente 0.2 mm. 3. Gire axialmente para a posição do canto oposto. 4. Retraia radialmente 0.5 mm.

35 Torneamento em mergulho Força de corte criando deflexão da lâmina f n Alivie as forças de corte antes de alterar a direção do avanço a fim de reduzir as vibrações. Parar o avanço nos cantos também evita vibrações Aumentar a vida útil da ferramenta do suporte e da pastilha proporciona um processo mais seguro. Máxima a p = 0.75 x largura da pastilha previne deflexão excessiva da lâmina.

36 CoroCut Acabamento superficial/efeitos Wiper Comparação de acabamento superficial Acabamento superficial, Ra Comparação entre CoroCut (A) e ferramentas para torneamento convencionais (B). Geometrias TF, TM e GF são projetadas para torneamento longitudinal. Efeito Wiper é uma flexão do portaferramenta e da pastilha. Força de corte (a p e avanço) gera flexão e qualidade superficial. Resultados Pode ser gerado valor Ra abaixo de 0.5. A escolha da força correta pode oferecer um Ra abaixo de 0.2. A qualidade gerada é muito alta. Avanço, mm/r

37 CoroCut Ranhuramento/Efeito Wiper Acabamento superficial com os efeitos CoroCut Wiper Surface Finish Achieved with material = EN 16 T speed = 180 metres Product ap fn vc CNMG PM 1 0,2 180 CNMG W M 1 0,4 180 CNMG PF 0,5 0, CNMG W F 0,5 0, Finish Ra 2,06 1,16 1,78 0,74 Product ap fn vc Finish Ra N123J TF 1,5 0, ,36 N123J TF 1,5 0, ,43 N123J TF 1,5 0, ,59 N123J TF 1,5 0, ,73

38 Q-Cut Para usinagem interna e ranhuramento frontal de diâmetros pequenos Solução de 1 aresta. Larguras 2-8 mm. Geometria 4G/7G e 7P. Para usinagem interna, (diâm mm). Para ranhuramento frontal de curvas menores. Diâmetro do primeiro corte mm. Deve ser usado somente com portaferramentas e barras

39 CoroCut Ranhuramento interno Os mesmos métodos a serem usados para ranhuramento externo. Problemas comuns são vibração e escoamento de cavacos. Use o set-up mais estável possível. Use barras antivibratórias juntamente com lâminas CoroCut-SL para balanços de até 7xD. Para o menor diâmetro do furo (< 25 mm) use o sistema Q-Cut

40 CoroCut Ranhuramento interno Para reduzir as vibrações, use ranhuramento múltiplo ou torneamento em mergulho com uma pastilha estreita para uma ranhura larga. Para melhor escoamento de cavacos, comece no fundo do furo e faça a usinagem para fora. Para obter o melhor escoamento dos cavacos: Inicie no fundo do furo e faça a usinagem de volta para cima em direção à parte frontal do furo. Torneamento em mergulho/usinagem em rampa. Use pastilhas versão direita ou esquerda para direcionar os cavacos durante o desbaste.

41 CoroCut Ranhuramento frontal -RO A ferramenta deve ter o diâmetro curvo correto de acordo com o primeiro corte. Escolha curva A ou B conforme a figura. A curva B disponível como ferramentas standard sólidas em variações de 0 e 90 graus. O ranhuramento raso é a alternativa perfeita para profundidades de ranhuramento até 4.5 mm. Suporte RF/LF Suporte RG/LG

42 CoroCut Ranhuramento frontal Controle de cavacos A diferença principal entre ranhuramento axial e radial é o primeiro corte. A quebra de cavacos resultará em entupimento no canal e quebra da pastilha/ferramenta. Um cavaco longo e contínuo é necessário para o primeiro corte. Pode ser encurtado com microparadas (Dwelling). Para todas as demais operações, aplicam-se as mesmas regras do ranhuramento standard. Comece pelo diâmetro externo e siga em direção ao centro. Geometrias TF, CM, RM, RO, 7G e 7P são otimizadas para ranhuramento frontal

43 CoroCut Perfilamento -RO -RM -RE Formato redondo para perfis complicados. -RS -AM Geometrias dedicadas RM, RO e AM. Forças de corte devem ser direcionadas para o porta-ferramenta. Avanço radial Largura da pastilha (l a ), 6.0 mm = Valor inicial recomendado Avanço (f n ), mm/r Ponta CBN RE para perfilamento de peça endurecidas. Ponta PCD RS para acabamento em alumínio.

44 CoroCut desenho com quebra-cavaco - pastilhas para perfilamento Aresta de corte positiva e viva para boa quebra de cavacos com baixos avanços e baixas forças de corte. A = área de quebra de cavacos A distância a partir da aresta de corte para a área de quebra de cavacos indica o avanço recomendado. Nota: A geometria AM é extremamente viva e positiva e deve ser usada somente se o material não for ferro, como alumínio, cobre e latão etc. Seção A-A AM RM RO Fase negativa proporciona uma aresta de corte mais robusta.

45 CoroCut Perfilamento O raio da pastilha deve ser menor do que o raio da ranhura para evitar retração e vibrações. Raio de pastilha > raio da peça Não recomendado Raio de pastilha < raio da peça Recomendado Se o mesmo raio for usado, microparadas (dwelling) podem ser efetivas para tornar os cavacos mais curtos e evitar vibrações. f n1 = cortes paralelos espessura máx. de cavacos: mm f n2 = raio de mergulho espessura máx. de cavacos: 50%

46 CoroCut - Opções de ferramentas Dois métodos de fixação Fixação por parafuso para fixação estável e segura especialmente para operações de torneamento/ perfilamento e ranhuramento frontal. 2. Fixação por mola para acessibilidade em áreas muito estreitas como nas operações de corte. Troca fácil e rápida com uma chave excêntrica.

47 CoroCut - Opções de ferramentas Lâminas e porta-lâminas Para operações de ranhuramento profundo e cortes. Montadas na máquina em um portalâmina separado. Variações no tamanho da haste ou Coromant Capto. Use adaptador separado para o líquido de refrigeração. Máx a r Para evitar vibrações, ajuste o balanço a r para que seja o mais curto possível. Máx a r é de 55 mm Escolha uma pastilha com 2 arestas que tenha a r maior do que a profundidade de corte. Se não for possível, use uma pastilha com uma aresta.

48 CoroCut - Opções de ferramentas Ao usar uma lâmina reforçada, a profundidade de corte depende do diâmetro da peça, veja os diagramas. Lâmina reforçada CoroCut - 21 lâminas são 3 positivo no tip seat.

49 CoroCut - Opções de ferramentas Para minimizar o risco de vibrações e deflexão, selecione: Porta-ferramenta com balanço mais curto possível. Versão curta Versão longa Suporte para usinagem de peças pequenas Tam. assen- D E F G H J K L to da pastilha Larguras da pastilha, mm Tamanho do assento da pastilha deve corresponder à pastilha e ao porta-ferramenta Porta-ferramenta com tamanho máximo da haste. Porta-ferramenta com largura máxima da lâmina (o maior tamanho de assento da pastilha).

50 CoroCut - Opções de ferramentas Suporte Universal para ranhuramento frontal e raso: Ranhuramento frontal e profundidades rasas. Ranhuramento externo quando o cliente usa muitas larguras. Para pastilhas TM quando forem usinados perfis exclusivos. Tam.assento Tam.assento Prof. máx de corte. do suporte da pastilha a r mm G E, F, G 3.5 K H, J, K 4.5

51 CoroCut - Opções de ferramentas Todas as barras com canais para refrigeração interna Use o balanço mais curto possível. Barra para perfilamento Barra diâm mm abrangendo furo mín. a partir de 25 mm. Barra diâm são cilíndricas e têm desenho tipo trilho para fácil fixação. Barra diâm mm possuem planos. Barra para perfilamento de RAX/LAX (20 graus). Disponível diâm. 40. Use buchas EasyFix para melhor set-up. Aplique quantidade grande de líquido de refrigeração para escoamento dos cavacos e para evitar quebras.

52 CoroCut - Opções de ferramentas/ajustes O porta-ferramenta deve ser montado com 90 graus da linha de centro. Ter superfícies perpendiculares, evita marcas de riscos e vibrações. Altura de centro correta. Aplique líquido de refrigeração diretamente na ranhura.

53 Ferramentas para torneamento - Suportes

54 Produtos para torneamento externo No torneamento, a peça gira em uma determinada velocidade (RPM). A ferramenta, na maioria das vezes, fica estacionária. Os tipos de máquinas são tornos: Manual ou CNC (Controle Numérico Computadorizado). AS ferramentas têm hastes quadradas ou cilíndricas.

55 Porta-ferramentas externos CoroTurn RC e 107 Usinagem externa CoroTurn RC Usinagem externa, do desbaste ao acabamento. CoroTurn 107 Usinagem externa de peças pequenas, longas e delgadas. Considerações gerais Use um ângulo de posição menor que 90 graus, se possível. Reduz o impacto e as forças.

56 Moderna fixação da pastilha para CoroTurn RC torneamento Tipo alavanca P CoroTurn 107 Excelente fixação Fácil indexação Fluxo livre de cavacos Fácil indexação Fixação segura da pastilha Fluxo livre de cavacos

57 CoroTurn RC Para performance otimizada na maioria das operações de torneamento Unidades de corte Coromant Capto para Máquinas multitarefas Unidades de corte Coromant Capto Porta- ferramentas para cerâmica - Coromant Capto - Suportes convencionais Suportes convencionais Cápsulas Barras de mandrilar cabeças de corte 570

58 CoroTurn RC Características do produto - Benefícios para o cliente 1/2 Principais características do produto Indexação precisa da pastilha. Fixação muito estável. Flexibilidade. Principais benefícios ao cliente Peças de alta qualidade, geram menos refugo. Possibilidade de aumento dos dados de corte. Vida útil mais longa da ferramenta, proporcionando maior produtividade. Possibilidade de usar pastilhas de metal duro, CBN e cerâmicas no mesmo portaferramenta, reduzindo o estoque.

59 CoroTurn RC Características do produto - Benefícios para o cliente 2/2 Outras características do produto Marcação a laser permanente. Melhora da liberação radial/axial nas unidades de corte Coromant Capto CoroTurn RC. Melhora da solução do líquido de refrigeração nas unidades de corte Coromant Capto CoroTurn RC. Melhora da qualidade superficial nos suportes convencionais. Outros benefícios para o cliente Fácil de usar. Área expandida para uso de uma unidade externa Coromant Capto para usinagem interna, bom para máquinas multitarefas e tornos verticais, reduzindo o estoque de ferramentas. Melhora do escoamento de cavacos e vida útil mais longa da ferramenta, proporcionando maior produtividade. Fixação ligeiramente melhorada do porta-ferramenta na máquina.

60 CoroTurn RC Primeira escolha para torneamento com todas as negativas pastilhas Capacidade inigualável para manter tolerâncias estreitas na peça devido à indexação precisa da pastilha. Usinagem segura sem vibração a altos avanços devido à estabilidade exclusiva. Função garantida mesmo em ambientes muito sujos, p. ex.: usinagem de ferros fundidos. Fácil manuseio - Somente uma chave, Torx Plus, é necessária para trocar a pastilha ou o calço. - Acesso fácil mesmo na posição invertida.

61 CoroTurn RC O sistema flexível de fixação da pastilha Trocando o jogo de grampo e o calço um mesmo suporte pode ser usado para: Pastilha de metal duro Nitrido cúbico de boro para torneamento de peças endurecidas Pastilha de cerâmica fina com furo Pastilha de cerâmica fina sem furo Pastilha de cerâmica espessa com furo Pastilha de cerâmica espessa sem furo

62 CoroTurn RC Posicionamento do produto para torneamento geral Usinagem externa Materiais de corte avançado Usinagem externa do desbaste ao acabamento Usinagem com altos avanços Pastilhas Wiper para maior produtividade e acabamento superficial de qualidade WIPER Usinagem externa de peças pequenas, longas e delgadas Torneamento de alta precisão (Usinagem de peças pequenas) Usinagem interna de furos com diâmetro pequeno e aplicações com longo balanço Usinagem interna Ø 6,5-32 Ø Ø 20 - Usinagem interna de diâmetros grandes Usinagem interna de furo com diâmetros pequenos e médios

63 Ferramentas para torneamento - Fixação da pastilha RC Sistema de fixação Pastilha Calço Parafuso calço A maioria das ferramentas terão estas peças básicas. Algumas ferramentas não têm calço devido ao tamanho e ao espaço disponível.

64 CoroTurn RC Fixação rígida de Cerâmicas Não afetado pelo desgaste do grampo. RC para pastilhas com ressalto. Deflexão de cavacos - prolonga a vida do grampo. Total intercambilidade dos grampos no sistema RC. Uma solução para pastilhas de metal duro sem geometria em aplicações erosivas.

65 CoroTurn RC Um corpo de suporte - três suportes standard diferentes Standard + + = DSKNR2525M = DSKNR2525M = CSKNR2525M12-4

66 CoroTurn RC Total intercambialidade - Troca do conjunto de grampo e calço em seu suporte CoroTurn RC e obtenha total aproveitamento das pastilhas de metal duro,cerâmica ou CBN. Tip seat CoroTurn RC Flexibilidade com o sistema de fixação Suportes standards para pastilhas de metal duro e CBN Conjunto de grampo Conjunto de grampo-2 Calço Suportes standards para pastilhas de cerâmica com furo Calço + Conjunto de grampo -2 Suportes standard para pastilhas de cerâmica sem furo + Conjunto de grampo -4 Conjunto de Calço grampo-4

67 Porta-ferramentas internos CoroTurn 107 e T-MAX P Usinagem interna Ø Ø 20- CoroTurn 107 Primeira escolha em usinagem interna e em furos com dimensões pequenas ou médias (diâm mm) e em casos de longos balanços. Considerações gerais Usar uma aresta com ângulo de posição próximo a 90 reduz o impacto e as forças. Use uma barra com o maior tamanho e o menor balanço possível para proporcionar estabilidade máxima. T-MAX P Usinagem interna de diâmetros grandes com balanços curtos e condições estáveis.

68 Fundamentos sobre usinagem interna Mesmo procedimento do torneamento externo, porém agora fazemos a usinagem da parte interna da peça. A peça gira e a ferramenta permanece quase estacionária. O corte ocorre dentro da peça. As ferramentas normalmente têm hastes redondas.

69 Exigências da ferramenta Redução do comprimento Aumento dos diâmetros Otimização do formato Diferentes materiais de ferramenta

70 Contém suportes convencionais e unidades de corte Coromant Capto Suportes convencionais Desenho de fixação rígida CoroTurn RC Mostrada versão direita Unidades de corte Coromant Capto Desenho de fixação rígida CoroTurn RC Mostrada versão direita

71 TORNEARIA Prof. João Paulo Barbosa, M.Sc.