AULA 33 PROCESSO DE RETIFICAÇÃO: OPERAÇÕES DE CORTE

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1 AULA 33 PROCESSO DE RETIFICAÇÃO: OPERAÇÕES DE CORTE

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3 PROCESSO DE RETIFICAÇÃO: OPERAÇÕES DE CORTE Introdução As peças que serão retificadas, normalmente, chegam à retificadora com um sobremetal controlado. O sobremetal de retificação é definido como a diferença em milímetros entre a peça usinada por um processo de usinagem anterior e a peça pronta após retificação. Nos casos de retificação individual de peças ou em séries muito pequenas a magnitude do sobremetal não é muito importante. Contudo, em produção seriada é muito importante manter o sobremetal controlado dentro de uma tolerância razoável para não submeter a retificadora a uma variabilidade muito grande de esforços e mesmo para que os tempos de retificação sejam previsíveis e repetidos. Existem diferentes doutrinas na fixação do sobremetal ideal. As doutrinas que consideram a retificação um processo de acabamento visando a obtenção de um máximo de precisão dimensional, um máximo de precisão geométrica e um melhor acabamento possível, preferem um sobremetal menor. Essas doutrinas são normalmente de origem europeia. Já as doutrinas que consideram que a retificação é um processo que deve ser o mais produtivo possível privilegiam um compromisso mais produtivo entre as fases de usinagem (torneamento, fresamento etc.) e retificação e as precisões (dimensional, geométrica e de acabamento) que serão obtidas. Essas são as doutrinas de origem norte-americana que normalmente optam por sobremetais consideravelmente maiores. É usual dividir um processo de retificação em desbaste e acabamento, intercalados por uma dressagem do rebolo. Em retificações de alta produção procuram-se realizar as duas fases consecutivamente sem uma dressagem intermediária. Nesses casos, as dressagens (manuais ou automáticas) intercalam-se a cada n peças, considerando-se que as variações das peças dentro de cada um desses lotes podem ser toleradas. Quando se divide a operação entre desbaste e acabamento, na primeira fase remove-se de 80% a 90% do sobremetal, utilizando-se de parâmetros elevados de avanços do rebolo e velocidades elevadas tanto da peça como do deslocamento da mesa, por exemplo. O acabamento é feito com parâmetros significativamente menores para não se superar as tolerâncias dimensionais e geométricas desejadas e nem superar a rugosidade superficial máxima tolerada Classificação Os processos de retificação podem ser classificados: Segundo a dureza da peça usinada: Retificação mole ou verde: realizada antes do tratamento térmico, com a peça ainda mole, para gerar superfícies precisas que sirvam de referência para outras operações de usinagem. Retificação dura: realizada depois do tratamento térmico, com a peça já endurecida, com a finalidade de conferir as dimensões finais à peça usinada. Segundo a superfície a ser usinada:

4 258 Retificação cilíndrica o Externa Entre pontas Longitudinal (ou de passagem) Mergulho (ou com avanço de penetração) Sem centros (centerless) o Interna Retificação plana o o Tangencial Frontal Outras Retificação Cilíndrica Externa Entre Pontas A retificação cilíndrica externa baseia-se no princípio de se fazer a peça girar em torno de seu eixo e deslocar-se no sentido axial, em contato com a periferia de um rebolo (ferramenta abrasiva), que periodicamente avança contra a peça. Para que a retificadora cilíndrica possa gerar uma forma cilíndrica na peça há necessidade que os eixos de rotação da peça e do rebolo sejam paralelos e coplanares. Caso os dois eixos não sejam paralelos, a forma gerada pela retificadora será cônica. Caso os dois eixos não sejam coplanares, a forma gerada pela retificadora será adelgaçada como um hiperboloide. Entende-se como fixação de uma peça entre pontas em uma retificadora cilíndrica quando ela é suportada entre centros por pontas cônicas inseridas nos cabeçotes porta-peça e contraponto da máquina que adentram os furos de centro da peça. Os furos de centro das peças cilíndricas são normalmente préexistentes em decorrência das operações prévias de torneamento. Os furos de centro das peças devem estar livres de rebarbas ou marcas de vibração. A peça fixada entre pontas recebe a sua rotação através de uma placa de arraste disposta no cabeçote porta-peças da máquina. Na fixação entre centros, a árvore do cabeçote porta peças não gira. Somente a placa de arraste gira. A árvore fica parada e no seu cone Morse se insere um centro de apoio. No cabeçote contraponto também está inserido um centro de apoio similar para compor o apoio entre centros da peça. O eixo do cabeçote contraponto apresenta sempre um deslocamento longitudinal retrátil pequeno, o suficiente para que a peça, já alojada de um lado, entre em posição e seja fixada quando o centro de apoio volte para a sua posição normal. Nem sempre é possível fixar a peça entre pontas, particularmente em peças curtas e vazadas de um lado; nestes casos a peça é fixada em placa de castanhas adaptada ao cabeçote porta-peças. As peças podem ser fixadas também por pinças elásticas. Para peças muito pesadas muitas vezes prefere-se aplicar centros de apoio giratórios nos cabeçotes porta-peças e contraponto em lugar dos centros fixos. Alguns tipos de peças podem ainda requerer placas magnéticas circulares para a fixação. As retificadoras cilíndricas apresentam normalmente duas mesas, uma inferior (chamada de mesa prismática que se desloca em guias sobre o barramento longitudinal da máquina) e outra superior (designada de mesa angular, que pode girar em torno de um pino central sobre a mesa prismática, permitindo ajustes angulares e retificações cônicas).

5 259 A retificação cilíndrica externa pode ser longitudinal ou de mergulho. Nos dois casos, tanto a peça quanto o rebolo possuem movimento de rotação Retificação Longitudinal ( Traverse Grinding ) Na retificação longitudinal (Fig. 33.1), também chamada de retificação de passagem, o avanço paralelo ao eixo da peça pode ser efetuado através do movimento da mesa da retificadora ou através do movimento do rebolo. No caso, o comprimento da peça é maior que a espessura do rebolo. Figura 33.1 Retificação cilíndrica externa longitudinal entre pontas. O avanço em profundidade (geralmente automático) é discreto e realizado ao fim de cada avanço longitudinal (quando o rebolo chega ao fim da peça reversão da mesa), para propiciar uma nova retirada de material na próxima passada do rebolo durante o avanço longitudinal. As posições de reversão do movimento longitudinal devem ser feitas de tal forma que apenas 1/3 da espessura do rebolo saia de cada lado. Para terminar, de duas a três passadas sem avanço devem ser efetuadas para realçar o acabamento Retificação de Mergulho ( Plunge Grinding ) Na retificação de mergulho (Fig. 33.2), também chamada de retificação com avanço de penetração, o rebolo executa movimento de avanço em uma direção perpendicular à superfície retificada. Rebolo Peça Figura Retificação cilíndrica externa de mergulho entre pontas. Comumente a peça possui somente movimento de rotação podendo, no entanto, apresentar um pequeno movimento longitudinal. O rebolo, geralmente, é mais largo que o comprimento da superfície que está sendo retificada e o processo é mais rápido e mais econômico que o anterior (de passagem). Às

6 260 vezes, apesar de não ser necessária em retificações de mergulho, para se diminuir a rugosidade da superfície retificada, coloca-se a mesa para realizar pequenos deslocamentos à esquerda e à direita. A extraordinária produtividade da retificação por mergulho, quando comparada à retificação de passagem, pode ser aproveitada realizando-se múltiplos mergulhos em uma peça cilíndrica mais longa; depois, para finalizar, realizar algumas poucas passadas para eliminar eventuais marcas indicativas de várias penetrações. Os vários mergulhos devem se sobrepor, à esquerda e à direita, no mínimo 3 mm aproximadamente. Idealmente deve-se deixar um sobremetal remanescente de 0,01 mm para ser removido nas passadas finais de acabamento. Pode-se também fazer a retificação de várias superfícies simultaneamente com diversos rebolos montados um ao lado do outro, separados por anéis (isto se dá em máquinas retificadoras convencionais de alta produção), ou uma superfície de cada vez principalmente nas retificadoras CNC. O processo de retificação de mergulho entre pontas também permite a usinagem de perfis variados, bastando para isso dar a forma adequada ao rebolo Retificação Cilíndrica Externa Sem Centros Uma peça cilíndrica comprida e de pequeno diâmetro, fixada entre centros em uma retificadora cilíndrica, tende à flexão devido à pressão exercida pelo rebolo na operação. Uma peça também cilíndrica, porém curta, torna difícil a retificação entre pontas devido à proximidade dos contrapontos, dificultando a aproximação e a movimentação do rebolo. Assim, desenvolveu-se o processo de retificação cilíndrica externa sem centros (centerless) em máquinas construídas especialmente para estes casos. A retificação é mais fácil e rápida (sem tempos passivos com a colocação e com retirada da peça da máquina, e com aproximação e afastamento do rebolo), porém menos precisa e, é lógico, não pode ser feita em peças que apresentam muitos escalonamentos. A Figura 33.3 esquematiza este processo. (a) Ref. Usinagem Técnica AGAZ Ltda. (b) Figura 33.3 Retificação centerless A peça é apoiada (não fixada) na cunha de apoio (ou lâmina de espera) de aço com elevada dureza. O rebolo de corte gira em altíssima velocidade de rotação e faz pressão sobre a peça, retificando-a. A peça rola sobre si mesma devido ao atrito gerado pelo rebolo de arraste, o qual gira no sentido indicado pela seta (Fig. 33.3b). Para que se obtenha uma boa retificação, a peça deve constantemente tangenciar os dois rebolos e a cunha de apoio. O rebolo de corte tem diâmetro maior (400 a 600 mm), largura de 100 a 250 mm e velocidade periférica também maior (20 a 30 m/s). O rebolo de arraste tem diâmetro menor (250 a 400 mm), largura igual à do rebolo de corte (100 a 250 mm) e velocidade periférica bem menor (8 a 50 m/min). Os eixos

7 261 dos dois rebolos são levemente inclinados de 1 a 5 (conforme mostra a Fig. 33.3), para possibilitar o arraste da peça no sentido longitudinal (sentido de avanço da peça). Muitas vezes, duas ou mais retificadoras centerless são colocadas em série, de tal maneira que a peça passa por processos consecutivos, sem interrupção. Isto ajuda a melhorar a qualidade da peça obtida por esta operação que não é tão boa quanto a qualidade gerada pela retificação cilíndrica entre pontas Retificação Cilíndrica Interna Na retificação cilíndrica interna, normalmente a peça fica presa ao cabeçote da máquina-ferramenta com movimento de rotação (Fig. 33.4). O movimento de avanço pode ser realizado pelo cabeçote ou pelo rebolo. Este movimento é axial de ida e volta. No retorno do rebolo, este sai da peça e, então, ocorre um pequeno movimento de penetração radial, para que uma nova camada de material seja retirada no próximo passe da ferramenta. Geralmente são necessárias diversas passadas do rebolo para se retirar todo o sobremetal. Existem algumas retificadoras que não têm movimento de rotação no cabeçote porta-peça e o rebolo tem movimento planetário. A retificação cilíndrica interna pode ser feita em retificadoras cilíndricas externas convencionais, desde que equipadas com um aparelho de retificação interna ou por retificadoras específicas para a retificação de diâmetros internos (fotos da Fig. 33.4). (a) (b) (c) (d) Figura 33.4 Retificação cilíndrica interna: (a) padrão; (b) planetária; (c) calçada sem centros; (d) roletada sem centros. A retificação interna apresenta o maior arco de contato rebolo-peça quando comparada à retificação cilíndrica externa e à retificação plana tangencial. Como as forças normais e tangenciais submetidas ao rebolo são proporcionais aos arcos de contato, conclui-se que justamente no caso da retificação interna, onde o índice de rigidez do conjunto porta-rebolo é menor para uma mesma taxa de remoção de material, as forças normais e tangenciais envolvidas sejam cerca de 70% maiores. Como a retificação interna exige que o rebolo fique em balanço, isto causa uma maior imprecisão no processo devido à deflexão do eixo porta-rebolo. Para que as deflexões excessivas não ocorram nas hastes porta-rebolo de retificação interna, recomendam-se avanços, profundidades de corte e velocidades

8 262 da peça e do rebolo da ordem de 40 a 50% menores que aqueles que seriam utilizados em retificações externas similares. Também, a necessidade de se ter um rebolo com pequeno diâmetro (entrar no furo a ser usinado) faz com que sua rotação tenha de ser bastante alta (em torno de rpm) para que se possam ter velocidades periféricas similares às da retificação externa. Outra questão crítica na retificação interna é a refrigeração que deve ser introduzida dentro do furo que estiver sendo retificado, havendo necessidade muitas vezes de se desenvolver bocais de descarga apropriados para cada situação Retificação Plana Costuma-se distinguir entre a retificação plana tangencial e frontal Retificação Plana Tangencial Na retificação plana tangencial (Fig. 33.5), o eixo do rebolo é paralelo à superfície retificada. A mesa executa um movimento de avanço alternativo e um movimento de avanço transversal, enquanto o rebolo executa o movimento de avanço em profundidade. Este tipo de retificação plana é mais lento e muito usado para a retificação de peças grandes de baixa produção. Figura 33.5 Retificação plana tangencial. O método mais comum de fixação de peças em retificadoras planas é o das placas magnéticas ou eletromagnéticas. O campo magnético liberado pelos pólos dessas placas atrai os materiais ferrosos com força suficiente para que eles suportem os esforços de retificação. Em placas de pequenas dimensões (placas magnéticas permanentes) usualmente o campo magnético é gerado pelo deslocamento mecânico de conjuntos de imãs permanentes dentro da estrutura em forma de caixa que compõe a unidade. Em placas maiores (placas eletromagnéticas ver foto na Fig. 33.5), o sistema utilizado para a geração de campos magnéticos é o de bobinas elétricas no interior da caixa. O sobremetal em retificações planas tangenciais dependem quase que exclusivamente das condições de empenamento e falta de planicidade da peça antes da retificação. Em geral, pode-se dizer que um sobremetal entre 0,1 e 0,8 mm situa-se em faixa razoável para esta operação, dependendo das dimensões gerais da peça, resguardando-se sempre a questão da necessidade de se eliminar os empenamentos.

9 263 Usualmente divide-se a operação de retificação plana tangencial em desbaste e acabamento, intercalados por uma dressagem do rebolo. Na primeira, remove-se de 80 a 90% do sobremetal utilizando-se parâmetros elevados de avanços transversais e verticais (aprofundamento), por exemplo. No segundo, utilizam-se avanços transversais menores, avanços verticais mínimos e algumas passadas transversais sem qualquer avanço vertical Retificação Plana Frontal Na retificação plana frontal (Fig. 33.6), o eixo do rebolo é perpendicular à superfície retificada. Em geral, o rebolo é bem maior que a peça, o que dispensa o avanço transversal e possibilita a retificação de diversas peças simultaneamente, aumentando em muito a produtividade do processo. Figura 33.6 Retificação plana frontal. Existem as retificadoras planas frontais de mesas retangulares alternativas, mas as mais comuns são as de mesa circular giratória. As peças são fixadas em placas eletromagnéticas giratórias à base de latão e aço, normalmente de polos anulares concêntricos, e conectores elétricos giratórios para a transmissão da corrente elétrica contínua (Fig. 33.6). Mais comum que a utilização de rebolos copo é a utilização de rebolos em anéis segmentados. Estes anéis permitem que a refrigeração seja alimentada pelo centro do eixo porta-rebolo, possibilitando que os intervalos entre os segmentos abrasivos sirvam para o escoamento do fluido de corte. Apesar de resultar em acabamentos inferiores quando comparados aos obtidos na retificação tangencial, a retificação frontal apresenta a vantagem de uma produtividade bem maior Outras Operações de Retificação Além das citadas, existem também algumas operações específicas de retificação tais como: Retificação esférica; Retificação de engrenagens; Retificação de roscas; Retificação de eixos entalhados; Retificação de círculos excêntricos (virabrequins) e cames; Retificação de rolos de laminação; Afiação de ferramentas de corte.