PRÁTICA DE OFICINA - USINAGEM

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1 Pontifícia Universidade Católica PUC/RS Faculdade de Física cadeira eletiva PRÁTICA DE OFICINA - USINAGEM O TORNO HORIZONTAL PRÁTICA DE OFICINA-TURMA 560 Prof. Eng. Nilson Valega Fernandes Aluno: Luiz Alberto Feijó Junior Página 1

2 Índice 1- Introdução Objetivo Teoria de funcionamento e aplicações O processo de torneamento Operações com o torno O torno mecânico Ferramentas de corte usadas em tornos Parâmetros de corte Aplicações práticas Exemplo de uso do torno Conclusões Referências Bibliográficas Página 2

3 1- Introdução O torno mecânico é uma máquina operatriz extremamente versátil utilizada na confecção ou acabamento em peças dos mais diversos tipos e formas. Esta máquina ferramenta permite a usinagem de qualquer componente mecânico que possa ser utilizado pelo ser humano. Um torno mecânico possibilita a transformação do ferro bruto por exemplo, em peças que podem ter seções circulares, e quaisquer combinações destas seções. Através deste instrumento de transformação é possível confeccionar eixos, polias, pinos, qualquer tipo possível e imaginável de roscas, peças cilíndricas internas e externas, além de cones, esferas e os mais diversos e estranhos formatos. Pelo desenvolvimento do torno mecânico, a humanidade adquiriu as máquinas necessárias ao seu crescimento tecnológico, desde a medicina até a indústria espacial, esta máquina está na base da ciência metalúrgica. O torno mecânico é considerado a máquina ferramenta mais antiga e importante ainda em uso. 2- Objetivo Este trabalho objetiva apresentar esta versátil e importante ferramenta - o torno - assim como suas possíveis aplicações. Além de detalhes construtivos e sua operação, trata também de aspectos relativos aos acessórios com ele utilizados (ferramentas) e a forma correta de seu uso. Página 3

4 3- Teoria de funcionamento e aplicações 2.1 O processo de torneamento O torneamento pode ser definido como uma operação de usinagem com ferramenta de geometria definida onde o movimento principal de corte rotativo é geralmente executado pela peça e o movimento de avanço é executado pela ferramenta. Figura 2 o torneamento 2.2 Operações com o torno As principais operações de usinagem em torno, com uma rápida descrição são apresentadas abaixo: - Faceamento: Neste caso o movimento de avanço da ferramenta se dá no sentido normal ao eixo de rotação da peça. Tem por finalidade obter uma superfície plana. - Sangramento, movimento transversal como no faceamento. Utilizado para separar o material de uma peça (corte de barras). - Torneamento longitudinal (ou cilindragem): Operação de torneamento onde se obtém uma geometria cilíndrica, coaxial ao centro de rotação. Pode ser externo ou interno (geração de um tubo). Superfícies cônicas podem ser obtidas de forma similar, com adequada orientação do carro porta-ferramentas. - Torneamento de rosca: como o próprio nome indica, neste caso, velocidade de corte e avanço são tais a promover o filetamento da peça de trabalho com um passo desejado. Para isto, é preciso engrenar a árvore do cabeçote fixo com o fuso de avanço por meio de engrenagens. - Perfilamento: operação onde uma ferramenta com perfil semelhante àquele desejado avança perpendicularmente ao eixo de rotação da peça. Página 4

5 2.3 O torno mecânico A máquina ferramenta utilizada para execução de torneamento é o torno. A figura 1 apresenta um torno de bancada miniatura, idêntico ao que possuo em minha casa, e que apresenta todas as funções e partes encontradas em tornos maiores. Figura 1 Torno de bancada miniatura A seguir, estão descritas as partes principais de um torno mecânico. - Barramento: base que contém as guias que conduzem o carro em movimento longitudinal, paralelo ao eixo de trabalho. - Cabeçote Fixo: Compartimento onde se localiza um cone de polias que recebem a rotação transmitida pelo cone motor. A placa do torno, utilizada para a fixação da peça está localizada no cabeçote fixo. - Cabeçote Móvel: Dispositivo montado sobre o barramento utilizado para: a) fixar peças entre pontos de maneira a diminuir a flambagem de peças esbeltas durante o torneamento. b) montagem de brocas. Página 5

6 - Carro Principal (longitudinal): responsável pelo movimento longitudinal da ferramenta. Suporta ainda os carros transversal e orientável (porta-ferramentas). O movimento é controlado pelo volante localizado no avental do carro. - Carro Transversal: responsável pelo avanço em operações não paralelas ao eixo de rotação (faceamento, sangramento, etc.) e pela profundidade de corte em operações de cilindragem. - Carro Orientável: Localizado sobre o carro transversal, está montado sobre um eixo que lhe permite inclinar a ferramenta (no plano x y). - Manivelas/manípulos: O movimento dos carros transversal e orientável são acionados por manivelas com avanço controlado por anéis graduados. O deslocamento promovido por uma rotação da manivela e o correspondente valor associado a cada divisão do anel devem ser verificados para cada máquina antes desta ser utilizada pela primeira vez pelo operador. Figura 2 Torno Alpin de dimensões médias Página 6

7 Figura 3 partes que compõem o torno horizontal 2.4 Ferramentas de corte usadas em tornos Ferramentas de torno, assim como as demais ferramentas de usinagem, para desempenhar sua função devem possuir uma geometria específica, apropriada a cada operação particular. Normalmente são utilizadas ferramentas de aço Página 7

8 rápido, também chamadas de ferro ou bits. A geometria de algumas destas ferramentas está representada na figura 4, assim como sua aplicação. Modernamente existem opções superiores de materiais como metal duro (carbeto de tungstênio + cobalto), cerâmicas, diamante e outros como alternativas para usinagem de materiais duros. Figura 4 - Formas mais comuns de bits de aço rápido para torno Página 8

9 Figura 5 Algumas formas comum de bits 2.5 Parâmetros de corte No processo de torneamento, além da escolha do tipo de ferramenta e de operação (faceamento, cilindragem, etc.), é necessário determinar os parâmetros de corte a serem utilizados. Os três parâmetros que devem ser definidos são: Velocidade de corte (Vc) [m/min]. Velocidade linear relativa entre a ponta da ferramenta e a peça girando. Esta velocidade é dada por: Vc = D π n (m/min) onde D é o diâmetro da peça (m) n a rotação (rpm) Esta equação é válida para qualquer operação de torneamento, entretanto, devemos observar que, com exceção da operação de torneamento longitudinal (cilindragem), todas as outras apresentam variações constantes do diâmetro da peça e a velocidade varia proporcionalmente (dado n constante). Os valores de vc dependem de diversos fatores, mas os principais são o material da peça e da ferramenta. Avanço (f) [mm/rotação]. Para que uma nova superfície seja gerada, é necessário, além do movimento de rotação, que a ferramenta se desloque em relação à peça de maneira longitudinal, transversal ou numa composição destes dois movimentos. Este movimento é denominado avanço. Profundidade de corte (ap) [mm]. Para que material seja removido, é necessário que a ferramenta penetre de uma dada profundidade na peça. No Página 9

10 caso do torneamento de um cilindro observe-se que cada milímetro de profundidade retirado promove a diminuição de dois milímetros no diâmetro. Figura 6 Alguns materiais para uso em usinagem com o torno 4- Aplicações práticas Exemplo de uso do torno Incontáveis são as aplicações de um torno. Uma rápida pesquisa na internet apresentou um sem fim número de objetos construídos através do emprego de tornos de diferentes tamanhos e formatos. Apresento a seguir alguns exemplos. Figura 7 Luminária de latão feita no torno Página 10

11 Figura 8 Eixo múltiplo de alumínio Figura 9 Pequeno eixo construído em um torno de mesa A seguir apresento algumas operações comuns com o uso do torno. Figura 10 Faceamento de uma barra de metal Página 11

12 Figura 11 Furação centralizada Figura 12 Partindo (cortando) uma peça metálica 5- Conclusões Sem dúvida alguma o torno mecânico é uma das mais versáteis e úteis ferramentas disponíveis. Adicionalmente às suas funções normais a quantidade de aplicações não usuais é muito grande. Tornos podem ser usados como lixadeiras, como máquinas para repuxo de metais (metal spinning, técnica para produzir objetos de diferentes formas a partir de chapas planas de metal), etc. Naturalmente, como toda a ferramenta, seu uso requer uma série de cuidados na prevenção de acidentes uso de óculos e outros EPI são altamente recomendáveis. Seu uso, ainda que inadequado para produção em grandes volumes, é imprescindível para a prototipagem, manutenção de outras máquinas e para volumes pequenos de produção. Página 12

13 Modelos dotados de controladores numéricos (servo controlados) possibilitam uma maior precisão dimensional e uma maior repetibilidade, tendo emprego garantido nas indústrias. Tão importante quanto o torno são as ferramentas nele utilizadas, e o conhecimento da correta aplicação e manuseio das mesmas é indispensável para um bom aproveitamento de todas as facilidades que esta versátil ferramenta oferece. 6- Referências Bibliográficas Livros: - Stemmer, C.E., Ferramentas de Corte I e II, Editora da UFSC, Florianópolis Gerling, H., À Volta da Máquina-Ferramenta, Editora Edgard Blucher Ltda., São Paulo Walker, J.R., Machining Fundamentals, Editora Goodheart Wilcox Co., Rossi, M., Máquinas Operatrizes Modernas I e II, Editora Hoepli, Rio de Janeiro Freire,J. M.,Tôrno Mecânico,Livros Técnicos e Cientificos,Editora S. ª, Rio de janeiro,1984. Internet: - Página 13