TORNO MECÂNICO. 1. Corpo da máquina: barramento, cabeçote fixo e móvel, caixas de mudança de velocidade. - PDF
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Luís Paiva Carvalhal
1 TORNO MECÂNICO É uma máquina-ferramenta muito versátil porque, além das operações de torneamento, pode executar operações que normalmente são feitas por outras máquinas como a furadeira, a fresadora e a retificadora, com adaptadores relativamente simples.
2 TORNO MECÂNICO 1. Corpo da máquina: barramento, cabeçote fixo e móvel, caixas de mudança de velocidade. 2. Sistema de transmissão de movimento do eixo: motor polia, engrenagens, redutores. 3. Sistemas de deslocamento da ferramenta e de movimentação da peça em diferentes velocidades: engrenagens, caixa de câmbio, inversores de marcha, fusos, vara etc. 4. Sistemas de fixação da ferramenta: torre, carro portaferramenta, carro transversal, carro principal ou longitudinal e da peça: placas, cabeçote móvel. 5. Comandos dos movimentos e das velocidades: manivelas e alavancas.
3 Características do torno A - Distância máxima entre pontas B - Altura das pontas em relação ao barramento C - Altura da ponta em relação ao fundo da cava D - Altura da ponta em relação à mesa do carro principal E - Diâmetro d furo do eixo principal F - Passo do fuso Número de avanços automáticos do carro Número de passos de roscas em milímetros Número de roscas módulo e "diametral Pitch" Número de velocidades do eixo principal Potência do motor
4 Acessórios do torno
5 Acessórios do torno
6 Tipos - Torno Mecânico Universal a - placa b - cabeçote fixo c - caixa norton d - torre porta ferramenta e - carro transversal f - carro principal g - barramento h - cabeçote móvel
7 Torno Revolver
8 Torno Copiador Neste torno, os movimentos que definem a geometria da peça são comandados através de mecanismos que copiam o contorno de um modelo.
9 Torno de Placa ou Platô O torno de placa ou platô é amplamente utilizado nas empresas que executam trabalhos de mecânica e caldeiraria pesada. Executa torneamento de peças de grande diâmetro, com polias, volantes, flanges, etc. a - cabeçote b - placa c - sela d - porta-ferramenta e - carros
10 a - porta-ferramentas vertical b - porta-ferramentas horizontal c - placa d - travessão e - montante f - guia Torno Vertical
11 Torno CNC
12 Operações de usinagem de torneamento TORNEAMENTO CILINDRICO EXTERNO SANGRAMENTO RADIAL TORNEAMENTO CILINDRICO INTERNO
13 Placa universal Para realizar o torneamento, é necessário que tanto a peça quanto a ferramenta estejam devidamente fixadas. Quando as peças a serem torneadas são de pequenas dimensões, de formato cilíndrico ou hexagonal regular, elas são presas por meio de um acessório chamado de placa universal de três castanhas.
14 Fixação 1- Para peças cilíndricas maciças como eixos, por exemplo, a fixação é feita por meio da parte raiada interna das castanhas voltada para o eixo da placa universal. 2- Para peças com formato de anel, utilizase a parte raiada externa das castanhas. 3- Para peças em forma de disco, as castanhas normais são substituídas por castanhas invertidas.
15 Funcionamento do torno mecânico Faz-se através de vários órgãos com movimentos circulares e retilíneos. Movimento do eixo principal O eixo principal localizado no cabeçote fixo recebe o movimento de rotação do motor elétrico através de correias polias e engrenagens. No cabeçote fixo, um conjunto de engrenagens possibilita variar as rotações do eixo principal através do posicionamento de alavancas externas.
16 Movimento do carro principal
17 Condições de uso O torno mecânico deve estar, para bom funcionamento, bem nivelado e com os apoios de sua base ou pés bem assentados. Para se obter um bom trabalho, o torno e seus acessórios, devem estar sempre: - Limpos; - Ajustados; - Lubrificados. Cuidados a observar. Verifique, antes de ligar a máquina, se o carro se move livremente ao longo das guias do barramento.. Proteja o barramento, sempre que colocar ou retirar placas ou materiais pesados.. Determine lugar apropriado para as ferramentas e instrumentos de medir.. Evite colocar ferramentas e instrumentos de medir sobre o barramento.. Mantenha os acessórios do torno em lugar adequado.
18 É uma parte do torno que se desloca sobre o barramento. O deslocamento pode-se dar de duas formas: Manual - através do volante; Automático - através do fuso; O carro principal é constituído de: - Mesa; - Avental; - Carro transversal; - Carro superior; - Porta-ferramenta. Carro principal
19 Funcionamento geral de carro Movimento manual do carro - O giro do volante movimenta pinhão. - O pinhão, engrenado à cremalheira, desloca o carro.
20 Avanço automático do carro através da vara O giro da vara movimenta a rosca sem-fim. Esse movimento é transmitido ao pinhão através de um conjunto de engrenagens. O pinhão, engrenado à cremalheira, movimenta longitudinalmente o carro.
21 Avanço automático do carro transversal O giro da vara movimenta a rosca sem-fim. O movimento se transmite, através de um conjunto de engrenagens, até o pinhão do parafuso de deslocamento transversal. Girando o parafuso, a porca se desloca movimentando o carro.
22 Avanço automático do carro através do fuso (para abertura de roscas): a - Move-se a alavanca de engate do fuso. b - Os pinos das metades da porca bipartida, movem-se nos rasgos do disco. Os pinos fecham a porca, engrenando-a com o fuso. A rotação do fuso determina o avanço longitudinal do carro.
23 Cuidados a observar As guias e os parafusos de comando dos carros devem ser limpos periodicamente e lubrificados constantemente. Proteja adequadamente os mecanismos dos carros e o barramento do torno.
24 Cabeçote fixo É a parte do torno que aloja os órgãos que recebem o movimento de rotação do motor e o transmitem à peça a ser torneada. No cabeçote fixo estão colocados: O eixo principal O mecanismo de mudança de velocidade de rotação do eixo principal O mecanismo de inversão de sentido do movimento de avanço do carro.
25 Grade É um suporte de ferro fundido em que se monta um jogo de engrenagens para se obter um avanço automático, previamente determinado, do carro do torno.
26 TORNEAMENTO O processo que se baseia no movimento da peca em torno de seu próprio eixo chamase torneamento. O torneamento é uma operação de usinagem que permite trabalhar peças cilíndricas movidas por um movimento uniforme de rotação em tomo de um eixo fixo.
27 Movimentos Para executar o torneamento, são necessários três movimentos relativos entre a peça e a ferramenta. Eles são: 1. Movimento de corte: 2. Movimento de avanço: 3. Movimento de penetração:
29 Operações e ferramentas
30 Segurança em primeiro lugar Antes de iniciar qualquer operação no torno, lembre-se sempre de usar o equipamento de proteção individual (EPI): óculos de segurança, sapatos e roupas apropriadas. Além disso, o operador de máquinas não pode usar anéis, alianças, pulseiras, correntes e relógios que podem ficar presos às partes móveis da máquina, causando acidente.
31 Operação - Facear A primeira operação do torneamento é, pois, fazer no material uma superfície plana perpendicular ao eixo do torno, de modo que se obtenha uma face de referência para as medidas que derivam dessa face. Essa operação se chama facear.
32 A operação de facear prevê as seguintes etapas: 1- Fixação da peça na placa universal, deixando livre a quantidade suficiente de material para ser torneado.. 2- Fixação da ferramenta de modo que a ponta da ferramenta fique na altura do centro do torno. Para isso, usa-se a contraponta como referência. 3- Aproximação da ferramenta à peça, deslocando o carro principal e fixando-o por meio da porca de aperto. 4- Seleção da rotação do torno após consulta à tabela de velocidade de corte. Recordando. Para calcular a rpm a partir da velocidade de corte (dado de tabela), usa-se a fórmula: 5- Acionamento do torno. 6- Execução do faceamento. Essa operação de facear é realizada do centro para a periferia da peça. É possível também facear partindo da periferia da peça para seu centro. Todavia, é preciso usar uma ferramenta específica, semelhante à mostrada abaixo.
33 A operação de facear Essa operação de facear é realizada do centro para a periferia da peça. É possível também facear partindo da periferia da peça para seu centro. Todavia, é preciso usar uma ferramenta específica, semelhante à mostrada abaixo.
34 Tornear superfície cilíndrica externa Depois do faceamento, pode-se executar o torneamento de superfície cilíndrica externa, que é muito semelhante à operação anterior. É uma operação que consiste em dar um formato cilíndrico a um material em rotação submetido à ação de uma ferramenta de corte. Essa operação é uma das mais executadas no torno e tem a finalidade de produzir eixos e buchas ou preparar material para outras operações. Sua execução tem as seguintes etapas:
35 Etapas - Tornear superfície cilíndrica externa 1- Fixação da peça, deixando livre um comprimento maior do que a parte que será torneada, e centralizando bem o material. 2- Montagem da ferramenta no porta-ferramenta; 3- Regulagem do torno na rotação adequada, consultando a tabela específica. 4- Marcação, no material, do comprimento a ser torneado. Para isso, a ferramenta deve ser deslocada até o comprimento; 5- Determinação da profundidade de corte; 6- Execução do torneamento:
36 CABEÇOTE MÓVEL Para operações de furar no torno, usa-se a broca. Para fixar a ferramenta para furar, escarear, alargar e roscar, usa-se o cabeçote móvel. O cabeçote móvel é a parte do torno que se desloca sobre o barramento. É composto por: Base: Corpo: Mangote:
37 O cabeçote móvel tem as seguintes funções: 1- Serve de suporte à contraponta. 2- Serve para fixar o mandril de haste cônica para prender brocas, escareadores, alargadores, machos. 3- Serve de suporte direto para ferramentas de corte de haste cônica como brocas e alargadores. Serve também de apoio para as operações de rosqueamento manual. 4- Serve para deslocar a contraponta lateralmente, para o torneamento de peças longas de pequena conicidade.
38 Furar no 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 rosqueamento internos.
39 Furar no torno Para furos não-passantes, a profundidade do furo deve ser controlada por meio de paquímetro ou pelo anel graduado do cabeçote móvel. Na verificação da profundidade do furo, não se deve levar em conta a parte cônica da ponta da broca. 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, obtém se furos cilíndricos com diâmetros exatos em buchas, polias, engrenagens e outras peças.
40 Tornear peças longas As operações de tornear superfícies cilíndricas ou cônicas, embora simples e bastante comuns, às vezes apresentam algumas dificuldades. É o que acontece, por exemplo, com peças longas que se fossem presas somente pela placa universal se flexionariam por causa da pressão da ferramenta. Para resolver esse problema, os tornos apresentam uma série de acessórios que permitem que a peça seja torneadas.
41 Acessórios O tomo tem vários tipos de acessórios que ajudam a prender as peças de maior comprimento: pontas, contra pontas, placas arrastadoras e arrastador, lunetas fixas e móveis. Tipos: Ponta fixa; Ponta rotativa: reduz o atrito pois gira suavemente e suporta esforços radiais e axiais, ou longitudinais; Ponta rebaixada: facilita o completo faceamento do topo.
42 Acessórios A placa arrastadora é um acessório que transmite o movimento de rotação do eixo principal às peças que devem ser torneadas entre pontas. Tem o formato de disco, possui um cone interior e uma rosca externa para fixação. As placas arrastadoras podem ser:
43 Os arrastadores podem ser de vários tipos: Em todas as placas usa-se o arrastador que é firmemente preso à peça, transmitindo-lhe o movimento de rotação, funcionando como órgão intermediário. Arrastador de haste reta: é o mais empregado na placa com pino e na placa com dispositivo de segurança; Arrastador de haste curva: é empregado com a placa com ranhura; Arrastador com dois parafusos: indicado para suportar esforços em usinagem de passes profundos.
44 Lunetas A luneta é outro dos acessórios usados para prender peças de grande comprimento e finas. A luneta fixa é presa no barramento e possui três castanhas reguláveis por parafusos e a parte da peça que nela se apóia deve estar previamente torneada. Se a peça não puder ser torneada antes, o apoio deve ser lubrificado. A luneta móvel geralmente possui duas castanhas. Ela apóia a peça durante todo o avanço da ferramenta, pois está fixada no carro do torno.
45 Usando os acessórios 1- Tornear superfície cilíndrica com placa universal de três castanhas e ponta, ou entre pontas, ou seja, placa arrastadora e contraponta: é usada para o torneamento de superfícies externas de peças de menores diâmetros.
46 Usando os acessórios 2- Tornear superfícies cilíndricas com luneta fixa ou móvel, podendo ser realizada em torneamentos externos e internos. Pode trabalhar peças de maiores diâmetros.
47 Usando os acessórios Se a peça apresentar uma exigência de concentricidade entre todos os corpos da peça, é necessário que ela seja presa entre pontas. Esse modo de fixação se aplica também a peças que precisem de usinagem posteriores onde a centralização seja fundamental. Essa centralização é verificada com auxílio do relógio comparador, deve-se garantir a Perfeita centragem e o alinhamento das pontas.
48 TORNEAMENTO CÔNICO O torneamento de peças cônicas, externas ou internas, é uma operação muito comum na indústria metal-mecânica. Para fazer isso, o torneiro tem três técnicas a sua disposição: A inclinação do carro superior é usada para tornear peças cônicas de pequeno comprimento. O torneamento cônico com o deslocamento do carro superior consiste em inclinar 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.
49 TORNEAMENTO CÔNICO Tem a vantagem de usinar a superfície cônica com a ajuda do avanço automático do carro principal.
50 TORNEAMENTO CÔNICO O aparelho conificador é usado para tornear peças cônicas em série. O torneamento cônico com o aparelho conificador utiliza o princípio do funcionamento do próprio dispositivo, ou seja, na parte posterior do torno coloca-se o copiador cônico que pode se inclinar no ângulo desejado.
51 TORNEAMENTO CÔNICO 1. Preparação do material: a peça deve ser torneada cilindricamente no diâmetro maior, para torneamento cônico externo, e no diâmetro menor, se for interno. 2. Inclinação do carro superior de acordo com os cálculos feitos. 3. Correção da posição da ferramenta que deve estar rigorosamente na altura do centro e perpendicular à geratriz do cone. 4. Posicionamento do carro principal na posição de torneamento do cone. Em seguida, o carro principal é fixado por meio de uma trava.
52 TORNEAMENTO CÔNICO 5. Regulagem da rpm e acionamento do torno: a manivela deve ser girada lenta e ininterruptamente para que os passes sejam finos e de modo que se obtenha um bom acabamento. 6. Verificação do ângulo do cone e correção (se necessário). A verificação final deve ser feita com um calibrador cônico.
53 Sistemas de cones Geralmente, para máquinas operatrizes e ferramentas, utiliza-se cones normalizados que poderam ser:
54 Cálculos Quando é necessário tornear peças cônicas, uma das técnicas utilizadas é a inclinação do carro superior do torno. Para que isso seja feito, é preciso calcular o ângulo de inclinação do carro. E esse dado muitas vezes, não é fornecido no desenho da peça.
55 Cálculos Para o torneamento de peças cônicas com a inclinação do carro superior, a fórmula a ser usada é sempre: Para encontrar o ângulo a, o valor 0,15 deve ser procurado na tabela de valores de tangente. Então, temos:
56 Cálculos OBS: Quando não se tem a tabela de tangentes pode se usar uma constante que é 57,3 a qual multiplicada a tangente resulta no ângulo de inclinação do carro superior. Porém, o valor da tangente não poderá ultrapassar o número 0,170.
57 Quando a contraponta do torno está perfeitamente alinhada, a peça torneada terá forma cilíndrica. Calculando a medida do Desalinhamento L = comprimento total da peça. c = comprimento da parte cônica. D = diâmetro maior. d = diâmetro menor do cone. M = medida do desalinhamento. a = ângulo de inclinação do cone.
58 Dados: D = 30 d = 26 L = 180 C = 100 M =? Calculando a medida do Desalinhamento
59 Sangrar e Cortar no Torno Ferramentas de sangrar consistem em abrir canais através da ação de uma ferramenta especial chamada de bedame. É usada na fabricação de arruelas, polias, eixos roscados e canais para alojar anéis de trava ou vedação, conhecidos como "O ring". A ferramenta de sangrar, ou bedame, é a mais frágil de todas. Sua seção é fina por causa das inclinações laterais que determinam as folgas dos ângulos da ferramenta.
60 Sangrar e Cortar no Torno
61 Torneamento de Perfis Para imprimir na peça formatos côncavos, convexos, raios, usa-se uma ferramenta chama de forma ou de perfilar. No torneamento desses perfis variados, é melhor o uso de ferramentas cujas arestas de corte tenham as mesmas formas a serem dadas à peça.
62 Torneamento de Perfis Os perfis são obtidos por meio de movimentos combinados de avanços transversais e longitudinais da ferramenta. Não é aconselhável o uso de ferramentas com arestas de corte muito grandes, pois neste caso ocorrerá trepidação, causada pela forte pressão de corte.
63 Torneamento de Perfis Perfilar, ou seja, obter sobre o material usinado uma superfície com o perfil da ferramenta.
64 Tornear superfícies côncavas e convexas Com uma ferramenta que se desloca simultaneamente com movimentos de avanço ou penetração, que o operador realiza com as duas mãos.
65 FERRAMENTAS Com uma ferramenta que se desloca simultaneamente com movimentos de avanço ou penetração, que o operador realiza com as duas mãos.
66 VELOCIDADES DE CORTE(Vc). Para calcular a rpm, seja da peça no torno, seja da fresa ou da broca, usamos um dado chamado velocidade de corte. Velocidade de corte é o espaço que a ferramenta percorre, cortando um material, dentro de um determinado tempo.
67 VELOCIDADES DE CORTE(Vc). A velocidade de corte depende de uma série de fatores, como: tipo de material da ferramenta; tipo do material a ser usado; tipo de operação a ser realizada; condições da refrigeração; condições da máquina etc.
68 VELOCIDADES DE CORTE(Vc). Maior velocidade de corte= maior temperatura = menor vida útil Menor velocidade de corte= problemas de acabamento e de produtividade.
69 VELOCIDADES DE CORTE(Vc). Cálculo de rpm em função da velocidade de corte Para o cálculo da rpm em função da velocidade de corte, você também usa uma fórmula: Em que n é o número de rpm; vc é a velocidade do corte; d é o diâmetro do material e p é 3,14 (constante).
70 VELOCIDADES DE CORTE(Vc). Exercícios Um torneiro e precise tornear com uma ferramenta de aço rápido um tarugo de aço 1020 com diâmetro de 80 mm. Qual será a rpm do torno para que você possa fazer esse trabalho adequadamente? Os dados que você tem são: vc = 25m/min (dado encontrado na tabela) d = 80 mm n =?
71 Exercícios VELOCIDADES DE CORTE(Vc). Quantas rotações por minuto (rpm) deve-se empregar para desbastar no torno um tarugo de aço 1060 de 100 mm de diâmetro, usando uma ferramenta de aço rápido? Dados disponíveis ferramenta: de aço rápido material: aço 1060 vc = 15m/mim (dado de tabela, de acordo com as indicações acima) d = 100
72 Exercícios VELOCIDADES DE CORTE(Vc). Qual é a rpm adequada para furar uma peça de aço 1045 com uma broca de aço rápido de 14 mm de diâmetro, se a velocidade indicada na tabela é de 18m/min? a) dados disponíveis ferramenta: de aço rápido material: aço 1045 vc = 18 m/min d = 14 mm n =?
73 VELOCIDADES DE CORTE(Vc). Quando o trabalho de usinagem é feito por aplainamento e, portanto, o movimento da máquina é linear, calcula-se o gpm, ou seja, o número de golpes que a ferramenta dá por minuto. Para esse cálculo, você também emprega uma fórmula. Ela é:
74 VELOCIDADES DE CORTE(Vc). Em que gpm é o número de golpes por minuto, vc 1000 já é conhecido, c é o curso da máquina, ou seja, o espaço que ela percorre em seu movimento linear. Esse valor é multiplicado por 2 porque o movimento é de vaivém.
75 VELOCIDADES DE CORTE(Vc). Suponha que você precise aplainar uma placa de aço 1020 de 150 mm de comprimento com uma ferramenta de aço rápido. Você sabe também que a velocidade de corte é de 12 m/min. Os dados são: vc = 12 m/min c = 150 mm + 10 mm (folga) gpm =?
76 VELOCIDADES DE CORTE(Vc). Calcule o gpm para aplainar uma peça de 120 mm de comprimento considerando a folga de entrada e de saída da ferramenta de 40 mm, sabendo que a velocidade de corte é de 10 m/min. vc = 10 m/min c = gpm =?
77 VELOCIDADES DE CORTE(Vc). Maior velocidade de corte= maior temperatura = menor vida útil Menor velocidade de corte= problemas de acabamento e de produtividade.
78 Observação VELOCIDADES DE CORTE(Vc). Aços com: Até 60 kgf/mm2: aços macios; De 60 a 90 kgf/mm2: aços de dureza média; De 90 a 110 kgf/mm2: aços duros; Acima de 110kgf/mm2: aço extra-duros.
79 VELOCIDADES DE AVANÇO(Vf) A velocidade de avanço pode ser obtida pela fórmula: f (avanço) é o percurso de avanço em cada volta\ (mm/volta) ou em cada curso da ferramenta (mm/golpe). É o parâmetro mais influente na qualidade do acabamento superficial da peça; Os valores de f ou fz são fornecidos pelos catálogos de fabricantes de ferramenta de corte.
9 Tipos de porta ferramenta...09
SUMÁRIO 1 Prefácio...01 2 Torneamento...01 3 A máquina de tornear...01 4 Tipos de tornos...02 5 Características principais de um torno mecânico...03 6 Mecanismo do torno...04 7 Funcionamento do torno mecânico