Américo Costa
Práticas Oficinais Exercícios práticos de Torneamento e de Fresagem
ÍNDICE
Prefácio................................................................................................................................ Nota introdutória.............................................................................................................. Agradecimentos................................................................................................................
CAPÍTULO 1: TORNEAMENTO
1. Generalidades....................................................................................................................
2. O processo de torneamento.........................................................................................
3. Acessórios do torno.........................................................................................................
4. Fixação das ferramentas................................................................................................
5. Parâmetros de corte........................................................................................................
6. Sequências de maquinagem........................................................................................
7. Exercícios práticos resolvidos......................................................................................
Exercício I....................................................................................................................
Exercício II...................................................................................................................
Exercício III..................................................................................................................
Exercício IV..................................................................................................................
Exercício V...................................................................................................................
8. Instrumentos de medida...............................................................................................
9. Exercícios propostos.......................................................................................................
Exercício I....................................................................................................................
Exercício II...................................................................................................................
Exercício III..................................................................................................................
Exercício IV..................................................................................................................
Exercício V...................................................................................................................
CAPÍTULO 2: FRESAGEM
1. Generalidades....................................................................................................................
2. Processos de fresagem...................................................................................................
3. Fixação das ferramentas.........................................................................................
4. Fixação das peças.....................................................................................................
5. Processos de divisão................................................................................................
6. Parâmetros de corte.................................................................................................
7. Sequências de maquinagem................................................................................
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8. Exercícios práticos resolvidos..............................................................................
Exercício I...........................................................................................................
Exercício II..........................................................................................................
Exercício III.........................................................................................................
Exercício IV.........................................................................................................
Exercício V..........................................................................................................
9. Instrumentos de medida........................................................................................
10. Exercícios propostos................................................................................................
Exercício I...........................................................................................................
Exercício II..........................................................................................................
Exercício III.........................................................................................................
Exercício IV.........................................................................................................
Exercício V..........................................................................................................
Torneamento
1. Generalidades A operação de tornear ou modelar peças de revolução consiste num processo de fabrico muito comum na nossa indústria. O torno mecânico é uma máquinaferramenta que permite maquinar peças em forma de sólidos de revolução. Estas máquinas-ferramenta operam fazendo girar a peça a maquinar, que é fixada recorrendo a vários dispositivos: bucha de 3 ou 4 grampos, de prato liso ou fixada entre pontos, enquanto uma ou diversas ferramentas de corte são pressionadas em um movimento regulável de avanço contra a superfície da peça, removendo material de acordo com os parâmetros de corte adequados. As peças obtidas por este processo de fabrico possuem secções transversais de forma circular e constituem componentes importantes de máquinas, dispositivos, mecanismos e aparelhos, quer seja como cavilhas, quer como veios, fusos, árvores, tambores, casquilhos, mangas, etc. Estas peças são fabricadas nos mais diferentes materiais, de acordo com a finalidade da sua aplicação. A resistência ao desgaste, a dureza ou tenacidade pretendida podem determinar o tipo de material a usar para o componente a maquinar. As peças podem ainda ser fabricadas com diferentes qualidades de estado de acabamento de superfície.
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2. O processo de torneamento A operação de tornear ou torneamento é uma operação de corte com levantamento de apara, em que a peça é animada de um movimento de rotação contínuo contra uma ferramenta (movimento principal ou de corte – V), de forma a permitir o arranque do material. A ferramenta, por sua vez, terá de assumir dois tipos de movimentos: um paralelamente ao eixo da peça (movimento de avanço – A), de modo a colocarse em frente do novo material a cortar; outro perpendicular ao eixo (movimento de penetramento – P), para que possa arrancar sucessivas camadas de material.
Os movimentos de corte e de avanço realizam-se simultaneamente, de modo a que dessa combinação resulte um movimento helicoidal, em que a ferramenta arranca uma apara contínua. O torneamento, como em todos os trabalhos executados com máquinasferramenta, acontece mediante a retirada progressiva de apara da peça a ser
Torneamento
4. Fixação das ferramentas As ferramentas de corte devem ser fixadas de forma a suportarem de um modo rígido os esforços provenientes do corte. Para evitar vibrações indesejadas, as ferramentas não devem ser apertadas exageradamente fora do suporte.
A figura seguinte representa um aperto errado das ferramentas – estão fixadas demasiadamente fora do suporte.
A ferramenta deve ter sempre o seu gume de corte alinhado com o eixo da peça a maquinar, caso contrário, a apara não se desprende com facilidade e acaba por partir o gume de corte da ferramenta.
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5. Parâmetros de corte Velocidade de corte (Vc) [m/min] – Velocidade linear relativa entre a ponta da ferramenta e a peça em rotação. Uma vez que no torneamento é a peça que fica animada de rotação, o diâmetro (D), expresso em mm na fórmula, refere-se ao diâmetro da peça. Vc =
π×D×n 1000
Avanço (A) [mm/rotação] – Distância percorrida pela ferramenta por revolução da peça. Permite a remoção contínua de material. Profundidade de corte (ap) [mm] – Espessura ou profundidade de penetração da ferramenta, medida perpendicularmente ao plano de trabalho. A velocidade de corte máxima e o avanço mais adequados são-nos facultados pelos catálogos das ferramentas, em função da operação a realizar e do tipo de material a cortar. O penetramento é determinado por fórmulas empíricas, tendo em conta o melhor aproveitamento da capacidade disponível (potência) das máquinas-ferramenta. Na tabela abaixo são apresentados alguns valores de referência para parâmetros de corte, velocidades de corte e avanços para diferentes materiais e ferramentas. Material
Aço rápido Resistência Desbaste Acabar à tração (m/min) (m/min) kg/mm2 Aço macio 30 a 40 26 30 Aço média dureza 50 a 70 20 24 Aço duro 80 a 90 11 14 Aço extra-duro 140 a 180 8 10 Aço ferramentas 150 a 180 Aço inoxidável 60 a 70 Aço crómio 70 a 85 Aço crómio vanádio 100 Aço molibdénio 140 a 160 Aço manganês 12% Ferro fundido maleável 14 – 18 12 – 25 180 HB 18 20 180 a 250 HB 16 18 250 a 400 HB 12 15 extra-duro 8 15 Cobre 30 – 50 30 – 70 Latão macio 40 – 48 50 – 65 Latão duro 30 – 40 40 – 50 Bronze macio 18 – 25 30 – 35 Bronze duro 15 – 20 18 – 25 Alumínio 50 – 150 100 – 300 Duralumínio 130 170
Avanço Desbastar (mm/rot) (m/min) 0.8 – 5 0.8 – 5 0.5 – 4 0.5 – 4
0.8 – 5 0.8 – 5 0.5 – 5 0.5 – 4 0.5 – 1.5 0.5 – 3.0 0.2 - 3.0 0.2 – 2.0 0.2 – 3.0 0.2 – 3.0 0.1 – 1.0 0.1 – 1.0
Metal duro Acabar Avanço (m/min) (mm/rot)
200 – 300 300 – 400 150 – 200 200 – 300 140 – 160 160 – 200 30 – 50 50 – 70 30 – 50 50 – 65 70 – 90 90 – 120 100 – 140 140 - 160 50 – 70 70 – 100 50 – 60 60 – 90 15 – 35 35 – 45 60 – 75 75 – 95 60 – 95 100 – 140 45 – 75 75 – 110 35 – 55 55 – 75 10 – 15 15 – 25 320 – 370 370 - 560 300 – 450 450 – 550 200 – 300 300 – 400 300 – 350 280 – 380 150 – 200 200 – 300 800 – 1300 1300 – 1800 200 – 300 300 – 400
0.5 – 1.8 0.5 – 1.5 0.5 – 1.5 0.5 – 1.5 0.1 – 1.2 0.1 – 1.2 0.1 – 1.2 0.1 – 1.2 0.1 – 1.2 0.1 – 1.2 0.1 – 1.5 0.1 – 1.2 0.1 – 1.0 0.1 – 0.8 0.1 – 0.7 Até 1.5 Até 1.0 Até 1.0 Até 1.0 Até 1.0 Até 1.0 Até 1.0
Torneamento
As cotas nominais especificadas nos desenhos de fabrico, que não tenham tolerâncias individuais especificadas, devem respeitar o toleranciamento geral, especificado normalmente na legenda. A tabela seguinte é uma adaptação do toleranciamento geral definido pela norma ISO 2768, que contempla 4 classes: fina, média, grosseira e muito grosseira. Por exemplo, a cota de 80 mm especificada no desenho anterior fica compreendida no intervalo de 30 a 120 milímetros e, segundo a classe média especificada, deve ficar após a maquinação entre 79.7 mm e os 80.3 mm, resultante da tolerância de ±0.3. Tolerâncias dimensionais gerais – ISO 2768 Classes Dimensões nominais mm 0.5 – 3 > 3 – 6 > 6 – 30 > 30 – 120 > 120 – 400 > 400 – 1000 > 1000 – 2000 > 2000 – 4000
Fina f ± 0.05 ± 0.05 ± 0.1 ± 0.15 ± 0.2 ± 0.3 ± 0.5 –
Média m ± 0.1 ± 0.1 ± 0.2 ± 0.3 ± 0.5 ± 0.8 ± 1.2 ±2
Grosseira c ± 0.2 ± 0.3 ± 0.5 ± 0.8 ± 1.2 ±2 ±3 ±4
Muito grosseira v – ± 0.5 ±1 ± 1.5 ± 2.5 ±4 ±6 ±8
1. Para iniciar o processo de fabrico da peça, comece por fixar o ferro de desbaste no porta-ferramentas, de acordo com a figura abaixo. Não aperte a ferramenta demasiadamente fora do porta-ferramentas. Tenha o cuidado de alinhar a ponta da ferramenta com o eixo do ponto rotativo. Aperte o bloco de material, deixando de fora dos grampos somente o comprimento necessário para a sua maquinagem. Com um máximo aperto, reduzem-se as vibrações e minimizam-se os seus efeitos indesejados na qualidade de fabrico.
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2. O material em bruto poderá ser obtido por seccionamento de um varão com recurso ao serrote mecânico. O tipo de material escolhido para este trabalho pode ser Super C4 (DIN C45 Pb K) e as suas dimensões em bruto devem ser Ø22×83 mm. Este material é um aço de construção de aplicação comum, de corte fácil, que permite um bom acabamento e elevadas velocidades de corte.
DIN
C (Carbono)
Si (Silício)
Mn (Manganês)
Pb (Chumbo)
Ck 45 Pb K
0.45%
≤ 0.4%
0.65%
≤ 0.30%
Serrote mecânico – O seccionamento de materiais, com recurso ao serrote, constitui um processo comum de corte com levantamento de apara. A remoção de apara é realizada por intermédio de uma ferramenta, de forma apropriada, no caso, a serra ou o disco de corte, que penetra na peça sob a ação de uma força exterior, conjugada com o movimento de rotação do disco ou alternado da serra.
3. No aperto da peça, tenha o cuidado de deixar de fora dos grampos somente o estritamente necessário para a maquinagem. Neste caso, deixe de fora dos grampos 29 mm, pois a distância a maquinar será neste aperto de 28 mm ao comprimento, restando-nos 1 mm de segurança.
Torneamento
A tabela abaixo apresentada relaciona o estado de acabamento obtido com o avanço e com o raio de ponta da ferramenta. Um raio de ponta maior provoca um estado de acabamento de menor qualidade. Raio de ponta (mm)
Acabamento superficial Valor de Ra (µm)
0.2
0.6
0.05
0.07
0.10
0.12
0.14
0.17
1.6
0.08
0.12
0.16
0.20
0.23
0.29
3.2
0.12
0.16
0.23
0.29
0.33
0.40
0.23
0.33
0.40
0.47
0.57
0.40
0.49
0.57
0.69
6.3 8.0
0.4
0.8
1.2
1.6
2.4
Avanço em mm/rot
13. Monte uma ferramenta de pastilha quadrangular a 45 graus para quebrar as arestas restantes em 0.8×45°.
14. Meça a peça antes de a retirar da máquina. Ao medir, verifique se as faces de encosto do paquímetro estão perfeitamente limpas, e o paquímetro perpendicular ao eixo da peça. Se a peça estiver quente, deve deixar arrefecer para não adulterar a medição (deve arrefecer ou deixar a peça arrefecer antes de a retirar). O volume do material em bruto inicial era de 40251.7 mm3, com uma massa de 0.316 kg, e depois de maquinado passou para um volume
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9. Abra um ponto. Importante: é obrigatório abrir cone na furação (verifique tabelas normalizadas para abertura de pontos).
As dimensões dos pontos devem ser selecionadas em função dos diâmetros das peças a trabalhar. Diâmetro das peças a centrar d1 (mm) 5 – 15 16 – 20 21 – 30 31 – 40 41 – 60 61 – 100
Diâmetro das brocas (mm) d
D
c
C
1.5 2 2.5 3 4 5
5 6 8 10 12 14
2 3 3.5 4 5 6.5
40 45 50 55 66 78
Diâmetro máximo do escareado (E) mm 4 5 6.5 7.5 10 12.5
10. Aperte a peça pela zona maquinada, tendo o cuidado de proteger a parte já finalizada da peça de eventuais mossas provocadas pelo aperto dos grampos. Retire a broca de ponto e a bucha; desaperte e posicione a peça com 70 mm de fora dos grampos. Monte o ponto rotativo e encoste-o à peça.
Torneamento
Devemos evitar o aperto demasiado do ponto rotativo contra a peça, pois no caso de tal acontecer, irá aumentar o atrito sobre a peça e haverá um consequente aquecimento excessivo, provocando a sua deformação, pois a peça não irá caber no espaço que lhe foi reservado.
11. Realize um desbaste e acabamento para um diâmetro de 12 mm num comprimento de 64 mm.
12. Execute uma saída de rosca para facilitar a operação seguinte de roscagem. A gola a criar tem como objetivo libertar a saída da ferramenta de roscagem. O diâmetro final da gola deve ser inferior ao diâmetro interior da rosca.
13. Execute um desbaste e acabamento para um diâmetro de 9 mm num comprimento de 12 mm.
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18. Desencoste o ponto rotativo e retire a peça da bucha. Substitua a bucha pelo prato de cavalinho.
19. Insira a peça maquinada no cavalinho e aperte a peça pelo diâmetro de 27 mm. Posicione a peça com o cavalinho entre o ponto e o contraponto. Cavalinho – Quando uma peça é maquinada entre pontos é normalmente arrastada por um cavalinho. Este sistema tem uma abertura para receber o material a maquinar, bem como um parafuso para fixar a peça ao cavalinho.
20. Faça o acabamento, em ambos os lados da peça, de todos os diâmetros e comprimentos para as dimensões finais, tendo particular atenção com os parâmetros de corte: velocidade de rotação e avanço.
Torneamento
21. Insira uma ferramenta de pastilha quadrangular a 45 graus para quebrar as arestas em 0.5 mm.
22. Troque a ferramenta para uma que permita executar uma operação de ranhurar, com uma pastilha de 1 mm de espessura.
23. Efetue um canal com uma largura de 1.3 mm e uma profundidade de 1.1 mm. Com a ponta da ferramenta, efetue uma tangente ao topo da peça e desloque ao longo do seu eixo uma distância de 3.5 mm (2.5 mm+1 mm) – distância do canal ao início ao topo do veio, mais 1 mm de espessura da pastilha. Efetue nova tangente, desta vez ao diâmetro de 25 mm e avance 1.1 mm ao diâmetro. Recue e acrescente 0.3 mm ao comprimento, voltando
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O nónio consiste numa escala dividida por N divisões, correspondente a um espaço de N-1 divisões da régua principal. No caso da figura abaixo, temos um nónio com 50 divisões e a diferença entre uma divisão da escala do nónio e uma divisão da escala principal corresponde a 0.02 mm.
Como utilizar o paquímetro: ·
Desloque o cursor, até que o encosto apresente uma abertura maior que a primeira medida a executar;
·
Encoste o centro do encosto fixo numa das extremidades do diâmetro que pretende medir;
Torneamento
·
Feche o paquímetro, de forma suave, até que o encosto móvel toque na outra extremidade do diâmetro;
·
Exerça uma pressão suficiente para manter a peça ligeiramente presa entre os encostos;
·
Posicione os encostos do paquímetro na peça, de maneira que estejam no plano de medição. Use as 2 mãos para obter uma melhor estabilidade sobre o plano de medição;
·
Faça a leitura da medida;
·
Abra o paquímetro e retire-o da peça, sem que os encostos se toquem;
·
Registe a medida feita.
Micrómetro A precisão de medição que se obtém com o paquímetro, por vezes, não é suficiente. Para medições mais rigorosas, utiliza-se o micrómetro, que pode assegurar uma exatidão de 0.01 mm. O micrómetro é um instrumento de dimensão variável que permite medir, por leitura direta, as dimensões reais com uma aproximação até 0.01 mm. O princípio utilizado é o do sistema parafuso/ porca: se numa porca fixa um parafuso der uma volta, haverá um avanço de uma igual ao seu passo.
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Exercício II Grau de dificuldade 1
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Torneamento
ExercĂcio III Grau de dificuldade 1
2
3
4
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Práticas Oficinais Exercícios práticos de Torneamento e de Fresagem Também disponível em formato e-book
Sobre o livro O nosso país dispõe de uma forte tradição no fabrico de peças por arranque de apara. Os processos de fabrico como o torneamento e a fresagem, entre outros, fazem parte do quotidiano da maioria das empresas dos setores metalúrgico e metalomecânico. Este livro visa apresentar algum do conhecimento dos profissionais desta área convencional com o intuito de promover a autoformação do aluno. Esta obra, profusamente ilustrada, foi concebida para que o aluno possa fazer uma aprendizagem autónoma através de capítulos compostos por uma explanação teórica e um conjunto de exercícios práticos devidamente resolvidos. Este livro dirige-se a todos os alunos dos cursos de cariz profissional que abordem a temática do fabrico de peças por arranque de apara, bem como a professores e estudantes do ensino superior e profissional que pretendam evoluir na sua qualificação. Público-alvo: Cursos de formação profissional Cursos profissionais e vocacionais Professores e estudantes do ensino superior Profissionais da metalomecânica
Sobre o autor Américo Costa Licenciado em Engenharia Mecânica pela Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto. Especialista na área de CAD/CAM do CENFIM. Autor dos livros Autodesk Inventor Depressa & Bem e Autodesk Inventor 2010 Curso Completo. Professor convidado do ISPGaya – Instituto Superior Politécnico Gaya.
Sobre o CENFIM O CENFIM, Centro de Formação Profissional da Indústria Metalúrgica e Metalomecânica, que avoca na sua missão Fornecer competências técnicas e promover a cidadania nos seus clientes, incentivando-os a aprender... decidiu criar, como forma de celebrar o seu 30.º aniversário, e em parceria com a Publindústria, esta nova coleção CENFIMBook – uma homenagem aos mais de 200 mil clientes; jovens, adultos e empresas, que nos honraram, ao longo destes anos, com a sua presença nas nossas mais de 15.000 ações de formação, pretendendo agora, também por esta via, continuar a colocar “A nossa Competência ao serviço da sua Competitividade”.
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