Introdução à Maquinagem
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
1. Introdução Os processos de fabricação que envolvem mudança de forma podem ser classificados em duas categorias que são a fabricação com remoção de material, directamente ligada aos processos de maquinagem e a fabricação sem remoção de material, como os processos de como soldagem, conformação e fundição. A grande utilização dos processos de maquinagem deve-se à: •
Variedade de geometrias possíveis de ser usinadas
•
Alto grau de precisão dimensional
•
Excelente acabamento superficial
•
Não haver alteração nas propriedades do material.
Desvantagens em relação a outros processos de fabricação:
•
Baixa velocidade de produção quando comparada a estes
•
Altos custos envolvidos: Maquinas, ferramentas caras, mão-de-obra
especializada.
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Introdução à Maquinagem
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Introdução à Maquinagem
A Maquinagem é um termo que abrange processos de fabricação por geração de superfícies por meio de remoção de material (forma aparas) conferindo dimensão e forma à peça Classificação dos processos de maquinagem
➔ Os processos de maquinagem classificam-se em: •
•
Maquinagem com Ferramenta de Geometria Definida
Tornear
Fresar
Furar
Rosquear
Alargar
Serrar
Plainar
outros
Maquinagem com Ferramentas de Geometria não Definida
Rectificar
Lixar
Polir
Jactear
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1.
Evolução História da Maquinagem A Pré-História compreende o período que vai desde o surgimento do
homem até o aparecimento da escrita, sendo subdividida em: •
Idade da Pedra Lascada (Paleolítico)
•
Idade da Pedra Polida (Neolítico-fig. Foice de osso)
•
Idade dos Metais (fig. Pontas de armas)
A maquinagem evoluiu com o homem, sendo usada como parâmetro de subdivisão de um período.
Fonte: SOUZA. Osvaldo, "História Antiga e Medieval", Editora Atica
1.1.
Surge o Princípio da Fabricação No Período Paleolítico, as facas, pontas de lanças e machados eram
fabricados com lascas de grandes pedras. No Período Neolítico, os artefactos eram obtidos com o desgaste e polimento da pedra (Princípio da Rectificação). 1.2.
Surge o Conhecimento de Novos Materiais O Homem passa a usar metais na fabricação de ferramentas e armas no
fim da pré-história.
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Os primeiros metais a serem conhecidos foram o cobre e o ouro, e , em escala menor, o estanho. O ferro foi o último metal que o homem passou a utilizar na fabricação de seus instrumentos. 1.3.
A Evolução da Ferramenta Com a pancada de uma cunha manual surgiu o cinzel, movimentando esta
ferramenta para frente e para trás, aplicando-se pressão surgiu a serra.
Dispositivo da era Neolítica usado no corte de pedras
Um grande avanço nesse período foi a transformação do movimento de translação em movimento de rotação (com sentido de rotação invertido a cada ciclo). Este princípio foi aplicado em um dispositivo denominado Furação de Corda Puxada. A prova da existência desse mecanismo foi uma pintura encontrada em um túmulo datado de 1450 A.C.
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1.4.
A Evolução da Máquina Ferramenta A figura abaixo mostra que a evolução das máquinas possibilitou que um só
homem, com pouco esforço físico, realizasse seu trabalho.
No século 19 o trabalho dos ferreiros era muito lento. Surgem então as máquinas movidas a vapor (energia esta transmitida através da oficina por meio de eixos, correias e roldanas). Mais tarde o vapor seria substituído pela energia eléctrica. A introdução de suporte mecânico no torno é um outro exemplo de um grande avanço no processo de fabricação. O suporte eliminou a necessidade de segurar as ferramentas com as mãos, diminuindo portanto o risco de acidentes.
Porém foi durante o período de guerra que ocorreu considerável progresso das máquinas destinadas à fabricação.
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1.4.1.Exemplos de máquinas ao longo do tempo
Figura : Torno de Vara usado na Idade Média.
Figura: Torno de Fuso, usado a partir de 1600 .
Figura: Máquina-ferramenta.
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Figura: Inovações no torno, por Moudslay e Whitworth.
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2.
Torneamento O torneamento, como todos os demais trabalhos executados com
máquinas-ferramentas, acontece mediante a retirada progressiva de material (forma aparas) da peça a ser trabalhada. A apara é cortada por uma ferramenta de um só gume cortante, que deve ter uma dureza superior à do material a ser cortado. No torneamento, a ferramenta penetra na peça, cujo movimento rotativo uniforme ao redor do eixo “A” permite o corte contínuo e regular do material (fig. abaixo). A força necessária para retirar a apara é feita sobre a peça, enquanto a ferramenta, firmemente presa ao porta-ferramentas, contrabalança a reacção desta força.
Figura: Torneamento.
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2.1. Movimentos relativos entre torno e peça Para executar o torneamento, são necessários três movimentos relativos entre a peça e a ferramenta. Eles são: a)
Movimento de corte
É o movimento principal que permite cortar o material. O movimento é rotativo e realizado pela peça. b)
Movimento de avanço
É o movimento que desloca a ferramenta ao longo da superfície da peça. c)
Movimento de penetração
É o movimento que determina a profundidade de corte ao empurrar a ferramenta em direcção ao interior da peça e assim regular a profundidade do passe e a espessura da apara. Variando-se os movimentos, a posição e o formato da ferramenta, é possível realizar uma grande variedade de operações. 2.2. Classificação dos tornos mecânicos A escolha do tipo de torno adequado para a execução de uma determinado processo de fabrico deve atender aos seguintes factores: - Dimensões das peças a produzir - Forma das mesmas - Quantidade a produzir
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- Possibilidade de obter as peças directamente de vergalhões (barras, perfis). - Grau de precisão exigido. A classificação dos tornos mais simples é a seguinte:
2.2.1.
Tornos horizontais ou de pontas
Tornos de placa
Tornos verticais
Tornos revólver
Tornos copiadores
Tornos de produção
Tornos semiautomáticos
Tornos automáticos
Tornos especiais Tornos horizontais
Os tornos horizontais são os mais comuns e mais usados frequentemente. Por apresentarem dificuldade na mudança de ferramentas, não oferecem grandes possibilidades de fabricação em série.
Figura 24: Torno horizontal.
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2.2.2.
Tornos de Placa
O torno de placa é um torno de grande altura de pontas, empregado para tornear peças curtas e de grande diâmetro, tais como polias, volantes, rodas, etc.
Figura 25: Torno de placa.
2.2.3.
Tornos verticais
Os tornos verticais, com eixo de rotação vertical, são empregados para tornear peças de grande tamanho, como volantes, polias, rodas dentadas, etc., as quais por seu grande peso, se pode montar mais facilmente sobre a plataforma redonda horizontal que sobre uma plataforma vertical (fig. 26).
Figura 26: Torno vertical.
2.2.4.
Tornos revólver
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Os tornos revólver apresentam a característica fundamental que é o emprego de várias ferramentas convenientemente dispostas e preparadas para realizar as operações em forma ordenada e sucessiva o que obriga o emprego de dispositivos especiais, um dos quais é o porta-ferramenta múltiplos, a “torre revólver” – castelo
Figura 27: Torno revólver.
2.2.5.
Tornos copiadores Os tornos copiadores permitem obter peças com forma de sólidos de
revolução de perfil qualquer. Para poder realizar estes trabalhos, é necessário que a ferramenta esteja animada de dois movimentos simultâneos: um de translação, longitudinal e outro de translação, transversal, em relação à peça que se trabalha (fig. 28). O torno comum pode transformar-se em um torno copiador substituindo-se o avanço transversal do carro porta-ferramenta por um mecanismo apropriado.
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Figura 28: Torno copiador
2.2.6.
TORNOS DE PRODUÇÃO Os tornos de produção (de corte múltiplo) são aqueles que, para atender
às necessidades da produção, aumentando a quantidade de peças e diminuindo o custo da produção, são providos de dois carros, um anterior com movimento longitudinal e outro posterior, com movimento transversal, que trabalham simultaneamente, com avanço automático. As ferramentas do carro anterior servem para cortar lateralmente a apara, uma vez que o carro tem o movimento longitudinal da direita para a esquerda. As ferramentas do carro posterior, colocadas radialmente, cortam no sentido perpendicular ao eixo da peça. 2.2.7.
Tornos Semiautomáticos Nos tornos, há necessidade de o operário substituir uma peça acabada por
outra em estado bruto, no final da série de operações realizadas sucessivamente de forma automática. A diferença fundamental entre eles e os automáticos é o seguinte: os tornos automáticos produzem peças partindo da matéria-prima como barras, vergalhões, etc., com avanço automático depois de cada ciclo de operações; os
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tornos semiautomáticos são apropriados especialmente para usinar peças de manual nos dispositivos de montagem que as fixam. Os tornos semiautomáticos constituem um escalão intermediário entre os tornos revólver e os tornos automáticos, possuindo as características daqueles, melhoradas pela mudança automática das ferramentas em cada operação. A operação a cargo do operário é exclusivamente a retirada da peça acabada e a fixação da nova peça em bruto. 2.2.8.
Tornos automáticos São
máquinas
nas
quais
todas
as
operações
são
realizadas
sucessivamente, uma após outra, automaticamente. 2.2.9.
Tornos especiais Entre os tornos especiais, temos, por exemplo, os repetidores e os de
comando numérico computadorizado (CNC). Tornos detalonadores São empregados para arrancar material dos dentes das fresas e machos dos quais se exige perfil constante de corte. 2.2.10.
Tornos Repetidores
São máquinas especialmente adequadas para a produção em série de peças obtidas por rotação em torno de seu eixo. Tais tornos são denominados de repetição porque as peças são colocadas uma de cada vez na pinça.
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2.2.11.
Tornos CNC
São tornos que empregam um moderno processo alternativo de produção comandado por um computador que controla os movimentos da máquina. Esse computador leva o nome de comando numérico computadorizado ou controle numérico computadorizado, abreviadamente CNC que: •
Oferece maior flexibilidade, rendimento e operações diversas
•
Excelentíssima precisão em menor tempo.
•
Excelente na construção de peças complexas com economia de
dispositivos e de ferramentas especiais. O controlo numérico é um sistema que: •
Interpreta um conjunto de instruções pré-gravadas, codificadas em
alguns formatos simbólicos, •
Permite a máquina executar as instruções,
•
Verificar os resultados para que a precisão seja mantida.
As desvantagens são: •
Alto custo de investimento,
•
Problemas com programação.
Hoje cada vez implantação dos sistemas de CAD/CAM, vem se tornando cada vez mais acessível.
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2.3. Nomenclatura de um Torno São compostos das seguintes partes: a)
Corpo da máquina:
Composto por barramento, cabeçote fixo, cabeçote móvel e caixas de mudança de velocidade. b)
Sistema de transmissão de movimento do eixo
Composto por: motor, polia, engrenagens e redutores. c)
Sistemas de deslocamento da ferramenta e de movimentação da peça
em diferentes velocidades: Compostos por engrenagens, caixa de mudanças, inversores de marcha, fusos, vara etc. d)
Sistemas de fixação da ferramenta:
Compostos por torre, carro porta-ferramenta, carro transversal, carro principal ou longitudinal e da peça: placas e cabeçote móvel. e)
Comandos dos movimentos e das velocidades:
Compostos por manivelas e alavancas.
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i. Figura 30: Nomenclatura do torno
2.4. Principais componentes de um torno O torno compõe-se essencialmente de (fig. 31):
Barramento
Cabeçote fixo
Cabeçote móvel
Carro principa
Caixa Norton
Engrenagens/Mudanças
Figura 31: Principais componentes o torno.
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2.4.1.
BARRAMENTO
Para deslizamento do carro no seu movimento longitudinal é preciso dotar o torno de superfícies planas rígidas, isto é, de trilhos paralelos que constituem o barramento. O banco do torno, ou barramento é uma peça de ferro fundido resistente, que sustenta os elementos fixos e móveis do torno, assentando-o (fig. 32). Na parte superior do barramento estão as guias prismáticas ou planas, que fornecem um guia apropriado a suportar pressões e resistente ao desgaste, à ferramenta, cujo avanço longitudinal deve ser perfeitamente paralelo à direcção criada pelo eixo ideal de trabalho, ou as pontas, a fim de garantir o alinhamento da máquina. Além disso, as guias visam também criar uma direcção geral de colocação dos cabeçotes fixo e móvel, como um eixo ideal comum para o eixo de trabalho (de um lado, flange, órgãos de centragem, ponta, etc. e de outro, a ponta do cabeçote móvel).
Figura 32: Barramento do torno
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2.4.2.
Cabeçote fixo
Cabeçote fixo é um conjunto constituído de carcaça, engrenagens e eixoárvore. O elemento principal do cabeçote é o eixo-árvore, também chamado árvore ou eixo principal, onde está montada a placa, responsável pelo movimento de rotação da peça; o eixo-árvore é vazado de ponta a ponta, de modo a permitir a passagem de barras
Figura: Cabeçote fixo do torno.
2.4.3.
Cabeçote móvel
O cabeçote móvel é a parte do torno que se desloca sobre o barramento, oposta ao cabeçote fixo; a contra Ponta e o eixo principal estão situados na mesma altura e determinam o eixo de rotação da superfície torneada (fig. 34).
Figura 34: Cabeçote móvel do torno.
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O cabeçote pode ser fixado ao longo do barramento por meio de parafusos, porcas, placas e alavanca com excêntrico (fig. 35 e 36).
Figuras 35 e 36: Fixação do cabeçote móvel do torno.
O cabeçote móvel tem as seguintes funções: - Servir de suporte à contra ponta, destinada a apoiar um dos extremos da peça a tornear (fig. 36);
Figura 36: Contra Ponta suportada pelo cabeçote móvel.
- Servir para fixar o mandril de haste cónica para furar com broca no torno (fig. 37);
Figura 37: Mandril fixado pelo cabeçote móvel.
- Servir de suporte directo para ferramentas de corte de haste cónica como brocas, alargadores e machos (fig. 38);
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Figura 38: Broca suportada pelo cabeçote móvel.
- Deslocar a contra ponta lateralmente para tornear peças de pequena conicidade (fig. 39).
Figura 39: Contra Ponta deslocada suportada pelo cabeçote móvel.
As partes principais do cabeçote móvel são: base, corpo, mangote, trava do mangote e volante (fig. 40).
Figura 40: Principais partes o cabeçote móvel.
2.4.4.
CARRO PRINCIPAL
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O carro principal é um conjunto formado por avental, mesa, carro transversal, carro superior e porta-ferramentas. O avanço do carro principal pode ser manual ou automático. No avanço manual, a rotação do volante movimenta uma roda dentada, que engrenada a uma cremalheira fixada no barramento, desloca o carro na direcção longitudinal.
Figura 41: Carro principal.
No avanço automático, a vara com uma rosca sem-fim movimenta um conjunto de engrenagens ligadas à cremalheira do barramento que, por sua vez, desloca o carro.
Figura 42: Deslocamento do carro principal.
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Figura 43: Avental.
A mesa, que desliza sobre as guias prismáticas do barramento, suporta o carro transversal. Nela também estão montados o fuso e o volante com anel graduado, que determinam o movimento do carro transversal.
Figura 44: Mesa. O carro transversal é responsável pelo movimento transversal da ferramenta e desliza sobre a mesa por meio de movimento manual ou automático. No movimento automático, a rotação da vara movimenta a rosca sem-fim existente no avental; o movimento é transmitido até a engrenagem do parafuso de deslocamento transversal por meio de um conjunto de engrenagens; esse conjunto de engrenagens faz girar o parafuso, deslocando a porca fixada no carro.
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Figura 45: Carro transversal.
O movimento manual é realizado por meio do manípulo existente no volante montado na extremidade do parafuso de deslocamento transversal. O movimento é controlado por meio de um anel graduado, montado no volante.
Figura 46: Manípulo e anel graduado.
O carro superior possui uma base giratória graduada que permite o torneamento em ângulo. Nele também está montado o fuso, o volante com anel graduado e o porta-ferramentas ou torre.
Figura 47: Carro superior.
O porta-ferramentas ou torre é o local onde são fixados os suportes de ferramentas, presos por meio de parafuso de aperto.
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Figura 47: Porta-ferramentas.
2.4.5.
CAIXA NORTON
Também conhecida por caixa de engrenagem, é formada por carcaça, eixos e engrenagens; serve para transmitir o movimento de avanço para a ferramenta.
Figura 48: Caixa Norton.
2.4.6.
ACESSÓRIOS DO TORNO
As operações de tornear superfícies cilíndricas ou cónicas, 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.
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O torno tem vários tipos de acessórios que servem para auxiliar na execução de muitas operações de torneamento: 2.4.6.1. PONTAS E CONTRAPONTAS
As pontas e contra Pontas são cones duplos rectificados de aço temperado cujas extremidades se adaptam ao centro da peça a ser torneada para apoiá-la. A contra Ponta é montada no mangote do cabeçote móvel, padronizado pelo sistema Morse, com um cone de 60º. Recebe esse nome porque está montada em uma posição oposta a uma placa arrastadora com ponta. É apresentada em vários tipos: • Ponta fixa: suporta a peça por meio dos furos de centro. • Ponta rotativa: reduz o atrito entre a peça e a ponta, pois gira suavemente e suporta esforços radiais e axiais, ou longitudinais; • Ponta rebaixada: facilita o completo facejamento do topo. Nos catálogos de fabricantes, as pontas e contra Pontas recebem o nome genérico de ponta. 2.4.6.2. PLACA DE ARRASTO (ARRASTADORA) 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 Elaborado por: Engº Rui Silva
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fixação. As placas arrastadoras podem ser:
Figura 51: Tipos de placas de arrasto.
Em todas essas placas usa-se o arrastador que é firmemente preso à peça, transmitindo-lhe o movimento de rotação, funcionando como órgão intermediário. Os arrastadores podem ser de vários tipos:
Figura 52: Tipos de placas de arrasto.
• Arrastador de haste recta: 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 maquinagem de passes profundos. 2.4.6.3. LUNETA A luneta é outro dos acessórios usados para prender peças de grande Elaborado por: Engº Rui Silva
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comprimento e finas que, sem esse tipo de suporte adicional, tornariam a maquinagem inviável, por causa da vibração e flexão da peça devido ao grande vão entre os pontos. A luneta pode ser fixa ou móvel. 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.
Figura 53: Luneta fixa.
A luneta móvel geralmente possui duas castanhas. Ela apoia a peça durante todo o avanço da ferramenta, pois está fixada no carro do torno.
Figura 54: Luneta móvel.
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2.4.6.4. PLACA LISA
Figura 55: Placa lisa.
A placa lisa fornece uma superfície plana para apoio de peças de formas irregulares. Ela tem várias ranhuras que permitem a utilização de parafusos para fixar a obra. É aparafusada na extremidade do cabeçote fixo, sendo usada para peças cujos centros não são alinhados com outros tipos de suporte, para furar e alargar furos que devem ser colocados cuidadosamente. Antes de ser aparafusada, a rosca da placa e da árvore de trabalho deve ser cuidadosamente limpa e lubrificada com óleo. A placa lisa é feita de ferro fundido cinzento, não estando sujeita a empenar nas condições ordinárias de trabalho, devendo, porém, ser usada com cuidado, não se apertando a obra demasiadamente para evitar fleti-la.
2.4.6.5. PLACA DE CASTANHAS INDEPENDENTES
Figura 56: Placas de 3 e 4 castanhas, respectivamente.
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Introdução à Maquinagem
Pode ter 3 ou 4 castanhas ajustáveis, por meio de uma chave, que acciona um parafuso sem-fim que comanda seu deslocamento. Este tipo de placa permite fixar firmemente obras de qualquer forma e centrar com a precisão desejada qualquer ponto da peça. As castanhas podem ser retiradas e colocadas em posição inversa, permitindo centrar pela parte interna as obras vazadas. 2.4.6.6. PLACA UNIVERSAL Neste tipo, as castanhas se movem simultaneamente pela acção da chave introduzida em um dos furos existentes. Estas placas servem para fixar peças poligonais regulares ou de seção circular.
Figura 57: Placa universal.
O emprego desse tipo de placa é comumente em peças curtas que não precisam de contra Ponta, economizando-se tempo com a preparação dos centros. 2.4.6.7. PINÇA A pinça é uma peça de aço temperado e rectificado com precisão, com uma abertura central onde se adapta a obra. Rasgos longitudinais permitem uma mobilidade das extremidades da pinça
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Introdução à Maquinagem
que se fecham sobre a obra para fixá-la.
Figura 58: Pinças. A superfície externa é cónica e se adapta à bucha cónica do furo da árvore. A outra extremidade da pinça é rosqueada para permitir sua adaptação à barra de aperto que atravessa toda a árvore do torno. Existem pinças para obras cilíndricas, quadradas, hexagonais e octogonais. As pinças constituem o sistema de fixação de peças mais preciso e permitem rápida produção seriada. 2.4.6.8. MANDRIL São pequenas placas universais de três castanhas mais comumente conhecidas como mandris ou buchas universais que são utilizadas para fixar brocas, alargadores, machos e peças cilíndricas de pequeno diâmetro.
Figura 59: Mandril.
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2.5.
FERRAMENTAS USADAS NO TORNO
Para a maquinagem de peças com precisão e rigor, é necessário dispor do tipo exacto de ferramenta do torno, com um lamina de corte afiada e bem apoiada, amolada especialmente para o material que se vai trabalhar, e ajustada à devida altura. Em seguida, estão apresentadas algumas ferramentas mais usuais para torno:
Figura 60: Ferramentas mais usuais para torno.
FERRAMENTA CURVA PARA FACEJAR LATERALMENTE
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Introdução à Maquinagem
FERRAMENTA RETA PARA DESBASTE
FERRAMENTA CURVA PARA DESBASTE
FERRAMENTA CURVA PARA CANTOS
FERRAMENTA RECTA PARA ACANALAR E CHANFRAR
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Introdução à Maquinagem
FERRAMENTA CURVA PARA FACEJAR E DESBASTAR
FERRAMENTA CURVA PARA FACEJAR LATERALMENTE
FERRAMENTA PARA CANAL DE POLIA
FERRAMENTA PARA ROSQUEAR EXTERNO
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Introdução à Maquinagem
FERRAMENTA PARA ROSQUEAR INTERNO
FERRAMENTA PARA TORNEAR FURO PASSANTE
FERRAMENTA PARA TORNEAR FURO NÃO-PASSANTE
FERRAMENTA RETA PARA ACABAMENTO
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Introdução à Maquinagem
FERRAMENTA RETA PARA SANGRAR E CORTAR
FERRAMENTA CURVA PARA ACABAMENTO
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Introdução à Maquinagem
3.
Fresagem 3.1.
Conceito de fresagem
Na Fresagem os equipamentos, entenda-se, máquinas são designadas por fresadoras. Nesta máquina cuja ferramenta é a fresa, esta está animada de movimento de rotação e arranca o material em forma de aparas reduzidas, parecidos com uma vírgula.
Assim a fresagem é um processo de maquinagem mecânica, feito por fresadoras e ferramentas especiais chamadas fresas. A fresagem consiste na retirada do excesso de metal ou sobremetal da superfície de uma peça, a fim de dar a esta uma forma e acabamento desejados. 3.2.
Funcionamento da Maquinagem por Fresagem
Na fresagem, a remoção do sobremetal da peça é feita pela combinação de dois movimentos, efetuados ao mesmo tempo. Um dos movimentos é o de rotação da ferramenta, a fresa. Outro é o movimento da mesa da máquina, onde é fixada a peça a ser usinada.
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
É o movimento da mesa da máquina ou movimento de avanço que leva a peça até a fresa e torna possível a operação de maquinagem.
~ A maioria das fresadoras trabalha com o avanço da mesa baseado em uma porca e um parafuso.
Notar que:
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
• Vários dentes trabalham intermitentemente • Muitos dentes → trabalho quase contínuo Vantagem: os dentes podem arrefecer durante o tempo em que não arrancam material
3.2.1.
Fresagem Horizontal
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3.2.2.
Fresagem Vertical
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Introdução à Maquinagem
3.3.
Classificação das Fresadoras 3.3.1.
Fresadoras universais
Dispõe de dois eixos-árvore, um horizontal e outro vertical. O eixo vertical situa-se no cabeçote, parte superior da máquina.O eixo horizontal localiza-se no corpo da máquina. O facto de a fresadora universal dispor de dois eixos permite que ela seja utilizada tanto na posição horizontal quanto na vertical.
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Introdução à Maquinagem
3.3.2.
Outros tipos de Fresadoras
Há outras que tomaram como modelo as fresadoras horizontais e verticais, mas não funcionam do mesmo modo, como: • Fresadora copiadora → trabalha com uma mesa e dois cabeçotes: o cabeçote apalpador e o de maquinagem. Como o nome diz, a fresadora copiadora tem a finalidade de maquinar, copiando um dado modelo. • Fresadora pantográfica ou o pantógrafo
→
como a fresadora
copiadora, o pantógrafo permite a cópia de um modelo. No pantógrafo, a transmissão do movimento é coordenada manualmente pelo operador. Isso permite trabalhar detalhes como canais e pequenos raios, mais difíceis de serem obtidos numa fresadora copiadora. Quanto aos modelos, eles podem ser confeccionados em material metálico, como o aço e o alumínio, ou ainda em resina.A escolha do material depende do número de peças a ser copiado.
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
Devido à sua resistência, modelos em aço são recomendáveis para um número elevado de cópias. Caso o modelo seja utilizado poucas vezes, para a cópia de duas ou três peças por exemplo, recomenda-se o uso da resina. 3.3.3.
3.4.
Fresadora CNC
Movimentos da fresagem 3.4.1.
Fresagem em oposição
• Também chamado método “para cima”, ou “a empurrar”, ou “discordante” • As navalhas atacam o material no ponto mais delgado Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
• Forte atrito • Tende a arrancar a obra da mesa • Grampos, tornos ou dispositivos para segurar a obra devem se opor ao deslocamento da obra • Muito usado para o desbaste 3.4.2.
Fresagem em Concordância
• Também chamado método “para baixo” ou “a puxar” • As navalhas atacam o material no ponto mais espesso • Tende a apertar a “peça” contra a mesa • Usado principalmente para abertura de rasgos de chaveta, cortes profundos e longos, corte com serra circular, obras de pequena espessura • Muito usado para o acabamento (tangenciar) • No movimento concordante, a folga é empurrada pelo dente da fresa no mesmo sentido de deslocamento da mesa. • Isto faz com que a mesa execute movimentos irregulares, que prejudicam o acabamento da peça e podem até quebrar o dente da fresa. • Assim, nas fresadoras dotadas de sistema de avanço com porca e parafuso, é melhor utilizar o movimento discordante.
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
• Para tanto, basta observar o sentido de giro da fresa e fazer a peça avançar contra o dente da ferramenta. • Como outros processos, a fresagem permite trabalhar superfícies planas, convexas, côncavas ou de perfis especiais. • Tem a vantagem de ser mais rápido que o processo de tornear, limar, aplainar. Isto se deve ao uso da fresa, que é uma ferramenta multicortante.
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
3.5.
Ferramentas para fresar
É a ferramenta utilizada pela fresadora. Apresenta uma vantagem em relação a outros tipos de ferramentas de corte: • Os dentes que não estão a ser utilizados estão a ser arrefecidos, o que reduz o desgaste da ferramenta.
3.5.1.
Fresas de perfil constante
Utilizadas para abrir canais, superfícies côncavas e convexas ou gerar engrenagens. 3.5.1.1. Fresas planas Empregadas para trabalhar superfícies planas, abrir rasgos e canais. 3.5.1.2. Fresas angulares Utilizadas para maquinagem de perfis em ângulo, tais como rasgos prismáticos e encaixes tipo rabo-de-andorinha. 3.5.1.3. Fresas para rasgos Para rasgos de chaveta, ranhura reta ou em perfil T. 3.5.1.4. Fresas dentes postiços Mais conhecidas como cabeçotes de fresamento, empregam pastilhas de metal duro fixadas por parafusos , pinos ou garras de fácil substituição. 3.5.1.5. Fresas para desbaste Utilizadas para desbaste de grande quantidade de material de uma peça. 3.6.
Classificação das Fresas
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
As fresas podem ser classificadas de várias maneiras, dentre elas: 1 - A forma; 2 – Sentido de corte; 3 – Quanto aos dentes; 4 – Quanto à construção; 5 – Quanto às faces de corte; 6 – Quanto à aplicação; 7 – Quanto á fixação Nota: A quantidade de dentes entre as fresas deve-se a capacidade de conseguir maquinar materiais mais resistentes.
3.6.1.
Quanto à Forma:
As fresas podem ser:
Cilíndricas
Cônicas
Forma
3.6.1.1. Cilíndricas
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
As ferramentas mais estreitas são também chamadas de fresas de disco, enquanto as ferramentas que possuem haste própria são denominadas de fresas de haste ou fresas de topo 3.6.1.2. Cónica As fresas cônicas ou angulares podem possuir apenas um ângulo, como as fresas para encaixes tipo cauda-de-andorinha, ou possuir dois ângulos. Neste segundo caso podem ser classificadas como simétricas (ângulos iguais) ou biangulares (ângulos diferentes). Normalmente
as
fresas
para
cauda-de-andorinha
incorporada, enquanto as biangulares não.
3.6.1.3. De forma
Elaborado por: Engº Rui Silva
possuem
haste
Introdução à Maquinagem
3.7.
Sentido de Corte
Podem ser: • Horário • Anti-Horário Quanto ao sentido de corte a classificação é simples, pois trata do sentido de giro da ferramenta, observado do lado do acionamento (de cima para baixo). Tem-se as fresas de corte à direita (horário) e as fresas de corte à esquerda (anti-horário). Nota: Obviamente esta classificação só se emprega em fresas fixas de haste fixa. As fresas que não possuem haste podem, normalmente, ser fixadas tanto em um sentido como em outro. 3.8.
Quanto aos Dentes:
Podem ser:
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Introdução à Maquinagem
Retos Helicoidais Bihelicoidais
3.8.1.
Dentes Rectos:
3.8.2.
Dentes Helicoidais
Os dentes helicoidais tem como vantagem uma menor vibração durante a maquinagem, ou seja, o corte é mais suave pois o dente não atinge a peça de uma só vez como acontece com os dentes rectos. Os dentes helicoidais geram uma força axial, e para compensar esta força pode-se recorrer a uma fresa bihelicoidal.
3.8.3.
Dentes Bihelicoidais
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
Fresas bihelicoidais só são possíveis em espessuras relativamente pequenas e com ângulos reduzidos de hélice.
Para possibilitar maquinagem de grandes superfícies sem o efeito da força axial deve-se recorrer a uma montagem de duas fresas de mesmo diâmetro e número de dentes, mas com hélices invertidas
3.9.
Quanto à construção:
Podem ser: • Inteiras/Inteiriças • Fresa calçada • De dentes postiços 3.9.1.
Ferramentas Inteiras/Inteiriças
Onde toda a ferramenta é construída de um mesmo material.
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Introdução à Maquinagem
Podem ser de: • Aço carbono (lâmina de serra de fita, disco de serra circular comum) • Aço liga (fresas inteiriças, brocas) • Aço rápido (brocas helicoidais e paralelas, fresas de haste para tupia superior, fresas maciças para tupia e facas para plainas moldureiras) • Metal duro (fresa maciça de haste especial para uso em centros de maquinagem – CNC)
3.9.2.
Ferramentas Calçadas ou Pastilhadas
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Introdução à Maquinagem
As ferramentas pastilhadas ou ferramentas compostas de dois elementos, são compostos pelo corpo que serve de suporte, onde as pastilhas são fixadas por intermédio de solda, em aço rápido (HSS), metal duro (HM) ou diamante policristalino (PKD). Em madeira aplica-se brocas, fresas, facas para plainas moldureiras e discos de serras circulares. 3.10.
Corpo-suporte da ferramenta
Aço revenido de alta tenacidade
3.11.
Sistemas de fixação dos elementos de maquinagem 3.11.1. Gumes de corte e de maquinagem:
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
Encaixados em ranhuras de encaixe ou fixados por intermédio de parafusos de sujeição. Onde o corpo da ferramenta é de um material mais simples e os gumes de corte, soldados ao corpo, são de um material mais nobre, como aço rápido ou metal duro. 3.11.2. Pastilhamento de fresas a) Fresa de perfil ou reta, com pastilhamento radial: a fresa é detalonada (rebaixada) com uma superfície livre em curva.
b) Fresa para rebaixar, ranhurar e copiar com pastilhamento tangencial: a fresa é rebaixada nas costas, com superfície recta.
c) Fresa de copiar, rebaixar e ranhurar com pastilhamento de forma radial, pastilha em forma de gota: o corpo-suporte da fresa é torneado de forma circular; a superfície do ângulo de saída é recta
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Introdução à Maquinagem
3.11.3.
Disposição dos gumes
a) Paralelos ao eixo da máquina: para maquinar madeiras maciças, permite fazer a maioria das operações de maquinagem
b) Inclinados de um lado em relação ao eixo da máquina: Para maquinar materiais revestidos só de um lado, em uma face do painel, com corte progressivo.
c) Inclinados alternadamente para ambos os lados: Para maquinar materiais revestidos em ambos os lados, nas duas faces do painel, com corte progressivo
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Introdução à Maquinagem
3.11.4. Função dos gumes de corte: • Gumes de corte principais: maquinar o material • Gumes de corte secundário: pré-cortadores (arestas da borda, para que os gumes principais efectuem uma maquinagem, limpa, sem lascar).
3.12.
Tipos de Fresa 3.12.1. Fresa de ranhurar, pastilhada com HSS ou HM
3.12.2. Fresas de rebaixar, pastilhada com HSS ou HM.
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Introdução à Maquinagem
3.12.3. Fresa tipo cabeçote regulável:
Usada para copiar peças e para fresar em ângulo oblíquo à face do material, na borda das peças.
3.12.4. Fresas especiais: ferramentas com facas intercambiáveis. Facas descartáveis, fixadas a um corpo-suporte. Mais utilizadas para materiais de difícil maquinagem.
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Introdução à Maquinagem
Ferramenta versátil e de alta precisão quanto a periferia de corte (cabeçotes para plainas moldureiras, fresas com haste cilíndrica e cónica, tupias superiores ou CNC. 3.12.5. Ferramentas diamantadas: policristalino (PKD).
pastilhadas
com
diamante
Ferramentas especiais, ampla utilização na indústria de móveis que trabalha com materiais que oferecem grande resistência ao corte e o desgaste dos gumes. Diversas ferramentas: fresas rectas ou com perfil, cabeçotes, serras circulares, brocas, ferramentas com haste recta ou cónica para trabalhar nos centros de maquinagem (CNC).
3.12.6. Fresas de Dentes Postiços
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
São similares às fresas calçadas. A diferença é que os dentes de aço rápido, metal duro, diamante ou cerâmicos podem ser trocados em caso de quebra ou desgaste. São fixadas a
um corpo de suporte. Mais utilizadas para materiais de difícil
maquinagem.
3.12.7. Fresas com haste de fixação Ferramentas utilizadas em máquinas que trabalham em altas rotações: tupias, tupias superiores e centros de maquinagem (CNC).
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Introdução à Maquinagem
Fresas de haste para tupias superiores: ranhurar, rebaixar, perfilar, furar, copiar.
3.12.8. Ferramentas para tupia superior Fresa com gume de corte excêntrico, haste de fixação cilíndrica-
Fresa com vários gumes de corte, pastilhada PKD, com haste de fixação cilíndrica e concêntrica
Fresa com dois gumes de corte com cone morse de fixação
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Introdução à Maquinagem
Fresa tipo cabeçote com facas perfiladas que podem ser trocadas
Fresa de haste reta com pastilhas PKD intercambiáveis
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Introdução à Maquinagem
3.13.
Quanto às faces de Corte:
Faces de corte é o número de superfícies com afiação e que definem em que direção a ferramenta pode avançar, ou seja, se poderá executar uma fresagem tangencial (eixo paralelo à peça) e/ou uma fresagem frontal (eixo perpendicular à peça). Tem-se fresas de um, dois e três cortes. A fresa de um corte possui uma afiação em uma das suas faces e em sua superfície cilíndrica. Uma fresa de três cortes possui afiação nas duas faces e também na superfície cilíndrica. A figura a seguir ilustra uma fresa de dois cortes.
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
Fresa de dois cortes e os sentidos em que se pode usinar
3.14.
QUANTO A APLICAÇÃO
Podem ser: • tipo W (=8º, =57º e =25º) → indicada para materiais de baixa dureza como alumínio, bronze e plásticos. • tipo N (=7º, =73º e =10º ) → indicada para materiais de média dureza, como os aços até 700N/mm2. • tipo H (=4º, =81º e =4º) → indicadas para materiais duros, como os aços acima de 700N/mm2. A fresa tipo W é empregada para maquinagem de materiais não ferrosos de baixa dureza: alumínio, bronze e plástico. ·
A fresa tipo N, empregada para materiais de dureza média, ou seja, menores de 700 N/mm2 de resistência à tração. A fresa tipo H, recomendada para maquinar materiais quebradiços ou duros,
com mais de 700 N/mm2.
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
Fresas para materiais mais macios podem ter dentes menos resistentes, o que significa possuir um ângulo de cunha menor. Isto permite colocar menos dentes na ferramenta. Em uma fresa para materiais de alta dureza cada dente remove pouco material. Sendo necessário que a fresa possua muitos dentes que, em uma volta, remova uma quantidade significativa de material. Além disto os dentes deverão ter um ângulo de cunha maior para lhes conferir maior resistência. 3.15.
QUANTO A FIXAÇÃO
Pode-se ter fresas de haste cilíndrica ou cônica e fresas para mandril com chaveta longitudinal ou transversal.
Fresas de haste (cônica e cilíndrica) e de chaveta (transversal e longitudinal)
Regulação da Rotação das Ferramentas RPM – Rotação da ferramenta
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
d = diâmetro da fresa [mm] v = velocidade de corte [m/min]: indicada por tabelas, depende do material da obra e do tipo de fresa n muito grande: prejuízo para as navalhas da fresa n muito pequeno: baixo rendimento da fresagem - Regulagem do Avanço a = profundidade de corte [mm] b = largura da fresa [mm] s’ = velocidade de avanço da peça [mm/min] Depende: • da fresa • do material da peça • da profundidade de corte • da qualidade do acabamento superficial
• V = quantidade máxima de cavaco possível [cm3/min] • V = abs’/1000 → s‘ = 1000V/ab • V = V’P • V’ = quantidade máxima admissível [cm3/kw.min] Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
Cálculo do Tempo útil de Fresagem
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
• L = curso útil da mesa [mm] • l = comprimento da peça [mm] • la = percurso anterior [mm] • lu = percurso ulterior [mm]
Exemplos de geometria de perfis gerados pelas fresas
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
4.
Fluidos de corte 4.1.
Conceito de fluido de corte
Fluido de Maquinagem ou Fluido de Corte é um material composto, na maioria das vezes, líquido, que deve ser capaz de: • Refrigerar • Lubrificar • Proteger contra a oxidação • Limpar a região da maquinagem.
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
4.2.
Aplicações do Fluido de Maquinagem
O uso do Fluido de Maquinagem, geralmente é justificado por um dos dois factores: 1.
Geração excessiva e/ou redução ineficiente de calor pelo sistema
ferramenta ⇔ apara ⇔ peça 2. Ocorrência de esforço elevado ( atrito)
4.3.
Aplicações do Fluido de Corte
4.4.
Efeitos da temperatura no processo de maquinagem • Desgaste acelerado da ferramenta • Dano térmico à estrutura da peça usinada • Distorção devido à dilatação térmica
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
4.5.
Fluido de Maquinagem como REFRIGERANTE
Para que o fluido de maquinagem reduza o calor de forma eficiente, ele deve possuir: • Baixa Viscosidade •“Molhabilidade” •Alto calor específico e baixa condutividade térmica
4.6.
Fluido de maquinagem como Lubrificante
Atua reduzindo o atrito entre ferramenta ⇔apara ⇔peça: •Redução de esforços •Redução de atrito.
4.7.
Características de um bom lubrificante •
Resistir a altas pressões e temperaturas
•
Possuir boas propriedades antifricção e antisoldantes
•
Possuir viscosidade adequada –baixa o suficiente para que o fluido
chegue a zona a ser lubrificada e alta o bastante para permitir boa aderência 4.8.
Modo de actuação de um lubrificante • Como refrigerante ele atua:
Sobre a ferramenta e evita que ela atinja temperaturas muito altas e perca suas características de corte. Sobre a apara , reduzindo a força necessária para que seja cortado
• Como lubrificante
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Introdução à Maquinagem
O fluido de corte facilita o deslizamento dos aparas sobre a ferramenta e diminui o atrito entre a peça e a ferramenta. • Como protector contra oxidação Protege a peça, a ferramenta e a apara, contribuindo para o bom acabamento e aspecto final do trabalho. Reduz o coeficiente de atrito na região de contacto ferramenta-apara melhorando o rendimento da máquina. Sobre a peça, evitando deformações causadas pelo calor. 4.9.
Acção de limpeza
A acção de limpeza ocorre como consequência da aplicação do fluido de corte em forma de jacto, cuja pressão afasta as aparas deixando limpa a zona de corte e facilitando o controlo visual da qualidade do trabalho 4.10.
Classificação dos fluidos de maquinagem
São divididos em dois grandes grupos: I) São os óleos integrais isentos de água cuja base pode ser: •a) mineral (óleos de petróleo de base parafínica ou nafténica); •b) sintética (ésteres, diésteres); •c) vegetal (canola)ou ainda •d) mistos misturados para dar maior compatibilidade aos aditivos. Vantagens; • Não são corrosivos • Longa duração se mantido limpos II) Fluidos à base de água: emulsões e soluções, e que são compostos aquosos;
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
a)
Emulsões de óleo em água
São basicamente compostos de água e óleo, cuja quantidade de óleo varia com o tipo de fluido necessário. As suas características são o seu alto poder refrigerante e o seu alto poder umectante. Quando comparado com a água tem menor acção corrosiva e melhor acção lubrificante. Estes fluidos são geralmente utilizados em operações de alta velocidade, devido à grande capacidade refrigerante que possuem. b)
Soluções químicas verdadeiras-Soluções
As suas características mais importantes são não absorver os óleos contaminantes que vazam das máquinas (são insolúveis) e possuir excepcional resistência biológica. 4.11.
Aditivos dos fluidos de maquinagem e suas funções:
Os aditivos melhoram as propriedades inerentes aos fluidos ou lhes atribuem novas características. Em geral enquadram-se em duas classes: •
Aqueles que afectam uma propriedade física ex. viscosidade
• Aqueles cujo efeito é puramente químico ex. anticorrosivos, antioxidantes 4.12.
Fluido de maquinagem esgotado
Devido às características inerentes ao processo de maquinagem, as propriedades dos fluidos vão diminuindo (fenómeno conhecido como stress mecânico), ao mesmo tempo em que aparece uma série de contaminantes que reduzem ainda mais suas propriedades e rendimento. 4.13.
Contaminantes comuns
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
Óleos externos procedentes de fugas dos circuitos hidráulicos e de engraxe, lubrificantes, partículas sólidas metálicas, microorganismos, restos de panos de limpeza, poeiras etc. 4.14.
Fluidos Integrais Esgotados
Ao serem submetidos a altas temperaturas nas operações de maquinagem, sofrem reacções de oxidação e polimerização, formando uma mistura complexa de compostos orgânicos e outros elementos contaminantes resultantes do desgaste dos metais. 4.15.
Contaminantes comuns:
Água, restos de aditivos como fenóis, compostos de zinco, cloro e fósforo, ácidos orgânicos ou inorgânicos; bem como qualquer outro composto que por qualquer motivo fique misturado com estes óleos 4.16.
Emulsões e soluções esgotadas
Além da fadiga térmica e das reacções químicas, a perda da qualidade é agravada pela presença de microorganismos que metabolizamos componentes do fluido, modificando sua estrutura química. A presença de sólidos faz com que aumente ainda mais a proliferação destes microorganismos e, por consequência, a degradação do fluido.
Elaborado por: Engº Rui Silva
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4.17.
Risco ocupacional e no meio ambiente
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
5. Linguagem CNC – Código Numérico Computorizado O Controlo Numérico (NC) é uma forma de automação onde o equipamento é controlado através de um programa baseado em letras, números e outros símbolos. Assim sendo, o equipamento adquire uma certa independência do operador, não dependendo portanto da habilidade do operador nem sequer da sua atenção. Nas primeiras máquinas ferramentas dotadas d unidades de controlo numérico, o programa ra implementado externamente, e devia ser ransferido para o controlador mediante algum uporte físico. As correcções geométricas, devidas às imensões das ferramentas, tinham que rever-se antecipadamente durante a programação e o operador deveria montar as erramentas segundo as considerações efectuadas. O Controlo Numérico pode ser utilizado em: • Aplicações que utilizam máquinas ferramentas, onde está envolvida a remoção de materiais . • Aplicações que não utilizam máquinas ferramentas. (linhas de montagem, manipulação de materiais, inspecção e medida) COMPONENTES DE UM SISTEMA CNC: 1. Programa de Instruções. 2. Unidade de Controlo. 3. Equipamento de Processamento (Máquina). Movimentação Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
Três tipos de instruções básicas: • Ponto a ponto : é um movimento de posicionamento, normalmente é executado a alta velocidade. • Corte a direito : movimentação em linha recta entre pontos com ferramenta em corte, sendo efectuado a uma velocidade consoante o tipo de corte, ferramenta e acabamento desejado. • Corte em contorno movimento em corte segundo um contorno prédeterminado. O controlo numérico computorizado é um sistema CNC que utiliza o computador como unidade de controlo de uma máquina ferramenta. O “coração” de um sistema CNC é um computador, que se encarrega de realizar todos os cálculos necessários e as operações lógicas. Atendendo que o sistema CNC é a ponte entre o operador e a máquina ferramenta, são necessárias as respectivas interfaces. Esquema de um Sistema CNC
Características de um sistema CNC:
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
• Possibilidade de armazenar em memória mais do que um programa CNC. • Permitem a edição, modificação e teste de programas CNC junto à máquina de ferramentas. • Permite a utilização de ciclos e subrotinas. • Facilidades no setup de posicionamento e alinhamento. • As máquinas CNC podem efectuar diagnósticos on-line, permitindo a detecção de avarias, ou de sinais de uma avaria iminente. • Interface de comunicações normalizado. Vantagens de uma máquina CNC • Aumenta o volume de produção, reduzindo os custos da mesma. • Aumenta a precisão de peças produzidas. • Permite uma redução do tempo de produção de uma peça, e logo uma consequente redução do tempo de entrega da mesma. • Diminui o tempo de desenho e redesenho de uma peça, até à produção. • Menor tempo de Maquinação Desvantagens de uma máquina CNC • Investimento inicial elevado (30.000 a 1.500.000 euros) • Manutenção exigente e especializada • Não elimina completamente os erros humanos • Necessita operadores mais especializados • Não tem vantagens tão evidentes para séries pequenas e muito pequenas. • Algumas podem ser consideravelmente grandes.
Componentes usuais de uma Máquina CNC • Eixos de deslocamento. • Transmissões. Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
• Dispositivos de medida de posição e de deslocamento. • Ferramenta principal ou cabeça. • Sistemas de aperto de peças. • Sistemas de mudança de ferramentas. • Eixos complementares de rotação e de deslocamento. Eixos As CNC’s possuem um certo número de eixos principais, normalmente dois ou três. Por norma são os eixos X,Y e Z. O tipo de eixos e sua designação são normalizados para cada tipo de máquina. Para além dos eixos principais, algumas CNC’s possuem também eixos complementares. Dispõem de mesas giratórias e/ou cabeça orientável. Os eixos sobre os quais giram essas mesas e cabeça, são controlados de forma independente e são designados por eixos complementares de rotação. Exemplos de eixos principais:
Exemplo de Eixos Complementares Exemplo de uma mesa giratória ecabeça basculante. Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
Exemplo de um centro de maquinagemcom 6 eixos.
Máquinas de CNC mais comuns: Torno (lathe) A peça é segura e rodada enquanto uma ferramenta cortante se move para produzir a forma desejada.Constituída por dois eixos. Fresadora A peça é fixa numa mesa (poderá ter dois ou três eixos) e trabalhada por uma ferramenta rotativa. É a máquina de ferramentas mais versátil pois pode produzir formas de contorno plano, formas com superfícies tridimensionais e formas cilíndricas.
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
Torno (lathe)
Mill
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
Sistemas de Medida São
normalmente
utilizados
dispositivos
(sensores)
que
permitem
determinar a velocidade e a posição. A precisão do sistema de medida influencia directamente a precisão da máquina. • Sensores de posição Os mais utilizados são os codificadores ópticos (encoders). São os mais utilizados:
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
Lineares : Montados numa mesa segundo os eixos. Rotativos : Montados no motor ou sobre o fuso de cada eixo.
Sensores de velocidade •Encoders : Onde a frequência de impulsos é proporcional à frequência angular. •Tacómetro de Corrente Contínua : É um gerador de corrente continua onde a tensão de saída é proporcional à velocidade angular.
Programas em CNC
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
6. ANEXOS 6.1.
Anexo 1
Maquinagem CNC ConceitosTeóricos Códigos CNC
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
PROGRAMAÇÃO ISO TORNO / FRESA Estes códigos podem ser configurados conforme o fabrincante da maquina, mas de modo geral a maioria da maquinas é programada usando estes exemplos. Código G
Função
G00
Posicionamento rápido
G01
G04
Interpolação linear Interpolação circular no sentido horario (CW) Interpolação circular no sentido anti-horario (CCW) Temporização (Dwell)
G05
Não registrado
G06
Interpolação parabólica
G07
Não registrado
G08
Aceleração
G09
Desaceleração
G10 a G16
Não registrado
G17
Seleção do plano XY
G18
Seleção do plano ZX
G19
G12 a G24
Seleção do plano YZ Programação em sistema Inglês (Polegadas) Programação em sistema Internacional (Métrico) Não registrado
G25 a G27
Permanentemente não registrado
G28
Retorna a posição do Zero máquina
G29 a G32
Não registrados
G33
Corte em linha, com avanço constante
G34
Corte em linha, com avanço acelerando
G35
Corte em linha, com avanço desacelerando
G36 a G39
Permanentemente não registrado Cancelamento da compensação do diâmetro da ferramenta Compensação do diâmetro da ferramenta (Esquerda) Compensação do diâmetro da ferramenta (Direita)
G02 G03
G20 G21
G40 G41 G42
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
G54
Compensação do comprimento da ferramenta (Positivo) Compensação do comprimento da ferramenta (Negativo) Compensações de comprimentos das ferramentas Cancelamento das configurações de posicionamento fora do zero fixo Zeragem dos eixos fora do zero fixo (01)
G55
Zeragem dos eixos fora do zero fixo (02)
G56
Zeragem dos eixos fora do zero fixo (03)
G57
Zeragem dos eixos fora do zero fixo (04)
G58
Zeragem dos eixos fora do zero fixo (05)
G59
Zeragem dos eixos fora do zero fixo (06)
G60
Posicionamento exato (Fino)
G61
Posicionamento exato (Médio)
G62
G70
Posicionamento (Grosseiro) Habilitar óleo refrigerante por dentro da ferramenta Não registrados Compensação da ferramenta por dentro do raio de canto Compensação da ferramenta por fora do raio de canto Programa em Polegadas
G71
Programa em metros
G72 a G79
Não registrados
G80
Cancelamento dos ciclos fixos
G81 a G89
Ciclos fixos
G90
Posicionamento absoluto
G91
G94
Posicionamento incremental Zeragem de eixos (mandatório sobre os G54...) Avanço dado em tempo inverso (Inverse Time) Avanço dado em minutos
G95
Avanço por revolução
G96
Avanço constante sobre superfícies
G97
Rotação do fuso dado em RPM
G98 e G99
Não registrados
G43 G44 G45 a G52 G53
G63 G64 a G67 G68 G69
G92 G93
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
Nota: Os códigos que estão como não registrados indicam que a norma ISO não definiu nenhuma função para o código, os fabricantes de máquinas e controles tem livre escolha para estabelecer uma função para estes códigos, isso também inclui os códigos acima de G99.
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
Código M
Função
M00
Paragemprograma
M01
Paragemopcional
M02
Fim de programa
M03
Liga o fuso no sentido horário (CW)
M04
Liga o fuso no sentido anti-horário (CCW)
M05
Desliga o fuso
M06
Mudança de ferramenta
M07
Liga sistema de refrigeração numero 2
M08
Liga sistema de refrigeração numero 1
M09
Desliga o refrigerante
M10
Atua travamento de eixo
M11
Desliga atuação do travamento de eixo
M12
Não registrado
M13
Liga o fuso no sentido horário e refrigerante
M14
Liga o fuso no sentido anti-horário e o refrigerante
M15
Movimentos positivos (aciona sistema de espelhamento)
M16
Movimentos negativos
M17 e M18
Não registrados
M19
Paragemdo fuso com orientação
M20 a M29
Permanentemente não registrado
M30
Fim de fita com rebobinamento
M31
Ligando o "Bypass"
M32 a M35
Não registrados.
M36
Acionamento da primeira gama de velocidade dos eixos
M37
Acionamento da segunda gama de velocidade dos eixos
M38
Acionamento da primeira gama de velocidade de rotação
M39
M46 e M47
Acionamento da segunda gama de velocidade de rotação Mudanças de engrenagens se usada, caso não use, Não registrados. Não registrados.
M48
Cancelamento do G49
M49
Desligando o "Bypass"
M50
Liga sistema de refrigeração numero 3
M51
Liga sistema de refrigeração numero 4
M52 a M54
Não registrados.
M55
Reposicionamento linear da ferramenta 1
M56
Reposicionamento linear da ferramenta 2
M40 a M45
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
Etapas para se criar um programa CNC Existem muitas modos diferentes para se obter um programa CNC com os quais obteremos a mesma peça, porém com resultados diferentes. De seguida apresenta-se uma sequência de etapas que sem dúvida produzirão um bom programa de CNC.
1ª Etapa: Definição do MATERIAL. O material deve ser definido de preferência pelo programador da peça em auxilio ao técnico de CADCAM, pois este deve ter uma ideia melhor do processo de fabricação da peça, levando em consideração material a mais que será usado como fixação da produto ao dispositivo de maquinagem. 2ª Etapa : Determinação da FIXAÇÃO. Uma boa fixação minimiza com certeza muitos problemas durante o processo, de modos que deve se ter muito critério e atentarmos por alguns pontos: 1) A fixação deve ser de tal modo que a peça não se mova durante o corte. 2) É importante que haja espaço suficiente entre a fixação e a peça para acesso da ferramenta. 3) Prefira fixações de atuação rápida. 4) Para peças de grandes áreas de base tente usar dispositivos a vácuo. 5) Caso seja possível elimine as fixações no final do programa.
Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
3ª Etapa: Definição das FASES, FERRAMENTAS DE CORTE e SEQUÊNCIA DE MAQUINAGEM Nesta etapa tendo decidido as fixações, tem de se fazer um bom delineamento do programa, ou seja de modo macro defina as ferramentas e como elas actuarão para retirar o material da peça, em cada fase Entenda-se por fase toda intersecção do operador da máquina durante o corte da peça, ex: Prender os grampo; soltar a peça e rotacionar, prender novamente, etc. Abaixo descrição das fases de um programa CNC. Deverá ser estudado um modo de se prender o material a mesa da máquina, faça um processo mental da maquinagem, defina as fases, as ferramentas de corte e a sequência de maquinagem, estes três aspectos devem ser analisados juntos porque um depende do outro para serem definidos. Exemplo : Fase 1 - Primeira face da peça a ser usinado. •
Ferramenta 1 - Fresa diâmetro 25- Fazer o desbaste geral, mantendo
sobremetal de 1mm. •
Facejar a região dos parafusos.
•
Ferramenta 2 - Broca de centro - Fazer furos de centro na alma
•
Ferramenta 3 - Broca de ¼ - Fazer furos próximo a aba central
•
... etc..
Fase 2 - Segunda face •
Ferramenta 1 - Fresa diâmetro 25 - Fazer o desbaste geral.
•
Ferramenta 4 - Fresa diâmetro 20 - Usinar cavidades
•
Ferramenta 6 - Fresa diâmetro 20 - Usinar contorno externo
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... etc..
Obs.: Fazer estas definições para todas as fases necessárias ao programa . Elaborado por: Engº Rui Silva
Introdução à Maquinagem
4ª Etapa: Condições de corte Uma vez que o trabalho feito com ferramentas é decidido, os dados de corte tais como avanço , rotação e profundidade de corte devem ser definidos em função do tipo de máquina CNC que será usada e seguindo sempre as condições sugeridas pelo fabricante da máquina ou por um técnico especializado. 5ª Etapa: PROGRAMA CNC Agora o programador está pronto para começar a criar o programa CNC. Um bom sistema CAD/CAM deve estar disponível. A melhor maneira de criar o programa CNC é simplesmente sentar-se em frente a uma estação de trabalho imaginando-se em frente à máquina e começar a fazer as movimentações necessárias para gerar a peça utilizando todas as informações definidas anteriormente. Obs.: Alterações nas definições acima podem se fazer necessário visto que quando se esta programando outras idéias ou sugestões podem aparecer para melhorar a eficácia do programa CNC 6ª Etapa Verificação do PROGRAMA CNC Depois de terminado o programa ,este deve ser verificado usando a própria ferramenta do sistema CD/CAM ou alguma ferramenta própria para simulação ou ainda o próprio simulador da máquina CNC , mas esta verificação se faz necessária para evitar colisões de podem trazer grandes prejuízos. 7ª Etapa Teste do programa CNC na máquina CNC Antes de começar a primeira peça deve ser verificado se todas as condições pré Elaborado por: Engº Rui Silva
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estabelecidas foram cumpridas com todo o rigor possível e algumas questões devem ser respondidas positivamente: •
Fixação do dispositivo na máquina esta ok?
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Fixação da peça no dispositivo esta ok?
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Ferramentas de corte estão afiadas e com comprimento de acordo com o
programa CNC? •
A máquina CNC esta zerada de acordo com programa CNC?
Depois de respondidas estas questões o primeiro teste do programa CNC pode ser feito usando muita cautela tendo em vista que possíveis erros na transmissão de dados para a máquina , erros no programa CNC que não foram percebidos anteriormente nas verificações podem ocorrer. Este primeiro teste serve principalmente para verificar as condições de corte que não podem ser simuladas.
8ª Etapa: INSPECÇÃO do produto final A primeira peça deve ser inspeccionada totalmente antes de dar sequência na produção. 9ª Etapa : DOCUMENTAÇÃO Uma documentação clara deve ser enviada para o operador para que este consiga produzir a peça sem o auxilio do programador, se este não for o mesmo, ou para que outra pessoa possa fazer a peça. 10a ETAPA:GERENCIAMENTO DO PROGRAMA CNC Elaborado por: Engº Rui Silva
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O gerenciamento do programa é importante para sua localização em caso de o programa sofrer alterações por revisões ou melhorias no programa CNC. Observação : •
Note-se que muito provavelmente afinações e alterações de dados serão alterados após cada etapa ao longo do desenvolvimento do programa.
As etapas acima são apenas um guia , para mais detalhes de cada uma delas estaremos a disposição para lhe responder qualquer questão.
Elaborado por: Engº Rui Silva
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7.2. Anexo 2
Elaborado por: Engº Rui Silva
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