Post on 08-Aug-2015
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA CENTRO DE TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA DISCIPLINA PRINCÍPIOS DE USINAGEM
MÁQUINAS-FERRAMENTAS
Santa Maria, RS
Sumário
1 Acionamentos .............................................................................................5
1.1 Acionamento por grupos: .....................................................................5
1.2 Acionamento individual:........................................................................5
1.3 Meios de transmissão de energia:........................................................5
1.4 Mecanismos variadores de velocidade:................................................6
1.4.1 Escalonados:..................................................................................6
1.4.2 Contínuos: ......................................................................................6
1.5 Mecanismos Variadores de Sentido de Rotação:.................................6
2 Tornos.........................................................................................................8
2.1 Roscas ...............................................................................................19
3 Fresadoras................................................................................................27
3.1 Cabeçotes Divisores – Processos de Divisão ....................................28
3.1.1 Divisão Direta ...............................................................................29
3.1.2 Divisão Indireta Simples ...............................................................29
3.1.3 DiVisão Indireta Composta...........................................................32
3.1.4 Divisão Diferencial........................................................................35
4 Plainas ......................................................................................................39
5 Mandriladoras ...........................................................................................42
6 Furadeiras.................................................................................................45
7 Dentadoras ...............................................................................................47
7.1 Dentadoras por Fresa-Matriz..............................................................49
7.1.1 Emprego.......................................................................................49
7.1.2 Alguns Fabricantes.......................................................................49
7.1.3 A Ferramenta ...............................................................................49
7.1.4 Fundamentos do Processo...........................................................50
7.1.5 Erros Geométricos no Perfil dos Dentes ......................................53
8 Brochadeira...............................................................................................54
9 Retificadora...............................................................................................58
Lista de Figuras
Figura 1 - Torno paralelo – detalhamento.........................................................9
Figura 2 - Processos realizados no torno. ......................................................12
Figura 3 - Torneamento cônico através do deslocamento angular do carro
superior. ....................................................................................................................13
Figura 4 - Torneamento cônico através do deslocamento transversal do
cabeçote móvel. ........................................................................................................13
Figura 5 - Torno Paralelo. ...............................................................................14
Figura 6 - Torno semi automático a castelo....................................................15
Figura 7 - Torno automático............................................................................16
Figura 8 - Exemplo de ciclo de usinagem em um torno. .................................16
Figura 9 - Torno copiador. ..............................................................................17
Figura 10 - Torno vertical................................................................................18
Figura 11 - Mecanismo de detalonamento do Torno Detalonador..................19
Figura 12 - Algumas operações de fresamento ..............................................27
Figura 13 - Fresamento vertical ......................................................................28
Figura 14 - Cabeçote Divisor Universal ..........................................................28
Figura 15 - Perfis produzidos na limadora ......................................................39
Figura 16 - Plaina limadora.............................................................................40
Figura 17 - Esquema ilustrativo sobre as velocidades de ida e volta .............40
Figura 18 - Plaina vertical ...............................................................................41
Figura 19 - Plaina de mesa.............................................................................41
Figura 20 - Foto de Mandriladora Horizontal ..................................................42
Figura 21 - Mandriladora Horizontal ...............................................................42
Figura 22 - Vista de operação de mandrilamento ...........................................43
Figura 23 - Mandrilamento..............................................................................43
Figura 24 - Tipos de mandrilamento ...............................................................44
Figura 25 - Furadeira de coluna......................................................................45
Figura 26 - Furadeira radial ............................................................................46
Figura 27 - Furadeira de 1 cabeçote de múltiplas ferramentas.......................46
Figura 28 - Dentadora por fresa matriz ...........................................................48
Figura 29 - Dentadora por aplainamento ........................................................48
Figura 30 - Ferramenta e peça com hélices de sentidos diferentes ...............51
Figura 31 - Ferramenta e peça com hélices de mesmo sentido .....................51
Figura 32 - Movimento helicoidal ....................................................................52
Figura 33 - Brochamento ................................................................................54
Figura 34 - Brocha ..........................................................................................54
Figura 35 - Etapas de brochamento ...............................................................55
Figura 36 - Brochadeira hidráulica..................................................................56
Figura 37 - Brochas de tração e compressão .................................................57
Figura 38 - Brocha para superfície externa.....................................................57
Figura 39 - Retificação cilíndrica.....................................................................58
Figura 40 - Retificação cônica externa e cilíndrica interna..............................59
Figura 41 - Retificação cônica interna.............................................................60
Figura 42 - Retificadora Plana ........................................................................61
Figura 43 - Retificação sem centros (centerless)............................................62
5
1 ACIONAMENTOS
As máquinas-ferramentas foram desenvolvidas para facilitar o trabalho do
homem. Por isso, tratou-se de substituir o acionamento manual por recursos naturais
como rodas movidas à água, motores de vento, e, mais tarde, máquinas a vapor ou
motores de combustão interna. Atualmente, as máquinas-ferramentas são, em geral,
acionadas por energia elétrica.
1.1 ACIONAMENTO POR GRUPOS:
Este tipo de acionamento foi muito usado e caracteriza-se por um grupo com
várias máquinas-ferramentas movimentadas por um mesmo motor. Por isso, oferece
uma série de desvantagens. Resulta incômodo porque necessita de uma
transmissão que se dispõe no teto, nas paredes ou também no chão de uma oficina.
Se a máquina-motriz ou a própria transmissão sofrem avaria, resultará na
imobilização de todo o grupo de máquinas-ferramentas. Por outro lado, quando uma
dada máquina-ferramenta não trabalha, funciona em vazio a parte da transmissão
que lhe corresponde, causando desgaste dos mancais e correias e elevado
consumo de energia.
1.2 ACIONAMENTO INDIVIDUAL:
Com o acionamento individual, cada máquina-ferramenta pode ser posta em
funcionamento independemente, tendo para isso um elemento motor.
1.3 MEIOS DE TRANSMISSÃO DE ENERGIA:
Podem ser utilizadas correias planas (abertas, cruzadas ou entre eixos
cruzados), correias trapezoidais ou engrenagens dos diversos tipos (clilíndricas,
cônicas, parafuso sem-fim e coroa, e pinhão e cremalheira).
6
1.4 MECANISMOS VARIADORES DE VELOCIDADE:
Podem ser escalonados ou contínuos.
1.4.1 ESCALONADOS:
a) Cone de polias escalonadas;
b) Cone de polias escalonadas com jogo de engrenagens simples;
c) Cone de polias escalonadas com duplo jogo de engrenagens;
d) Mecanismo de engrenagens intercambiáveis;
e) Mecanismo de engrenagens deslizantes;
f) Mecanismo de engrenagens com acoplamento frontal;
g) Mecanismo de chaveta móvel;
h) Mecanismo de engrenagens oscilantes (NORTON).
1.4.2 CONTÍNUOS:
a) Cone invertido e correia;
b) Polias cônicas ajustáveis (PIV);
c) Cones invertidos de fricção com roda cilíndrica intermediária;
d) Rodas de fricção;
e) Com fluido sob pressão;
f) Elétrico.
1.5 MECANISMOS VARIADORES DE SENTIDO DE ROTAÇÃO:
a) Por correias cruzadas;
b) Por rodas de fricção;
c) Por engrenagens de dentes retos;
d) Por engrenagens cônicas.
1.6 Mecanismos para Produzir Movimentos Retilíneos:
a) Pinhão e Cremalheira;
b) Porca e Parafuso;
7
c) Biela corrediça;
d) Biela-manivela;
e) Disco excêntrico;
f) Came radial;
g) Came cilíndrica;
h) Sistema hidráulico.
8
2 TORNOS
Os tornos são máquinas-ferramentas destinadas a produzir peças de
revolução. Eventualmente, em função de adaptações, uso de acessórios ou mesmo
pela habilidade e criatividade do operador, outras geometrias poderão ser
produzidas.
Usualmente a peça recebe movimento rotativo através da fixação em uma
placa de sujeição (com castanhas autocentrantes, independentes ou placa de
arrasto) e a usinagem é realizada pela movimentação de uma ferramenta de tornear.
9
Figura 1 - Torno paralelo – detalhamento.
10
Órgãos de Comando e Controle Conjuntos
1 Botões para ligar o motor principal 27 Motor elétrico principal
2 Botão para ligar a eletrobomba 28 Eletrobomba para líquido refrigerante
3 Botão de parar os motores 29 Reservatório para líquido refrigerante
4 Alavanca engate fricção comando mandril 30 Fricção de discos para engate moto mandril
5 Pedal de parada e de freio do mandril 31 Freio eletromagnético de parada do mandril
6 Alavanca mudança velocidades do mandril 32 Grupo de conexão pedal fricção e terceira vara
7 Alavanca comando aceleração e retardo 33 Aparelhagem elétrica a tele-comando
8 Botão de comando inversão avanços 34 Bomba para circulação óleo no cabeçote e na caixa
9 Alavanca comando relações para rosquear 35 Bronzina para ajuste radial da folga do mandril
10 Alavanca comando velocidades para avanços 36 Grupo engrenagens do retardo
11 Alavanca de nove posições a escolha das roscas 37 Mandril de flange (cam-locks)
12 Alavanca comando relações para rosquear 38 Castelo porta utensílios
13 Volante para deslocamento manual do carro 39 Luva roscada para o fuso trenó porta utensílios
14 Volante para deslocamento manual do trenó transversal 40 Grupo engrenagens para inversão do avanço
15 Volante para deslocamento trenó-porta utensílios 41 Luva abrível para engate fuso-mestre
16 Alavanca para engate avanços 42 Fuso mestre para rosquear
17 Alavanca comando luva roscada furo mestre 43 Vara condutora para os avanços
18 Volante para deslocar suporte da contraponta 44 Vara de comando partida e parada mandril
19 Alavanca de travamento rápido da contra ponta 45 Bloco de fixação contra ponta
20 Alavanca de travamento suporte contraponta 46 Suporte lateral bancada
21 Parafuso para deslocamento transversal contraponta 47 Bacia guarda cavacos
22 Alavanca de travamento do carro 48 Filtro do líquido refrigerante
23 Indicador do nível de óleo na caixa 49 Dentadura para o avanço do carro
24 Indicador do nível de óleo no saia 50 Luva roscada para o fuso transversal
25 Alavanca engate de fricção comando mandril 51 Correia transmissão avanço
52 Rodas externas transmissão para roscas
53 Grupo engrenagens para roscas
54 Grupo engrenagens para avanço
55 Grupo engrenagens mudança velocidade do mandril
56 Grupo engrenagens para engate avanços Tabela 1: Detalhamento da figura 1.
O torno é formado por um embasamento ou bancada, por um cabeçote fixo,
onde situa-se o motor e parte da transmissão, por um conjunto de carros que
permitem a movimentação da ferramenta e por um cabeçote móvel.
As operações realizáveis num torno paralelo são:
a) Torneamento cilíndrico ou longitudinal: processo no qual a ferramenta se
desloca segunda uma trajetória paralela ao eixo principal de rotação da
máquina, pode ser externo ou interno. Quando o torneamento cilíndrico
11
visa obter na peça um entalhe circular na face perpendicular ao eixo de
rotação da máquina, o torneamento é denominado sangramento axial;
b) Torneamento radial ou faceamento: processo na qual a ferramenta se
desloca segundo uma trajetória perpendicular ao eixo de rotação da
máquina;
c) Torneamento cônico: processo no qual a ferramenta se desloca segunda
uma trajetória retilínea, inclinada em relação ao eixo de rotação da
máquina, pode ser interno ou externo;
d) Perfilamento: processo no qual a ferramenta se desloca segundo uma
trajetória retilínea radial ou axial, visando a obtenção de uma forma
definida, determinada pelo perfil da ferramenta;
e) Sangramento: ocorre movimento transversal como no faceamento,
utilizado por exemplo para separar o material de uma peça (corte de
barras);
f) Furação e torneamento interno;
g) Torneamento excêntrico;
h) Recartilhado: é uma operação que se faz frequentemente nos trabalhos de
torno para que certas partes das peças ofereçam um meio fácil de
aderência na empunhadura à mão. Para obtenção do recartilhado
empregam-se roletes de aço temperado dispostos num suporte especial,
sendo os mesmos pressionados contra a peça em rotação. A ferramenta é
montada no porta-ferramenta do torno;
i) Alargamento;
j) Detalonamento: é uma operação de usinagem destinada a retirar material
da superfície de folga (dorso dos dentes) de ferramentas multi-cortantes
de perfil constante, tais como fresas, machos de roscar, etc., de modo que
estas conservem seu perfil inicial mesmo após sucessivas reafiações;
k) Retificação: processo que visa a obtenção, ou correção, de superfícies
com uma determinada tolerância de medidas;
l) Fabricação de molas;
j) Fabricação de Roscas: como o próprio nome indica, neste caso,
velocidade de corte e avanço são tais a promover o filetamento da peça de
trabalho com um passo desejado. Para isto, é preciso engrenar a árvore
do cabeçote fixo com o fuso de avanço por meio de engrenagens.
12
Figura 2 - Processos realizados no torno.
O torneamento cônico pode ser realizado, em um torno paralelo convencional,
da seguintes maneiras:
a) Através do uso de ferramenta perfilada, com afiação referente ao ângulo
desejado;
b) Através do uso de régua-guia, que é um acessório disponível em alguns
tornos que permite que o carro transversal avance simultaneamente, a medida que o
carro principal executa um movimento longitudinal;
c) Através do deslocamento angular do carro superior, que permite a
produção de cones de qualquer ângulo, permite a usinagem de cones internos, tem
13
o comprimento limitado pelo curso do carro superior e como não tem movimento
automático, o acabamento não é bom;
d) Através do deslocamento transversal do cabeçote móvel, com a peça entre
pontos, que permite a produção de cones somente externos, de comprimento maior,
porém de pequeno ângulo em função de restrições geométricas, apresenta bom
acabamento pois permite o uso de avanço automático, o que também possibilita a
produção de roscas cônicas.
Figura 3 - Torneamento cônico através do deslocamento angular do carro superior.
Figura 4 - Torneamento cônico através do deslocamento transversal do cabeçote
móvel.
14
Dentre os diversos tipos pode-se citar:
a) Tornos paralelos: são máquinas mais utilizadas, de um modo geral não
oferecem grandes possibilidades de usinagem em série devido a
dificuldade da troca de ferramenta. São formados em geram por seis
partes principais: barramento, cabeçote motor, carro porta utensílio e saia,
contra ponta, sistema de mudança de velocidade, circuitos de lubrificação
e refrigeração.
Figura 5 - Torno Paralelo.
b) Tornos semi-automáticos de castelo: foi desenvolvido pela dificuldade
oferecida pelos tornos paralelos da troca da ferramenta. È dotado de um
carro longitudinal e outro carro (também longitudinal) com um castelo
giratório porta-ferramentas de seis posições (estações). Este castelo é
justamente a característica marcante desta máquina, existe a possibilidade
de rodar um sexto de giro, apresentando uma nova ferramenta toda a vez
que o carro sotoposto recuar para a direita, oferecendo uma maior
facilidade na usinagem em série.
15
Figura 6 - Torno semi automático a castelo.
c) Tornos automáticos: utilizado em processos pré programados que
dispensam a presença do operador (um operador pode cuidar de diversos
tornos ao mesmo tempo). Em virtude dos seus movimentos sincronizados
e perfeitos, reproduzem repetidamente um mesmo ciclo de trabalho em
um tempo muito curto. A programação dos movimentos é feita através da
interligação dos principais órgãos tais como engrenagens, cremalheiras,
balancins, eixos de came, etc..
16
Figura 7 - Torno automático
Figura 8 - Exemplo de ciclo de usinagem em um torno.
17
d) Tornos copiadores: do ponto de vista funcional podem ser considerados
a categoria dos tornos semi automáticos, pelo fato de que a peça, ainda
indefinida, depois de ter sido posicionada entre a autocentrante e a contra
ponta da própria máquina, é obrigada a rodar em torno do seu eixo, e
então submetida a remoção do cavaco mediante um utensílio que se move
automaticamente seguindo um perfil imposto por um padrão copiador. A
ponta do utensílio descreve uma linha que é a resultante de dois
movimentos: longitudinal e obliquo dos dois carros.
Figura 9 - Torno copiador.
e) Tornos universais: muito parecidos com os tornos paralelos, mas
cumprem funções diversificadas e apresentam características únicas.
f) Tornos verticais: máquinas robustas que surgiram com a necessidade de
tornear elementos de diâmetro notável, porém de pouca espessura, como
anéis de turbina, grandes volantes e polias, etc., os quais pelo notável
peso podem ser melhor posicionados sobre uma plataforma horizontal,
como um carrocel, em vez de utilizar uma placa vertical.
18
Figura 10 - Torno vertical
Montante de gusa (A), base (B), plataforma rotativa (C), travessa portante (D), carros deslizantes (E, F e H), castelo rotativo porta utensílios (G), suporte (I).
g) Torno detalonador: Utilizado para perfilar dentes de fresas de perfil
constante, parafusos, fresas para engrenagens, machos e etc..
19
Figura 11 - Mecanismo de detalonamento do Torno Detalonador.
O critério para a escolha do tipo de torno a ser utilizado para uma
determinada operação deverá ser feita com base nos seguintes coeficientes:
- Dimensões da peça a ser produzida;
- Sua forma;
- Quantidade de produção;
- Grau de precisão requerido.
2.1 ROSCAS
As ferramentas de corte utilizadas devem ter o perfil da rosca a ser obtida
(triangular, trapezoidal, etc.).
A rosca deve ser entalhada em várias passadas. Nas passadas de desbaste
normalmente faz-se a ferramenta cortar principalmente por sua aresta mais
avançada considerando o sentido do avanço. Para isso, ou se dá pequenos
deslocamentos no carro superior depois e cada passada e a profundidade radial
através do carro transversal ou se dispõe o carro superior com suas guias paralelas
ao flanco ou rosca mais retardado em relação ao sentido do avanço, sendo
deslocado apenas o carro superior depois de cada passada e permanecendo fixa a
posição do carro transversal.
20
Nas passadas de acabamento requer-se novamente que a ferramenta corte
simultaneamente os dois flancos da rosca. Para isso, depois de cada passada
somente o carro superior é deslocado.
O avanço do carro principal é conseguido com o auxílio do mecanismo fusoe
porca bipartida.
Depois de cada passada a ferramenta deve ser afastada da peça por causa
das folgas existentes nos mecanismos de transmissão; o retrocesso do carro
principal é feito com o mecanismo de avanço engatado. Se, entretanto, o passo da
rosca em execução for múltiplo do passo da rosca do fuso principal, pode-se
desengatar a porca bipartida ao final de cada passada e fazer o retrocesso do carro
principal manualmente. Por outro lado, se o carro possui relógio indicador de roscas
pode-se desengatar a porca bipartida sempre que se estiver executando roscas de
mesmo tipo que a rosca do fuso (métrica ou em polegadas). Então, se o fuso do
torno possuir rosca métrica e estiver-se executando na peça uma rosca em
polegadas, ou vice-versa, o retrocesso do carro principal depois de uma passada,
deve ser feito com a porca bipartida engatada.
Considerando a posição normal do trabalho da ferramenta, pelo lado anterior
do torno, as roscas direitas são obtidas começando-se a entalhá-las a partir do lado
esquerdo da peça.
A ferramenta de roscar deve ter a sua ponta situada a uma mesma altura do
eixo principal do torno; a mesma pode ser centrada lateralmente com o auxílios de
gabaritos adequados (escantilhões).
Normalmente a velocidade de corte adequada tem um valor de cerca de 1/3
do correspondente ao torneamento comum; a refrigeração e a lubrificação da
ferramenta devem ser abundantes.
Para a operação de roscamento, deve haver uma relação de transmissão
adequada entre a rotação da árvore principal e do fuso. Como o carro principal é
acionado pelo mecanismo fuso e poça bipartida, a cada volta do fuso o carro se
desloca longitudinalmente de um valor igual ao passo da rosca do fuso. Como os
movimentos da árvore principal e do fuso são do tipo uniforme e contínuo, pode-se
escrever:
np . pp = nf . pf
f
p
n
f
p
p
n
n=
21
onde:
np = velocidade de rotação da peça
nf = velocidade de rotação do fuso
pp = passo da rosca da peça
pf = passo da rosca do fuso
Considerando que o número de dentes de acoplagens acopladas é
inversamente proporcional a suas rotações, pode-se também escrever:
f
p
p
f
z
z
n
n=
sendo:
zp = produto do número de dentes das engrenagens condutoras
(árvore principal = condutora)
zf = produto do número e dentes das engrenagens conduzidas (fuso
= conduzido)
Comparando-se as duas ultimas expressões, resulta:
conduzidassengrenagen
sscondutoraengrenagen
p
p
z
z
f
p
f
p
_
_==
Quando o torno possui caixa de avanço e roscamento, parte da relação da
transmissão é realizada peãs engrenagens da referida caixa e parte pelas
engrenagens intercambiáveis da grade; se o torno não dispõe de caixa de avanço e
roscamento, a relação de transmissão para obter o passo desejado é realizada
apenas pelas engrenagens intercambiáveis da grade (não é o caso dos tornos
modernos). Por razões puramente didáticas considerar-se-á alguns cálculos para a
determinação das engrenagens intercambiáveis da grade. Para tanto, em alguns
casos, é necessário lançar-se mão de relações aproximadas tais como as
apresentadas na tabela 1.
Exemplos:
Nos exemplos apresentados a seguir supo-se-á que o torno possua
engrenagens intercambiáveis de 20 a 150 dentes, com um incremento de 5 dentes,
22
e mais uma engrenagem de 20 dentes, uma de 21 dentes, uma de 127 dentes e
uma de 157 dentes.
a) Fuso e rosca com rosca milimétrica
pp = 0,3 mm
pf = 6 mm
20
1
60
3
6
3,0====
f
p
f
p
p
p
z
z
Como a relação e transmissão é grande, deve-se empregar mais do que um
grupo de engrenagens. Assim:
)20.(5
)20.(1
)20.(4
)20.(1
5
1
4
1
20
1xx
z
z
f
p===
conduzidas
condutorasx
zf
zp==
100
20
80
20
b) Fuso com rosca em polegadas e peça com rosca miimétrica
pp = 11 mm
pf = 1/4 polegadas (4 fios por polegada)
)20.(1
)20.(4
)5.(4,25
)5.(11
1
4
4,25
11
)4/1.(4,25
11xx
p
p
z
z
f
p
f
p====
20
80
127
55x
z
z
f
p=
c) Fuso e peça com rosca em polegadas
pp = 2,5 pol. = 5/2 pol.
pf = 0,25 pol. = 1/4 pol.
)20.(1
)20.(4
)10.(2
)10.(5
1
4
2
5
4/1
2/5xx
p
p
z
z
f
p
f
p====
20
80
20
50x
z
z
f
p=
d) Fuso com rosca milimétrica e peça com rosca em polegada
pp = 1/4 pol.
23
pf = 6 mm
6
1
4
4,25
6
4,25).4/1(x
p
p
z
z
f
p
f
p===
6
1
20
127
6
1
)5.(4
)5.(4,25xx
z
z
f
p==
120
127=
f
p
z
z
e) Roscas de módulo
m = 2,5 mm
pf = 4 mm
O passo da rosca é calculado por:
Pp = m.π = 2,5 x π
Então:
4
.5,2 π==
f
p
f
p
p
p
z
z
Da tabela 1, tem-se, por exemplo:
7
22=π
Nestas condições:
7
22
)10.(4
)10.(5,2
7
22
4
5,2
4
)7/22.(5,2xx
z
z
f
p===
)5.(7
)5.(22
40
25
7
22
40
25xx
z
z
f
p==
35
110
40
25x
z
z
f
p=
f) Roscas com diametral pitch
f.1) Passo com fuso em milímetros
D.P. = 7
Pf = 12 mm
O passo da rosca da peça é calculado por:
24
Pp = 7
.4,25
..
.4,25 ππ=
PD
Assim:
)12.(7
.4,25
12
7/).4,25( ππ===
f
f
p
p
p
p
z
z
Da tabela 1, tem-se por exemplo:
127
)21.(19=π
Deste modo:
12.7.127
21.19.4,25
)12.(7
)127/21.19/(4,25==
f
p
z
z
7
21
12
19
5
1
)12.(7
)21.(19
)4,25/(127
)4,25/(4,25xxx
z
z
f
p==
12
3
5
19
1
3
12
19
5
1
)7/(7
)7/(21
12
19
5
1xxxxx
z
z
f
p===
)5.(20
)5.(10
20
19
4
1
5
13
)3/(12
)3/(3
5
10==== xx
z
z
f
p
100
95=
f
p
z
z
f.2) Passo do fuso em polegadas
D.P. = 2
Pf = ½ pol.
Neste caso tem-se:
Pp = 2..
ππ=
PD
ππ
===
2/1
2/
f
p
f
p
p
p
z
z
Da tabela 1:
50
157=π
Então:
50
157=
f
p
z
z
25
Observações
A) O diametral pitch é definido como sendo a relação entre o número e dentes
z de uma engrenagem e o seu diâmetro primitivo Dp :
D.P. = 4,25/))((.)( mmD
z
polD
z
Pp
=
D.P. = zm
z
D
z
p .
.4,25.4,25=
D.P. = m
4,25
onde m é o módulo dos dentes da engrenagem, em milímetros.
Da última relação pode-se também escrever:
m = ..
4,25
PD
Nestas condições, o passo de uma rosca com diametral pitoh pode ser
calculado por:
p = m . π
p(mm) = ..
.4,25
PD
π
p(pol.) = 4,25..
.4,25
xPD
π
p(pol.) = ..PD
π
B) O roscamento num torno comum, pode também ser executado através da
utilização de machos de roscar (roscas interiores) ou cossinetes (roscas exteriores).
26
TABELA 1
VALORES APROXIMADOS
Valor Aproximado Erro no passo em 1000 mm de
comprimento a 20C.
1) Para 1” = 25,4 mm
a) 1” = 25,4 = 5
127
0,00
b) 1” = 25,399543 =673
12589
x
x
-0,018
c) 1” = 25,396825 =907
4040
x
x
-0,125
d) 1” = 25,411765 =17
2418x
+0,463
e) 1” = 25,334615 =13
3011x
-0,606
2) Para π = 3,141592
a) 3,141592 = 113
715x
0,000
b) 3,141667 =304
2013
x
x
+0,024
c) 3,141732 = 127
2119x
+0,044
d) 3,141818 = 1125
2732
x
x
+0,072
e) 3,142857 = 7
22
+0,402
f) 3,140000 = 50
157
-0,865
27
3 FRESADORAS
As fresadoras são máquinas-ferramentas destinadas a usinagem de
superfícies quaisquer através do uso de uma ferramenta rotativa policortante
atuando sobre um peça fixada sobre a mesa de trabalho, que pode se movimentar
segundo os 3 eixos ortogonais.
O fresamento pode ser frontal ou tangencial, horizontal ou vertical.
Figura 12 - Algumas operações de fresamento
28
Figura 13 - Fresamento vertical
3.1 CABEÇOTES DIVISORES – PROCESSOS DE DIVISÃO
Figura 14 - Cabeçote Divisor Universal
O Cabeçote Divisor Universal é um dispositivo, geralmente disponível
em fresadoras, que permite a fixação e posicionamento de uma peça segundo a
valores angulares pré-estabelecidos. Assim pode-se dentar engrenagens pelo
processo de formação ou usinar superfícies com um posicionamento angular
definido.
29
3.1.1 DIVISÃO DIRETA
Aplicável somente ao caso da confecção de entalhes do tipo reto. O manípulo
do divisor fica acoplado diretamente a peça; nestas condições, qualquer que seja o
número de divisões que se deseja obter, o número de voltas do manípulo será
menor do que um. O número de furos do disco deve ser múltiplo do número de
divisões que se quer obter. O deslocamento do manípulo será calculado por:
DESL. MANÍP. = efetuaradedivisõesnúmero
discodofurosdenúmero
___
____ (1)
Exemplo 1
Dispõe-se de um disco com carreiras de 60, 80, 90 e 100 furos. Calcular o
deslocamento do manípulo divisor para realizar-se divisões.
Solução
Como qualquer das circunferências do prato tem número de furos múltiplo do
número de divisões que se quer realizar (5), pode-se tomar qualquer uma das
circunferências, indistintamente. Considerando-se, por exemplo, a carreira de 80
furos, tem-se pela expressão:
Desl. Maníp. = 5
80 = 16 furos
O deslocamento do manípulo será, pois, de 16 furos contados sobre a
circunferência de 80 furos. A abertura do garfo indicador ajustável, naturalmente,
abrangerá 17 furos.
3.1.2 DIVISÃO INDIRETA SIMPLES
Aplicável tanto para o caso de confecção e entalhes do tipo reto ou helicoidal.
A peça, para ser realizada a divisão, é acionada através e um sistema “sem-fim –
coro helicoidal”.
Chamemos:
nm = número de voltas do manípulo para realizar uma divisão
np = número de voltas da peça (fração de volta) para realizar uma divisão
zc = número de dentes da coroa helicoidal do cabeçote divisor
zsf = número de filetes (entradas) do sem-fim do cabeçote divisor (zsf = 1)
i = número de divisões que se deseja realizar
30
RT = relação de transmissão
Nestas condições, pode-se escrever:
RT = cc
sf
c
p
m zi
z
z
z
n
n===
c
p
m zn
n= (2)
Por outro lado, a fração de volta np da peça corresponde a uma divisão, vale:
inp
1=
Levando este valor a expressão (2), resulta:
cm zi
n=
/1
E, finalmente:
i
zn c
m = (3)
Exemplo 2
Calcular os dados necessários para realizar-se cinco divisões através do
processo de divisão indireta simples.Sabe-se que o número de dentes zc da coroa
helicoidal do divisor é igual a 40.
Solução
Pela expressão (3), tem-se:
voltasi
zn c
m _85
40===
Exemplo 3
Deve-se realizar 13 divisões equiangulares numa peça através do processo
de divisão indireta simples. Sabe-se que o número de dentes zc da coroa helicoidal
do divisor é 40. Dispõe-se de discos para o cabeçote divisor com carreiras
possuindo os seguintes números de furos:
17, 19, 21, 23, 25, 26, 27,
33, 34, 38, 41, 43, 47, 49.
Solução
De acordo com a expressão (3), vem:
31
13
13
13
40===
i
zn c
m
O denominador da parte fracionária deve ser feito igual ao número de furos de
uma das circunferências do prato divisor. Assim:
nm = 26
22
2
2
13
13 =x
Então, para obter-se 13 divisões equiangulares através do processo de
divisão indireta simples, é necessário dar ao manípulo divisor 3 voltas completas e
mais um deslocamento de dois furos contados sobre a circunferência de 26 furos.
Exemplo 4
O ângulo central, correspondente a dois entalhes situados na periferia de uma
peça cilíndrica, é de 31 graus. Quer-se saber qual o deslocamento que deve ser
dado ao manípulo de um cabeçote divisor universal, para realizar-se os referidos
entalhes através do processo de divisão indireta simples. Sabe-se que a coroa
helicoidal do divisor possui 40 dentes e tem-se a disposição pratos com
circunferências possuindo os seguintes números de furos:
15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 23 27, 29,
31, 33, 36, 37, 39, 41, 43, 47, 49.
Solução
Como o sem fim do cabeçote divisor tem uma “entrada”, pode-se escrever:
zc voltas do manípulo = 360o
nn voltas do manípulo = Ao
Então:
nm = ο
360
czx οA
Levando em consideração os dados do problema:
nm = ο
360
40x 31o
= 9
31
nm = 3
3
9
43
9
43 x=
nm = 27
123
Assim, o deslocamento do manípulo será de 3 voltas completas e mais 12
furos contados sobre a circunferência de prato divisor de 27 furos.
32
3.1.3 DIVISÃO INDIRETA COMPOSTA
Certos números de divisões embora correspondentes a números não primos
não podem ser realizados através do processo de divisão indireta simples por não
se dispor de pratos com o número de furos necessários. Assim, se o maior número
de furos disponíveis num prato divisor é 49, não é possível realizar-se, pelo
processo de divisão indireta simples, 51 divisões equiangulares, pois a fração:
Nm = 51
40=
i
zc
não é passível de simplificação, embora 51 não seja um número primo.
Através do processo de divisão indireta composta é possível realizar um
número de divisões tal como exemplificado. Este processo de divisão permite a
execução de entalhes do tipo reto ou helicoidal
O cabeçote divisor deve ser do tipo especial e composto de dois pratos
divisores e de dois manípulos (tais cabeçotes são denominados, por alguns
fabricantes, de “cabeçotes divisores de longo alcance”).
Se a divisão fosse realizada pelo processo de divisão indireta simples ,
teríamos, de acordo doma expressão (3):
nm = i
zc
A divisão sendo realizada pelo processo de divisão indireta composta, a
fração zc/i deve ser decomposta numa soma algébrica de duas frações, cada uma
das quais possível de ser realizada pelo processo de divisão indireta simples:
y
N
x
M
i
zc+= (4)
Em que x e y devem ser submúltiplos, respectivamente, do n’mero de furos de
carreiras de um e outro prato divisor; M e N, por sua vez , devem ser números
inteiros.
Operando sobre a expressão (4), resulta:
yx
xNyM
i
zc
.
.. +=
(5)
isto é:
M.y + N.x = Zc (6)
x.y = i (7)
33
Assim, para determinar-se os dados necessários para realizar a divisão
indireta composta, procede-se da seguinte maneira:
A) Decompõe-se o número de divisões i num produto de dois fatores, de
modo que cada fator seja múltiplo, respectivamente, do número de furos disponíveis
numa das carreiras de um e outro prato divisor.
B) Escrevendo-se a expressão (6) sob a forma:
M = y
xNzc .− (8)
arbitra-se sucessivamente números inteiros para N, a partir de 1 (um), e calcula-se
pela expressão (8) o correspondente valor de N até que este último resulte sendo
também um número inteiro.
C) Chamando-se de nm1 o número de voltas correspondente ao primeiro
manípulo e de nm2 o número de voltas correspondentes ao segundo manípulo tem-
se:
nm1 = x
M (9)
nm2 = y
N (10)
procedendo-se para cada uma das expressões acima como se se tratasse do caso
de divisão indireta simples.
D) Se nm1 e nm2 possuírem o mesmo sinal algébrico, o sentido do giro dos
dois manípulos será o mesmo. Se os sinas algébricos forem opostos, também os
sentidos de giro dos manípulos serão opostos.
Observações
1. Nem todos os casos, ainda que correspondentes a um número não primo
de divisões, poderão ser realizados pelo processo de divisão indireta composta.
2. Às vezes para um dado par de fatores x.y não é possível determinar-se
dois números inteiros M e N que satisfaçam a expressão (8). A simples troca e
valores dos fatores x.y (quando viável) pode tornar possível a solução do problema.
3. O processo de divisão indireta composta pode ser precariamente, às vezes,
realizado num cabeçote divisor universal comum. Deste modo não é possível
realizar entalhes do tipo helicoidal.
Exemplo 5
34
Através do processo de divisão indireta composta determinar os dados
necessários para realizar 51 divisões equiangulares. Sabe-se que a coroa helicoidal
do cabeçote divisor possui 40 dentes e que os seus pratos possuem carreiras com
os seguintes números de furos:
Primeiro prato: 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 23, 27, 29,
31, 33, 36, 37, 39, 41,43, 47, 49.
Segundo prato: 70, 90, 100.
Solução
Pela expressão (7):
x.y = i
Façamos:
x = 17
y = 3
em que, para x = 17 existe uma carreira de 17 furos no primeiro prato divisor
e, para y = 3 existe uma carreira de 90 furos no sugundo prato divisor que e múltiplo
de 3.
Consideremos então a expressão (8):
M = y
xNzc .−
M = 3
17.40 N−
(11)
Arbitremos a expressão (11), valores inteiros para N e calculemos N até que
se tenha um valor inteiro para M. Assim:
N = 1 M = 23/3
N = 2 M = 2
Então, de acordo com as expressões (9) e (10):
nm1 = 17
2=
x
M
nm2 = 90
60
30
30
3
2
3
2=== x
y
N
Tem-se, pois, que ao manípulo do primeiro prato deve-se dar um
deslocamento de 2 furos contados sobre a carreira de 17 furos e, ao manípulo do
35
segundo prato, um deslocamento de 60 furos contados sobre a carreira de 90 furos.
Como nm1 e nm2 têm mesmo sinal algébrico, os dois manípulos devem se deslocar
no mesmo sentido.
3.1.4 DIVISÃO DIFERENCIAL
O processo é utilizado para realizar aqueles números de divisões que não
podem ser realizados através de outros processos já descritos.
A desvantagem do processo é não permitir realizar entalhes do tipo helicoidal;
neste caso, primeiro deve-se construir, num prato divisor, uma circunferência com
um número de furos conveniente para, então, parti-se para a execução dos entalhes
helicoidais, através do processo de divisão indireta simples.
No processo de divisão diferencial, a peça e o prato divisor são vinculados
através de uma cadeia cinemática adequada. Consideremos o esquema onde zp e zd
representam engrenagens intercambiáveis. Sabemos que girando o manípulo M, a
peça gira. Girando a peça, giram as engrenagens zp, zd, S, T e, portanto, gira o
próprio prato divisor. O sentido de giro do prato, para um dado sentido de giro do
manípulo M, depende do número de engrenagens intermediárias colocadas entre zp
e zd. o número de voltas que dá o prato divisor, com relação a um número fixo de
voltas do manípulo M, depende do número de dentes das engrenagens zp e zd.
Se zp = zd e zc = 40, para 40 voltas do manípulo M, a peça gira de uma volta
e, portanto, o prato divisor gira também de uma volta (dado que S e T possuem
sempre o mesmo número de dentes).
Se quisermos que o disco divisor gire de 50/30 voltas enquanto a peça gira de
uma volta tem-se, chamando np ao número de voltas da peça e nd ao número de
voltas do disco:
30
50
1
30/50===
p
d
d
p
n
n
z
z
Isto é, zp = 50 e zd = 30 dentes.
Para realizar a divisão diferencial, o deslocamento dado ao manípulo do
cabeçote divisor corresponde ao caso de realização de um número fictício de
divisões possível de ser obtido através do processo de divisão indireta simples.
Como durante o deslocamento do manípulo o prato divisor gira, como resultado final
36
obtém-se um número de divisões diferente daquele correspondente ao
deslocamento do manípulo.
Vejamos, inicialmente, um exemplo numérico. Seja 83 o número de divisões
que se queira obter. Escolhe-se um número de divisões próximo de 83 possível de
ser realizado pelo processo de divisão indireta simples. Seja 80 o número escolhido.
Suponhamos ser de 40 o número de dentes da coroa helicoidal do cabeçote divisor.
Consideremos:
A) Divisor montado para realizar 80 divisões
O deslocamento do manípulo, para cada divisão realizada, será de:
nm = voltasi
zc
2
1
80
40==
Se imprimíssemos ao manípulo um deslocamento correspondente a 83
divisões, o deslocamento total do mesmo seria de:
nm total = 2
1x 83 voltas
isto é, a peça teria dado mais do que uma volta.
B) Divisor montado para realizar 83 divisões (se fosse possível)
O total deslocamento do manípulo será, naturalmente, de:
nm` total = 40 voltas
Assim, a diferença de deslocamento do manípulo para as situações A e B
corresponde a:
Diferença = nm total – nm`total
Diferença = voltas2
340
2
83=−
Então, para que se obtenha 83 divisões com o cabeçote divisor montado para
obter 80 divisões, é necessário que o prato divisor dê 3/2 de voltas em sentido
contrário (no caso) ao movimento do manípulo, para uma rotação de 1 volta da
peça.
Denominemos:
i = número de divisões que se deseja obter
I = número de divisões próximo de i realizável pelo processo de divisão
indireta simples.
Consideremos novamente:
A) Divisor montado para realizar I divisões
37
O deslocamento do manípulo por cada divisão realizada seria de:
nm = i
zc
Se o manípulo fosse colocado como para o caso de realizar-se um total de i
divisões, este deslocamento seria de:
nm total = ii
zc .
B) Divisor montado para realizar i divisões (se fosse possível)
O deslocamento do manípulo para realizar uma das i divisões seria de:
nm` = i
zc
O deslocamento do manípulo para realizar o total i de divisões seria de:
nm` total = zc
A diferença do deslocamento do manípulo para as situações A e B
corresponde a:
nm total – nm` total = i
zc . i - zc
nm total – nm` total = I
Iizc )( −
Então, o disco divisor deve dar zc (i – I)/I voltas por cada volta da peça. Deste
modo:
peçadavoltasden
discodovoltasden
z
z
d
p
____
____ο
ο
=
volta
IIiz
z
zc
d
p
_1
/).( −=
I
z
z
zc
d
p= . (i – I) (12)
Se I < i: sentido de giro do disco divisor contrário ao sentido de giro do
manípulo.
Se I > i: sentido de giro do disco divisor idêntico ao sentido de giro do
manípulo.
Observações: o sinal algébrico resultante para o valor da expressão (12)
carece de significado.
38
Exemplo 6
Deseja-se obter 67 divisões equiangulares numa peça através de um
cabeçote divisor que possui uma coroa helicoidal com 40 dentes. Dispõe-se de
pratos divisores com circunferências contendo os seguintes números de furos.
15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 23, 27, 29,
31, 33, 36, 37, 39, 41, 43, 47, 49.
O jogo de engrenagens intercambiáveis possui os seguintes números de
dentes:
24, 28, 32, 36, 40, 44, 48, 52, 64, 72, 80, 96, 100.
Determinar os dados necessários para realizar a divisão
Solução
Pela expressão (12), tem-se:
I
z
z
zc
d
p= . (i – I)
i = 67
I = 70 (arbitrado)
Então:
70
40=
d
p
z
z . (67 – 70)
28
48
4
4
7
12
7
12
70
120==== x
z
z
d
p
Assim: zp = 48
zd = 28
Como I > i, os deslocamentos do prato divisor e manípulo são de mesmo
sentido.
O cabeçote divisor é montado para realizar 70 divisões, ou seja:
nm = 21
12
3
3
7
4
7
4
70
40==== x
I
zc
O deslocamento do manípulo é, pois, de 12 furos contados sobe a
circunferência de 21 furos.
39
4 PLAINAS
As plainas são máquinas-ferramentas destinadas a usinagem de superfícies
regradas, que removem cavaco através de ferramenta monocortante, que se
desloca linearmente de modo alternativo sobre a superfície da peça.
São classificadas em:
a) Plainas limadoras: tem curso menor que 1 m, sendo que o
movimento de corte é determinado pela ferramenta e movimento de
avanço é realizado pela peça, através da movimentação da mesa.
Podem ser mecânicas ou hidráulicas;
b) Plainas de mesa: tem curso superior a 1 m e movimento de corte
determinado pela peça, através da movimentação alternativa da
mesa. O movimento de avanço é dado pela ferramenta. Podem ser
de 1 ou 2 montantes.
c) Plainas verticais: são utilizadas predominantemente para usinagem
no interior de furos e tem pequeno curso restrito em função da
dimensão do excêntrico.
Figura 15 - Perfis produzidos na limadora
40
Figura 16 - Plaina limadora
Figura 17 - Esquema ilustrativo sobre as velocidades de ida e volta
41
Figura 18 - Plaina vertical
Figura 19 - Plaina de mesa
42
5 MANDRILADORAS
Mandriladoras são máquinas-ferramentas destinadas a alargar câmaras
cilíndricas, cônicas, esféricas ou furos, para deixar na medida desejada. A
ferramenta é colocada em uma barra giratória enquanto a peça é fixada na mesa,
sobre o barramento da máquina.
Figura 20 - Foto de Mandriladora Horizontal
Figura 21 - Mandriladora Horizontal
43
Figura 22 - Vista de operação de mandrilamento
Figura 23 - Mandrilamento
44
Figura 24 - Tipos de mandrilamento
45
6 FURADEIRAS
Furadeiras são máquinas-ferramentas destinadas a produção de furos com
uso de uma ferramenta chamada broca.
Podem ser classificadas em:
a) Furadeira portátil;
b) Furadeira manual;
c) Furadeira sensitiva ou de bancada;
d) Furadeira de coluna
e) Furadeira radial;
f) Furadeira de um cabeçote com múltiplas ferramentas;
g) Furadeira de múltiplos cabeçotes.
Figura 25 - Furadeira de coluna
46
Figura 26 - Furadeira radial
Figura 27 - Furadeira de 1 cabeçote de múltiplas ferramentas
47
7 DENTADORAS
As dentadoras são máquinas-ferramentas destinadas ao talhado de
engrenagens através do processo de geração de perfil do flanco de seus dentes.
Normalmente adota-se o perfil envolvente para os dentes das engrenagens; tal
perfil, como se sabe, é gerado por um ponto de uma reta que rola, sem deslizamento
sobre uma circunferência de base (fig. 1).
Para uma melhor compreensão do processo de geração do perfil envolvente
utilizado pelas dentadoras, consideremos o esquema da fig. 2. Seja um sistema
mecânico constituído de dois discos D1 e D2, interligamos por uma cinta metálica
flexível que é mantida tensa. Deste modo, ao movimento de rotação de um dos
discos, corresponde um movimento de rotação de sentido contrário do outro.
Suponhamos, inicialmente, que se tenha uma placa P1 solidária ao disco D1. Um
estilete “A” situado sobre a cinta metálica, traçará o perfil envolvente E1 sobre o
plano P1, quando o sistema estiver animado de movimento de rotação. A seguir
suponhamos que uma placa P2 esteja solidária ao disco D2. O estilete A trancará,
agora o perfil envolvente E2 sobre o plano P2. Cortemos as placas P1 e P2
respectivamente segundo as linhas E1 e E2; assim obtidos, os perfis conjugados E1 e
E2, quando em contato recíproco, tem a possibilidade de transmitir aos discos D1 e
D2 movimento de rotação uniforme. O ponto de contato A se desloca de um extremo
ao outro dos perfis, com a rotação do sistema; os perfis E1 e E2, durante a
transmissão do movimento, não sofrem deslizamentos relativos: há apenas
rolamento puro.
Assim, se D1 representar a circunferência da base de engrenagem a ser
construída e D2 a circunferência da base da engrenagem de que é constituída a
ferramenta de corte, o perfil E2 de um dos dentes da ferramenta de corte, o perfil E2
de um dos dentes da ferramenta pode gerar “ponto por ponto” o perfil E1 de um dos
dentes da engrenagem em construção, desde que haja uma relação de transmissão
do binômio “ferramenta-engrenagem em construção” (desconsiderando-se os
movimentos de corte e de avanço necessários ao trabalho dos dentes) adequada.
48
Figura 28 - Dentadora por fresa matriz
Figura 29 - Dentadora por aplainamento
49
7.1 DENTADORAS POR FRESA-MATRIZ
7.1.1 EMPREGO
a) Talhado de engrenagens cilíndricas de dentado exterior reto.
b) Talhado de engrenagens cilíndricas de dentado exterior helicoidal.
c) Talhado de coroas helicoidais para parafusos sem-fim.
d) Talhado de parafusos sem-fim para coroas helicoidais.
7.1.2 ALGUNS FABRICANTES
Precímo, Rhenanía, Barber-Colmam, Lees-Bradner, Rotary Gar Hobbing,
Pfauter, etc.
7.1.3 A FERRAMENTA
Tem a forma de um parafuso sem-fim o qual constitui com engrenagem em
construção um par harmônico. Para que o parafuso sem-fim se transforme na fresa-
matriz é necessário praticar uma série de rasgos complementares de direção em
geral perpendicular a hélice média dos filetes, e três detalonamentos: um dorsal ou
periférico, dois laterais, segundo ângulos convenientes. As ranhuras helicoidais
complementares dividem os filetes do parafuso sem-fim num grande número de
porções iguais entre si, constituindo-se cada uma delas uma, num dos dentes da
fresa-matriz. O número elevado de dentes da fresa não deve ser confundido com o
pequeno número de entradas ou filetes do parafuso. A secção da fresa, ao longo
das ranhuras complementares é representada por um pente linear ou cremalheira
cujo passo normal é igual aquele do dentado da engrenagem ser construída.
Em cada um dos dentes a fresa se destacam.
a) um ângulo de corte B;
b) uma face de ataque (ou saída) “a” plana e radial (ângulo de saída nulo).
c) uma face de incidência (ou de folga) “i” convexa.
Do que se disse, conclui-se que a fresa-matriz é uma ferramenta de perfil
constante, de múltiplas arestas de corte e mesmo número de filetes que um
parafuso sem-fim que forme com a engrenagem em construção um par harmônico.
50
7.1.4 FUNDAMENTOS DO PROCESSO
7.1.4.1 CONSTRUÇÃO DE ENGRENAGENS CILÍNDRICAS
Como o perfil dos flancos dos dentes das engrenagens são gerados “ponto
por ponto”, o binômio peça-ferramenta deve assumir o movimento necessário a
geração, o que está condicionado as rotações de engrenamento mútuo do referido
binômio. Por outro lado as mencionadas rotações de engrenamento determinam o
número de dentes obtidos para a engrenagem em construção.
A fim de que a fresa atue ao longo de todo o comprimento do dentado é
necessário ainda um movimento de avanço este movimento é assumido pela
ferramenta e tem direção paralela ao eixo da engrenagem que está sendo
confeccionada.
Durante o processo, os dentes da peça são talhados consecutivamente e
progressivamente a medida que a ferramenta arranca o cavaco estando peça e
ferramenta animadas de movimento de rotação como se ambas se conduzissem
reciprocamente.
A profundidade total de corte corresponde a altura dos dentes da engrenagem
em construção; tal profundidade dependendo de cada caso, poderá ser retirada em
uma ou mais etapas.
O diâmetro da fresa-matriz não tem influência sobre o dentado obtido.
Uma fresa-matriz de um dado módulo pode talhar o conjunto de engrenagens
de módulo correspondente, com qualquer número de dentes.
a) Caso de dentado reto
A inclinação do eixo geométrico da fresa deve ser tal que a direção da hélice
média de seus filetes, na região de contato com a peça, concluída com a direção
dos dentes a se talhado.
Chamado de B ao ângulo da hélice média dos filetes da fresa-matriz, com
relação a sua base, o ângulo da inclinação C do eixo geométrico da mesma, com
relação a horizontal, será, de acordo com o esquema da fig. 5:
C = B
51
Figura 30 - Ferramenta e peça com hélices de sentidos diferentes
Figura 31 - Ferramenta e peça com hélices de mesmo sentido
b) Caso de dentado helicoidal
Também nesse caso, a direção da hélice média dos filetes da fresa, na região
de contato com a peça, deve coincidir com a direção dos dentes a serem talhados.
Chamando de B ao ângulo da hélice média dos filetes da fresa, com relação a
sua base, de A ao ângulo da hélice média dos dentes da engrenagem em
construção, com relação ao seu eixo, o ângulo de inclinação C do eixo geométrico
da fresa com relação a horizontal, terá seu valor dependendo dos sentidos de
desenvolvimento das hélices dos filetes da fresa-matriz e dos dentes da
engrenagem em construção. Considerando os esquemas da fig. 6. pode-se construir
o seguinte quadro:
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Engrenagem em construção Fresa-Matriz
Hélice direita Hélice esquerda
Hélice direita C = A - B C = A + B
Hélice esquerda C = A + B C = A - B
No caso presente, além da inclinação do eixo geométrico da ferramenta (e
das rotações normais de engrenamento), é necessário fornecer à peça rotações
complementares aditivas ou subtrativas (dependendo do sentido da hélice do
dentado em construção), para compensar o avanço vertical da ferramenta, pois esta
última, limitada a um movimento de translação, não pode seguir a direção inclinada
dos dentes que estão sendo talhados. Assim, para uma dada translação vertical AB
da ferramenta, deve haver um giro complementar da peça correspondente ao arco
BC (fig. 7).
Figura 32 - Movimento helicoidal
7.1.4.2 CONSTRUÇÃO DE COROAS HELICOIDAIS PARA PARAFUSO
SEM-FIM
Neste caso, as características geométricas da fresa-matriz devem ser
idênticas as correspondentes ao parafuso sem-fim que deve engrenar com a coroa
em construção.
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Durante o processo, as posições relativas dos eixos geométricos da peça e
da ferramenta em geral permanecem invariáveis. Com peça e ferramenta animadas
de rotações de engrenamento, faz-se ferramenta avançar tangencialmente à
superfície do dentado da coroa (fig. 8). Os sentidos de rotação da fresa e da coroa
dependem dos sentidos de desenvolvimento das hélices de seus dentados e do
sentido do movimento de corte da fresa (característica construtiva). A fresa-matriz no
caso tem a parte inicial cônica semelhante a um macho de roscar.
Para compensar a translação axial da ferramenta, além da rotação de
engrenamento, a peça deve possuir rotações complementares (aditivas ou
subtrativas, dependendo do sentido de rotação da peça).
Assim, a ferramenta e a peça giram ao mesmo tempo como se se
conduzissem recíprocamente: A fresa arranca o cavaco e talha consecutivamente e
progressivamente os dentes da coroa em construção, a medida que avança
axialmente.
7.1.5 ERROS GEOMÉTRICOS NO PERFIL DOS DENTES
Existem dois tipos de erros (fig. 9):
a) ao longo do perfil envolvente;
b) ao logo do comprimento dos dentes.
Os dentes ao longo do perfil envolvente dos dentes da engrenagem em
construção são devidos às características construtivas da fresa-matriz: necessidade
de fracionar os filetes da mesma através das ranhuras complementares para ter-se
os diversos dentes de corte.
Sob este aspecto, quanto mais perto entre si estiverem situados dois dentes
de corte consecutivos da fresa, menor o efeito de tais irregularidades (este
distanciamento, naturalmente é limitado função do valor adequado da rigidez dos
dentes da fresa e do espaço entra dentes necessário ao acúmulo do cavaco
retirado).
Os erros ao longo do comprimento dos dentes talhados são devidos ao efeito
do avanço.
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8 BROCHADEIRA
Brochamento é um processo de usinagem em que o movimento de corte é
basicamente linear, como no aplainamento, caracterizando-se, porém, pelo emprego
de uma ferramenta de múltiplos dentes, de alturas crescentes, dispostos em série.
A ferramenta, denominada brocha, é relativamente comprida, podendo ser
forçada por tração ou compressão através de um furo (brochamento interno) ou
arrastada sobre a superfície de uma peça (brochamento externo ou de superfície).
Figura 33 - Brochamento
Figura 34 - Brocha
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As operações de desbaste, semi-acabamento, acabamento, e até alisamento,
são feitas num único passe da ferramenta. Ressaltos abaulados, não cortantes, no
extremo final da brocha podem aumentar o grau de alisamento das superfícies,
dispensando retificação posterior.
Figura 35 - Etapas de brochamento
A brochadeira distingue-se das demais máquinas-ferramentas pelo fato de
prover apenas força e a velocidade de corte, uma vez que o avanço decorre da
própria construção da brocha, exceto em brochamento helicoidal.
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Figura 36 - Brochadeira hidráulica
Vantagens do brochamento:
- Alta produtividade;
- Manutenção de tolerâncias estreitas de usinagem e bom acabamento
superficial;
- Capacidade de produzir as mais variadas formas externas e internas;
- Vida longa da ferramenta;
- Produção econômica.
Limitações:
- Não pode haver obstrução ao movimento da ferramenta, com ressaltos;
- Movimento relativo entre peça e ferramenta é usualmente linear ou de
rotação uniforme;
- Para apoio na máquina deve haver uma superfície de encosto plana;
- Não é possível brochar furos cônicos;
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- Volume de sobremetal removido é limitado;
- Custo da ferramenta é relativamente alto.
Classificação:
Quanto ao tipo de superfície a usinar:
- Interna;
- Externa.
Quanto ao modo de aplicação do corte;
- Compressão;
- Tração;
- Giratória.
Figura 37 - Brochas de tração e compressão
Figura 38 - Brocha para superfície externa
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9 RETIFICADORA
Figura 39 - Retificação cilíndrica
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Figura 40 - Retificação cônica externa e cilíndrica interna
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Figura 41 - Retificação cônica interna
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Figura 42 - Retificadora Plana
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Figura 43 - Retificação sem centros (centerless)