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.

53

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.

54

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.

56

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

58

9 RETIFICADORA

Figura 39 - Retificação cilíndrica

59

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)