INTRODUÇÃO AO PROCESSO DE TORNEAMENTO

ENGENHARIA DE CONTROLE E AUTOMAÇÃO – 4° SEMESTRE

– NOTURNO

Processos de Fabricação I

06/09/2011

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INTRODUÇÃO AO PROCESSO DE TORNEAMENTO

Prof˚: Antônio Fernando Godoy

Relatório da aula prática do processo de

torneamento. Será desenvolvida no trabalho

uma introdução sobre a importância dos

tornos mecânicos para o setor de usinagem

juntamente com os objetivos e conclusões

da experiência em laboratório.

Sumário

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1. Objetivo da prática 5

2. Introdução 6

2.1 Alguns tipos de tornos 7

3. Descrição da prática 9

4. Apresentação do resultado 11

5. Análise dos resultados 12

6.Respostas às questões abordadas no roteiro 13

6.1 Questão 1 13

6.2 Questão 2 13

6.3 Questão 3 13

6.4 Questão 4 13

6.5 Questão 5 14

6.6 Questão 6 14

6.7 Questão 7 14

6.8 Questão 8 15

7. Conclusão 16

8. Referência bibliográfica 17

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Lista de figuras

Figura 1.1 : Peça para usinar e peça final. 5

Figura 2.1 : Torno convencional. 6

1. Objetivo da prática

5

Introdução ao aprendizado do funcionamento de um torno e do processo de

torneamento através da visualização e do manuseio de um torno universal.

1.1 Desenho da peça utilizada na prática

Figura 1.1 : Peça usinada na prática. Desenho desenvolvido pelos alunos

através do esboço fornecido pelo professor.

2. Introdução

6

O Torno Mecânico tornou-se uma das máquinas ferramentas mais

importante na Indústria Metalúrgica por sua versatilidade e qualidade das

peças obtidas por este equipamento, com ele podemos usinar peças de

forma geométrica obtida por revolução, possibilita a transformação do

material em estado bruto, em peças que podem ter seções circulares, e

quaisquer combinações destas seções. Através do torno confeccionamos

eixos, polias, pinos, e qualquer tipo possível e imaginável de roscas, peças

cilíndricas internas e externas, além de cones, esferas e os mais diversos e

estranhos formatos. Verifique a figura abaixo:

Figura 2.1: Torno universal – Romi

O torneamento, como todos os trabalhos executados com máquinas-

ferramenta, acontece mediante a retirada progressiva do cavaco da peça

trabalhada. O cavaco é cortado por uma ferramenta de um só gume

cortante, que deve ter uma dureza superior a do material a ser cortado

Com o acoplamento de diversos acessórios, alguns mais comuns, outros

menos, o torno mecânico pode ainda desempenhar as funções de outras

máquinas ferramentas, como fresadora, plaina, retífica ou furadeira. O

torno mecânico é uma máquina operatriz extremamente versátil utilizada na

confecção ou acabamento em peças de formas cilindricas utilizando placas

de três castanhas, ou quadradas com placas de quatro castanhas. Esta

máquina ferramenta permite a usinagem de qualquer componente mecânico

que possa ser utilizado pelo ser humano.Um torno mecânico possibilita a

transformação do material bruto por exemplo, em peças que podem ter

seções circulares, e quaisquer combinações destas seções.

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Através deste instrumento de transformação é possível confeccionar eixos,

polias, pinos, qualquer tipo possível e imaginável de roscas, peças

cilíndricas internas e externas, além de cones, esferas e os mais diversos e

estranhos formatos. Fundamentalmente todas as chamadas figuras de

revolução. Com o acoplamento de diversos acessórios, alguns mais

comuns, outros menos, o torno mecânico pode ainda desempenhar as

funções de outras máquinas ferramentas, como fresadora, plaina, retífica ou

furadeira.

Pelo desenvolvimento do torno mecânico, a humanidade adquiriu as

máquinas necessárias ao seu crescimento tecnológico, desde a medicina até

a indústria espacial, esta máquina está na base da ciência metalúrgica. O

torno mecânico é considerado a máquina ferramenta mais antiga e

importante ainda em uso.

Basicamente o torno mecânico compreende uma unidade em forma de

caixa que sustenta uma estrutura chamada cabeçote fixo. A composição da

máquina contém ainda duas superfícies orientadoras chamadas barramento,

estas são temperadas e retificadas. O barramento é a coluna de um torno,

pois sustenta a maioria de seus acessorios, como lunetas, cabeçote fixo e

movel,etc.

2.1. Alguns tipos de tornos:

-Tornos revolver:

Os tornos revólver apresentam a característica fundamental que é o

emprego de várias ferramentas convenientemente dispostas e preparadas

para realizar as operações em forma ordenada e sucessiva o que obriga o

emprego de dispositivos especiais, um dos quais é o porta-ferramenta

múltiplos, a “torre revólver”

-Tornos Verticais:

Os tornos verticais, com eixo de rotação vertical, são empregados para

tornear peças de grande tamanho, como volantes, polias, rodas dentadas,

etc., as quais por seu grande peso, podem ser montadas mais facilmente

sobre a plataforma redonda horizontal que sobre uma plataforma vertical.

-Tornos semi-automáticos:

Os tornos automáticos produzem peças partindo da matéria prima como

barras, vergalhões, etc., com avanço automático depois de cada ciclo de

operações. Os tornos semi-automáticos constituem um escalão

intermediário entre os tornos revólver e os tornos automáticos. A operação

a cargo do operário é exclusivamente a retirada da peça acabada e a fixação

da nova peça em bruto.

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-Tornos automáticos:

São máquinas nas quais todas as operações são realizadas sucessivamente,

uma após outra, automaticamente.

-Tornos repetidores:

São máquinas especialmente adequadas para a produção em série de peças

obtidas por rotação em torno de seu eixo. Tais tornos são denominados de

repetição porque as peças são colocadas uma de cada vez na pinça.

Um torno executa qualquer espécie de superfície de revolução uma vez que

a peça que trabalha tem o movimento principal de rotação, enquanto a

ferramenta possui o movimento de avanço e de translação. Portanto permite

usinar qualquer obra que deva ter seção circular e qualquer combinação de

tais seções. O trabalho abrange obras como eixos, polias, pinos e toda

espécie de peças roscadas. Além de tornear superfícies cilíndricas externas

e internas, o torno poderá usinar superfícies planas no topo das peças,

facear, abrir rasgos ou entalhes de qualquer forma, ressaltos e golas,

superfícies cônicas, esféricas ou perfiladas. Além dessas aplicações, o torno

pode ser utilizado também para polir peças empregando-se uma lima fina,

lixa ou esmeril.

3. Descrição da prática

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A prática se baseou na apresentação do torno e seus principais

equipamentos, para que servem e como são usados para a fabricação e

usinagem das peças.

A peça que usinamos (figura 1.1) foi fixada em uma placa de três castanhas

universal, foi feito o dimensionamento da velocidade de rotação do torno

para 900 rpm.

Com a velocidade ajustada a operação faceou-se a peça (torneamento

radial) com uma pastilha de metal duro de 45°, deixando-a com uma

medida próxima da especificada no desenho.

Com uma broca foi feito um furo de centro na face da peça, para que nele

entrasse o contra ponta, garantindo assim mais estabilidade á peça.

Mantendo-se a velocidade e com a peça devidamente fixada, iniciou-se o

processo de desbaste (torneamento axial) com uma pastilha de metal duro

triangular. O desbaste serviu para retirar imperfeições da face da peça,

deixando-a com um melhor acabamento.

Com a peça bruta medindo 38 mm de diâmetro o primeiro passe de

desbaste foi dado com profundidade de 0,5 mm,(no diâmetro) chegando na

maior medida do diâmetro da peça 37,5 mm. Com 6 passes de 2 mm e 1 de

0,5 mm de profundidade medidos no anel graduado chegou-se a segunda

medida desejada com 25 mm de diâmetro e com 5 passes de 2 mm de

profundidade chegou-se na medida de 15mm de diâmetro na área desejada

da peça.

Utilizando o bedame foi realizada uma sangria na peça que a rebaixou em 5

mm em seu diâmetro.

Foi efetuado a quebra dos cantos da peça com a pastilha de metal duro

triangular.

Novamente com o bedame a peça foi cortada, deixando 1mm para

acabamento.

A peça foi retirada do torno e fixada novamente do lado oposto, para a

usinagem de um chanfro, acabamento da outra face, furo de centro

deslocando o porta ferramentas a 10° do eixo da peça foi usinada a parte

cônica da peça utilizando a pastilha de metal duro triangular para essas

operações a rotação do torno foi diminuída para 560 rpm, pois não contava

com o apoio do contra ponta.

Em todo o processo não foi utilizado nenhum tipo de fluído de corte (fluído

refrigerante).

O tempo cronometrado de todo o processo de usinagem foi de

aproximadamente 32 minutos, esse tempo inclui o tempo gasto na

usinagem efetiva, onde há remoção de cavaco, e também inclui o tempo

gasto com os movimentos chamados “passivos” que não resultam na

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remoção de cavaco, aproximação da ferramenta na peça, troca de

ferramenta, movimento de recuo da ferramenta entre outros.

Para se calcular o Tempo de Corte na usinagem, deve-se primeiramente

calcular a Velocidade de Corte, e analisar as condições de usinagem, para

que os valores sejam os mais reais possíveis:

Onde:

d = diâmetro da peça

lf = percurso de avanço

f = avanço por volta

Vc = Velocidade de Corte

A partir dessa fórmula, calculamos o tempo de corte em cada operação

efetuada na usinagem da peça, esse tempo representa o tempo efetivo de

retirada de cavaco da peça pela ferramenta ( bedame, pastilha de metal duro

e broca). Com o valor do tempo de corte calculamos também o tempo de

operação, definido no roteiro como:

Tempo de operação = tempo de corte (tc) + tempo manual (tm)

Adotando-se o tempo manual:

Tempo manual (tm) = 0,30xtc

4. Apresentação dos resultados

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Temos como resultado uma peça obtida a partir de um bloco inicial de aço

1040 a qual foi usinada em um torno convencional com a utilização de

algumas ferramentas (pastilha de metal duro de 45 graus, pastilha de metal

duro triangular, bedame e broca). Esta peça será utilizada em outras

práticas.

5. Análise dos resultados

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Analisando os resultados alcançados podemos constatar que a peça ficou

dentro do esperado, respeitando as tolerâncias impostas, tanto pelo projeto

quanto pela precisão da máquina.

Portanto houve situações que no torno convencional não conseguimos

realizar processo com tanta precisão, como no caso da conicidade de 10°,

esse processo não foi possível realizá-lo no modo automático, sendo assim

o operador teve que realizar com avanço manual, conseqüentemente não

obtendo conicidade tão precisa.

O tempo médio calculado foi bem acima do cronometrado também, isso

ocorreu pois teve vários momentos que o instrutor que operava torno, parou

o processo para descrever tudo que ele estava fazendo, tipo de ferramentas

que iria utilizar, velocidade de corte a ser trabalhada, avanço de corte,

sendo assim prolongou por muito tempo o processo de usinagem da peça.

6. Respostas às questões abordadas no roteiro da aula prática

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6.1. Explique o sistema de transmissão usado no torno para se obter as

várias rotações e avanços?

Conforme o material e o diâmetro da peça a ser torneada, esta tem que girar

com um número variável de rotação. Para isso, a transmissão de

movimento do motor à árvore é feita por meio de polias escalonadas com

correrias planas ou em “V”, ou, então, através de um sistema de

engrenagens que permiti essa gradação do número de rotações.

6.2. Explique o funcionamento do sistema automático para

torneamento de desbaste?

O funcionamento do sistema automático inicia-se quando o operador obtém

o avanço que é acionado por meio de alavancas, que faz com que o carro

se movimente com velocidade constante realizando o desbaste.

6.3. Explique a operação de usinagem axial para abertura de canal.

Coloca-se o bedame,inicia o avanço com a ferramenta manualmente com o

carro transversal e com o carro superior deixando um espaço lateral ao

corte da ferramenta para a mesma não ocorrer quebra, pois o bedame só

trabalha na direção radial. Em casos especiais, a ferramenta já está na

medida do canal, ai pode-se obter o canal somente com o avanço do carro

transversal.

6.4. Cite exemplos de acessórios (peças) que compõe um torno e

também a função de cada um.

- Cabeçote móvel do torno

O cabeçote móvel é a parte do torno que, apoiada e fixada sobre o

barramento, serve para as seguintes finalidades: 1º - Suporte de contra-

ponta, que é um duplo cone de aço destinado a prender, num dos topos, a

peça a ser torneada. 2º - Suporte de um mandril de haste cônico, como o

mandril tipo “CHUCK JACOBS” ou de uma bucha de redução. 3º -

Suporte direto de ferramentas de corte de haste cônica, tais como brocas,

alargadores ou machos.

- Mangote

O mangote é um tubo cilíndrico, provido de porca e parafuso, que se

desloca dentro do corpo do cabeçote, por intermédio da atuação da porca e

parafuso. Na extremidade do mangote há um cone interno para a colocação

das pontas ou das hastes da ferramenta. O parafuso interno atravessando

uma porca no mangote e comandado externamente por um volante

possibilita assim avanços e recuos longitudinais do conjunto interno e,

portanto, o contra-ponta nele fixado

- Barramento

O barramento forma o corpo principal do torno e serve de apoio ao carro

principal e o cabeçote móvel, assim como para a fixação do cabeçote fixo.

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Todo barramento é construído de ferro fundido especial e endurecido

durante a usinagem.

- Carro do torno

O carro do torno é uma forte peça construída de ferro fundido e que

proporciona à ferramenta cortante os movimentos exigidos para operações

de torneamento. O carro do torno apresenta três partes diferentes, sendo

essas o carro principal, o carro transversal e o carro longitudinal ou

carrinho superior.

- Eixo da árvore

Eixo da árvore é um eixo oco, construído de um aço especial, como aço-

cromo-níquel, endurecido e retificado de maneira a apresentar superfícies

finamente polidas nos contados dos mancais. O furo no centro do eixo tem

dupla finalidade, ou seja, a parte da frente serve para colocar as pontas do

centro, haste das ferramentas como broca, mandril, e alargador, todos esses

dispositivos são fixados por meio do cone interno, e também permite o

torneamento de peças diretamente no vergalhão, sem que para isso seja

necessário cortá-los previamente, uma vez que este atravessa o oco do eixo

da árvore.

6.5. Quais os materiais usados na fabricação das ferramentas utilizadas

no torno. Cite exemplos de ferramentas com esses materiais.

Aço carbono (bits para usinagem de aços médio carbono, aço inox), aço

rápido (brocas), ligas fundidas, metal duro( é utilizado em ferramentas para

altas velocidades de corte), cerâmicas, CBN (insertos para tornear aços

temperados) e cermet.

6.6. Quais os tipos de desgastes e avarias que podem ocorrer com uma

ferramenta?

Desgaste de flanco, desgaste de cratera, deformação plástica, entalhe,

quebra por fadiga mecânica e lascamento.

6.7. Qual a influência da velocidade de corte, do avanço e da

profundidade de corte na vida de uma ferramenta.

A velocidade de corte é o fator que mais influencia no desgaste da

ferramenta pois seu aumento é diretamente proporcional a temperatura

gerada no processo, e esse aumento do calor o corre sem o aumento da area

que o recebe. O avanço tambem aumenta a temperatura do processo porem

com menores proporções do que a velocidade de corte, já a profundidade

não altera a energia aplicada no corte, nem a velocidade de retirada do

cavaco, e sim o volume que é retirado, por isso tem menor influencia no

desgates das ferramentas.

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6.8. Compare o tempo de confecção da peça cronometrado com o

tempo calculado. Faça considerações a respeito.

O tempo cronometrado de confecção da peça foi de 32 minutos. Já o tempo

obtido através dos cálculos foi de aproximadamente 2 minutos e meio. Essa

diferença ocorre pelo fato de que em cada etapa da usinagem da peça o

técnico do laboratório efetuava uma pausa para realizar uma explicação.

7. Conclusão

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O torneamento é um processo de fabricação amplamente utilizados nas

industrias no dia de hoje, tanto no setor automobilístico, metalúrgico, setor

plástico (usinagem moldes) e vários outros setores. Seu processo dá um

ótimo acabamento na confecção de peças cilíndricas e cônicas, com

diâmetros e geometrias variáveis. Isso é possível devido ao fato do torno

possuir varias funções, tais como: furação, Torneamento de rosca, corte,

faceamento, Sangramento, Torneamento longitudinal, Perfilamento entre

outros.

Foi trabalhado em aula torno convencional, mas existe vários outros

modelos tais como : Torno paralelo, Torno semi-automático de torre, Torno

automático, Torno platô, Torno vertical e Torno CNC. Hoje existem

processos totalmente Automatizados tipo CNC, que garante uma melhor

precisão na usinagem da peça, reduz erro operador e é um processo muito

mais rápido.

6. Referências bibliográficas

17

FREIRE, J.M. Torno Mecânico. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e

Científicos, 1978.

GERLING, HENRICH. À volta da máquina-ferramenta. Rio de Janeiro:

Editora Reverté LTDA, 1977.

DINIZ, ANSELMO EDUARDO Tecnologia da Usinagem dos Materiais

http://www.omundodausinagem.com.br/edicoesAnteriores/edicoes/2002/2/

artigo_SandvikeInstitutoMaua.pdf