Fabricação Mecânica - Aula 05 - Requisitos técnicos do processo de fresamento.

TIPOS, CARACTERÍSTICAS E APLICAÇÕES DE FRESADORAS

Figura 01 - Fresamento frontal e periférico

Antes de definirmos qual fresadora usinará a peça com mais facilidade, vamos entender o que é o processo de fresamento.

Fresamento é a operação de usinagem na qual a ferramenta (fresa) apresenta arestas cortantes ao redor do seu eixo, girando com movimento uniforme (rotacional) para arrancar o cavaco. A ferramenta possui uma ou mais arestas de corte, e o movimento de corte é realizado pela ferramenta. O movimento de avanço pode ser executado tanto pela peça como pela fresa. 

Figura 02- Fresadora horizontal

A característica particular do fresamento é que a direção do movimento de avanço é perpendicular ao eixo-árvore principal (eixo de rotação). Em outras palavras, no fresamento a ferramenta de corte possui, geralmente, múltiplas arestas, e executa o movimento de giro enquanto é pressionada contra a peça. A superfície usinada pode ter diferentes formas, planas e curvas. Na figura 01 temos o fresamento frontal e periférico de uma peça plana.

FRESADORAS

A fresadora é uma máquina que possui movimento de rotação e que permite  mover a peça em três ou mais eixos. É bastante utilizada para execução de peças prismáticas.

A fresa apresenta arestas cortantes ao redor do seu eixo, que giram com movimento uniforme para arrancar o material da peça, conforme figura 01. Ela é utilizada para realizar o processo de usinagem mecânica em superfícies. 

Figura 03- Fresadora vertical

A distinção principal dos tipos de fresadoras é feita a partir da posição do eixo que fixa as fresas em relação à mesa de trabalho. Essas duas importantes partes se movimentam simultaneamente possibilitando o processo de fresagem da peça.

Vamos conhecer os tipos de fresadoras, suas principais características e aplicações.

Fresadora horizontal

Fresadora horizontal mostrada na figura 02, é um tipo de máquina-ferramenta também conhecido como máquina de moagem horizontal. 

A fresadora horizontal utiliza uma fresa paralela à mesa de trabalho em que a peça é fixada, ou seja, horizontalmente. Nela, as fresas moldam, fazem ranhuras, perfurações e outras operações de corte e modelagem em metais e demais materiais rígidos. 

Figura 04- Fresadora universal

Fresadora Vertical

A fresadora vertical mostrada na figura 03, tem esse nome justamente por possuir uma coluna vertical posicionada perpendicularmente à mesa, o que pode realizar atividades em diferentes peças de trabalho.

A fresadora Vertical dispõe somente do eixo árvore vertical. São máquinas muito robustas e empregadas em serviços com necessidade de grandes potenciais. Isto tudo devido à grande rigidez permitida pela forma da coluna e pela disposição da cadeia cinemática (engrenagens, eixos e rolamentos). Servem para facear e efetuar ranhuras e perfilados retilíneos ou circulares.

Fresadora Universal

Uma outra variação, a máquina fresadora universal, mostrada na figura 04, que é um equipamento híbrido que pode usar fresa na vertical e horizontal e tem uma grande quantidade de aplicações. 

Figura 05- Fresadora ferramenteira

A fresadora universal é uma máquina derivada da fresadora horizontal. Pode utilizar as fresas tanto em árvores horizontais como em verticais, podendo inclinar horizontalmente a mesa. Além dos serviços normais da fresadora horizontal, também pode efetuar ranhuras helicoidais sobre superfícies cilíndricas e setores circulares perfilados.

Fresadora ferramenteira

Projetada para trabalhos de pequeno porte dimensional, a fresadora ferramenteira, mostrada na figura 05, proporciona versatilidade, para executar peças de certo grau de complexidade. Além da mobilidade nos dois eixos horizontais, assegura alcance vertical igualmente motorizado. Diversos materiais são assim passíveis de transformação.

A fresadora Ferramenteira é uma máquina muito versátil, com movimentos no cabeçote vertical e horizontal na mesa. É aplicada para trabalho em peças pequenas e com formato complicado. A mesa oferece também inclinação na vertical.

E agora que estamos mais familiarizados, podemos conhecer suas aplicações. Assista ao vídeo a seguir!

É denominado fresamento frontal o tipo de fresamento em que o eixo de rotação da fresa está posicionado de forma perpendicular à superfície usinada.

O tipo de fresamento em que o eixo de rotação da fresa está posicionado de forma paralela à superfície usinada é denominado fresamento tangencial.

Assim como na ajustagem, na fresagem a peça precisa estar bem fixada para que as operações sejam executadas. A morsa é o acessório utilizado na fixação de peças na fresadora.

Tão importante quanto conhecer os tipos e características das fresadoras, é saber quais ferramentas devem ser utilizadas para o processo de fresamento. Além disso, é fundamental saber como fixar as peças, as ferramentas e os acessórios. Veja com atenção:

Agora podemos analisar as ferramentas para fresamento de perfis que podem ser realizados na fresadora, de acordo com as características das fresas.

PARÂMETROS DE CORTE

A velocidade de corte é não uma novidade para você, já vimos em furação, em tornearia e agora veremos também em fresagem. A velocidade de corte é a velocidade com que o material é removido pela aresta de corte.

Há uma relação entre a velocidade de corte na tornearia e na fresagem. Na fresagem utilizamos a mesma fórmula usada na tornearia:

Sendo que: N = número de rotações; Vc = velocidade de corte; D = diâmetro da peça no torno ou da fresa na fresagem; Π = constante que corresponde a 3,14.

A diferença na utilização da fórmula é que na tornearia devemos considerar o diâmetro da peça a ser torneada e na fresagem devemos considerar o diâmetro da fresa a ser utilizada.

Para entender melhor essa relação, assista ao próximo vídeo.

FURAÇÃO INCLINADA

Vamos ver, na prática, como uma fresadora realiza as operações de fresagem utilizando uma fixação mais rápida e segura.

A fresadora ferramenteira tem uma característica peculiar que não encontramos nas outras fresadoras. Ela é capaz de inclinar o cabeçote e deslocar o fuso-árvore no mesmo sentido dessa inclinação do cabeçote. Observe no próximo vídeo como isso é possível.

Sabemos que diferentes fresadoras estão disponíveis para esta operação. Mas, o que nos permite realizar esse processo com maior facilidade é a fresadora ferramenteira. 

Figura 06 - Peça com furo á 45 graus

Para realizarmos o furo com as outras fresadoras, precisamos inclinar a peça no ângulo de 45 graus, utilizando um transferidor de graus. No entanto, na fresadora ferramenteira a peça ficará fixada e apoiada na morsa. Além disso, seu cabeçote possui uma graduação de graus que permite ao operador se orientar em relação ao grau de inclinação da peça, tornando a preparação para o processo de fresagem mais rápida e segura.

© Direitos de autor. 2015: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 31/07/2015

Fabricação Mecânica - Aula 04.4 - Torneamento de rosca

Você já observou as peças roscadas que vemos no dia a dia, por exemplo, um parafuso e uma porca. As roscas podem ser de diferentes tipos: Externos ou internos, cilíndricos ou cônicos.

ELEMENTOS E TIPOS DE ROSCAS

Veja, na figura 01, os principais elementos de uma rosca, suas simbologias e fórmulas.

Figura 01 - Elementos de rosca.

Os sistemas mais comuns de roscas são:

• O sistema métrico, no qual o ângulo entre o perfil dos filetes da rosca é de 60°;
• O sistema inglês em polegadas, com a rosca Whitworth, no qual o ângulo formado entre o perfil dos filetes da rosca é de 55°. 

No Brasil é adotado o sistema métrico, mas muitas empresas usam o sistema inglês. Isso ocorre por diversos motivos, desde atender seus clientes, por ter origem estrangeira ou mesmo para fabricar peças de reposição de equipamentos importados.

A designação para rosca métrica vem com a letra M na frente da bitola da rosca. Por exemplo, M8 quer dizer que se trata de uma rosca métrica de 8 mm (oito milímetros) com passo de 1,25 mm (um vírgula vinte e cinco milímetros). 

Figura 02 - Peça a ser fabricada.

Mas a rosca métrica também possui a opção de roscas finas. Sendo assim, o passo deve ser especificado logo após a bitola da rosca. Retomando o exemplo, as roscas finas para bitola M8 ainda teriam as opções:  M8 x 1, M8 x 0,5 e M8 x 0,25 mm.

Quando a designação da rosca não é acompanhada da especificação do passo, trata-se de rosca com passo normal. Em relação à rosca que deve ser fabricada conforme figura 02, o passo é 1,5 mm.

A rosca inglesa Whitworth, por sua vez, é designada pela letra W seguida da bitola em polegada e do número de filetes por polegada. Portanto, fica da seguinte forma: W5/16” - 18 f.p.p. 

No próximo vídeo vamos conhecer um pouco mais sobre ferramentas, materiais das ferramentas e formas de verificação para usinagem de roscas. 

Com todas estas informações, já podemos descobrir qual a profundidade do filete que deve ser informada ao torneiro. Vamos fazer o cálculo?

O resultado deste cálculo, 0,92 mm, é o valor que deverá ter sido avançado na profundidade ao fim da usinagem da rosca.
Em uma situação em que se deseja usinar uma rosca externa de M30 x 2, o diâmetro final do filete da rosca será de, aproximadamente: 27,56 mm. Esse valor refere-se ao diâmetro final do filete da rosca, sendo a altura do filete subtraída do valor base da rosca.

USINAR CANAL

Figura 03 - Operação de sangrar.

Em algumas ocasiões, a rosca termina em canto, sendo necessário um canal para saída da ferramenta. Isso ocorre na peça que será fabricada, na qual existe um canal com largura 5,5 mm e profundidade de 4 mm.

Para executar esse canal é necessário a operação de sangrar ou cortar canal. E, para essa operação, precisamos usar uma ferramenta especial, chamada bedame. É possível executar canais ou realizar o corte se o bedame penetrar até o centro a peça. 

A operação de sangrar deve ser muito bem executada, pois ocorrem dificuldades durante o processo que podem gerar vibrações, aquecimento da aresta, erros dimensionais e até mesmo a quebra da ferramenta ou um acidente mais grave. 

Figura 04 - Bedame

Por isso, não ignore critérios como afiação e posição da ferramenta, fixação da peça e da ferramenta, refrigeração e a velocidade de corte, que deve ser cerca de 30% menor que a velocidade de operações usuais. 

O bedame pode ser afiado a partir de um bite (bastão de aço rápido) quadrado ou na forma de lâmina, já com espessura reduzida. Para isso, é necessário apenas afiação dos ângulos. 

Quando na forma de lâmina, o bedame é conhecido como bite bedame ou bedame de lâmina. Nesse caso, é necessário fixação através de suporte. Observe na figura 04 para visualizar melhor. 

Figura 05 -  Arestas de corte.

Quando o bedame é usado para cortar, afia-se a aresta de corte com ligeira inclinação, de maneira que a rebarba não fique presa na peça a ser destacada.

Perceba que a relação de medida entre a parte útil (b) e a aresta de corte (a), na figura 05 da direita, deve variar aproximadamente de 4:1 até 5:1 (quatro para um até cinco para um), com o objetivo de evitar o balanço exagerado da ferramenta.

O gráfico nos mostra a relação entre a medida da aresta de corte e o diâmetro da peça. Por exemplo, para uma peça com Ø45 mm, em aço 40 kg/mm², teremos uma aresta de bedame com ~ 3,8 mm.

Neste próximo vídeo, vamos conhecer algumas informações sobre como trabalhar com os bedames, os tipos de bedames e a fixação da peça. 

Agora sabemos que a operação de sangrar exige muitos cuidados e atenção. Com base nesse entendimento, você já pode responder o que acontece quando a ferramenta é fixada exatamente na altura do eixo da peça, não é. A ferramenta pode ser puxada, encravando na peça, podendo quebrar e danificar a peça.

Torneamento de roscas

As roscas podem ser de diferentes tipos: Externos ou internos, cilíndricos ou cônicos.

O torneamento de roscas é uma operação exigente em que pode ser difícil obter bom controle de cavacos, vida útil previsível da ferramenta e qualidade consistente da peça.
A ferramenta para torneamento de roscas faz um número de passes para gerar uma rosca na peça. Ao dividir a profundidade de corte total da rosca em séries de cortes menores, o raio de ponta sensível da pastilha não é sobrecarregado.

Torneamento de roscas externas

Geralmente, o torneamento de roscas externas é mais fácil e exige menos da ferramenta que o torneamento de roscas internas. Além disso, há muitos métodos diferentes que podem ser usados para alcançar os resultados desejados.
Para considerar o torneamento de roscas externas:

• A faixa de avanço deve ser igual ao passo da rosca.
• Escolha um número de passes para o corte de rosca e profundidade de corte adequados.
• Formação de cavacos para evitar que eles fiquem presos ao redor da ferramenta e/ou da peça.
• Evite vibrações causadas por longos balanços da ferramenta e peças delgadas.
• Alinhamento da ferramenta e altura de centro.

Torneamento de roscas internas

O torneamento de roscas internas é mais difícil que o torneamento de roscas externas, devido à maior necessidade de um escoamento eficiente de cavacos e porque as ferramentas geralmente precisam ser mais longas e mais delgadas.
Para considerar o torneamento de roscas internas:

• O escoamento de cavacos, especialmente em furos cegos, é auxiliado ao usar as ferramentas versão esquerda e vice-versa (rosqueamento reverso). Porém, isto também cria maior risco de movimento da pastilha.
• Use a penetração de flanco modificada para gerar cavacos helicoidais que sejam fáceis de direcionar para a entrada do furo.
• Escolha um número de passes para o corte da rosca e profundidade de corte adequados.
• Evite vibrações causadas por longos balanços da ferramenta.
• Alinhamento da ferramenta e altura de centro.
• Se for necessário usar uma ferramenta longa, use uma ferramenta de metal duro ou com mecanismo antivibratório para minimizar a vibrações.

Alinhamento da ferramenta e altura de centro são importantes para um bom processo de rosqueamento.

A saliência que se dispõe de forma helicoidal ao longo de um eixo é denominado filete.

O espaçamento em cada volta de uma espiral de uma rosca é denominado passo.

© Direitos de autor. 2015: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 31/07/2015

Fabricação Mecânica - Aula 04.3 - Acessório de fixação de peças - Lunetas

TORNEAR SUPERFÍCIE CILÍNDRICA EXTERNA COM O AUXÍLIO DA LUNETA   

Peças de pequena seção (finas), porém de grande comprimento, têm facilidade de se flexionar ou encurvar.

Na usinagem de peças com grandes comprimentos e pequenos diâmetros ocorre uma situação parecida, pois devido aos esforços de corte, elas empenam, flexionam e vibram, dificultando o processo de usinagem. Mas existem peças de grande comprimento que precisam ser usinadas, por exemplo, a haste de tração do caminhão que é um elemento mecânico bastante longo.

Sabemos que a operação de tornear entre pontas permite maior estabilidade no torneamento de eixos. Mas em caso de peças com comprimento muito grande, como no caso do eixo que a empresa tem que produzir, essa operação não é suficiente para estabilizar a peça. 

No vídeo a seguir iremos mostrar um acessório que auxilia a usinagem de superfície cilíndrica com esta característica. Vamos lá.

Percebeu a aplicação das lunetas móvel e fixa. Ambos acessórios auxiliam operações no torno, minimizando o problema de usinar peças com a relação diâmetro por comprimento elevada.

UTILIZAÇÃO DE LUNETAS

Vamos ver nesse momento a luneta em ação durante os seguintes processos:

• Furação usando o cabeçote móvel; 
• Tornear cilíndrico entre pontas. 

As lunetas são elementos que servem para apoiar peças e podem atuar tanto de maneira fixa, quanto de maneira móvel. A luneta fixa é montada no barramento, que é o local adequado para a montagem dela.

A luneta móvel acompanha alguns movimentos de operação no torno mecânico. Ela é montada no carro principal. Ela irá se mover de acordo com a movimentação desse carro.
O torneamento de peças com a razão diâmetro x comprimento muito grandes, geralmente, necessita do apoio de uma luneta móvel ou fixa durante sua usinagem. O uso desse acessório se justifica devido ao fato de, devido à desproporção entre diâmetro e comprimento, esse tipo de peça gera alto risco de acidente durante a usinagem, uma vez que a ferramenta, ao se afastar das extremidades de fixação (placa e contraponta), gera grande vibração e chance de quebra da peça.

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Fabricação Mecânica - Aula 04.2 - Torneamento cônico.

SUPERFÍCIE CÔNICA

Antes de avaliarmos a melhor forma de produzir uma peça cônica, vamos falar de uma de suas características, que é a conicidade. 

Apesar de o cone estar presente em inúmeros objetos e formas ao nosso redor, você sabe a relação que existe entre a figura geométrica plana “trapézio” e a figura espacial “cone”. O cone nada mais é que um trapézio em revolução.

Quando a peça que precisamos construir possui um formato cônico. Sabemos que existem duas opções para o seu torneamento.

Para fazer isso, o torneiro tem duas técnicas a sua disposição: ele pode usar a inclinação do carro superior ou o desalinhamento da contraponta.

A inclinação do carro superior é usada para tornear peças cônicas de pequeno comprimento.

O torneamento cônico com o deslocamento do carro superior consiste em inclinar o carro superior da espera de modo a fazer a ferramenta avançar manualmente ao longo da linha que produz o corte no ângulo de inclinação desejado.

O desalinhamento da contraponta, por sua vez, é usado para o torneamento de peças de maior comprimento, porém com pouca conicidade, ou seja, até aproximadamente 10°.

O torneamento cônico com o desalinhamento da contraponta consiste em deslocar transversalmente o cabeçote móvel por meio de parafuso de regulagem. Desse modo, a peça trabalhada entre pontas fará um determinado ângulo com as guias do barramento. Quando a ferramenta avançar paralelamente às guias, cortará um cone com o ângulo escolhido. Esse método é pouco usado e só é indicado para pequenos ângulos em cones cujo comprimento seja maior do que o curso de deslocamento do carro da espera.

Ele tem a vantagem de usinar a superfície cônica com a ajuda do avanço automático do carro principal. O tempo de trabalho é curto e a superfície usinada fica uniforme. A desvantagem é que com o cabeçote móvel deslocado, os centros da peça não se adaptam perfeitamente às pontas do torne que, por isso, são facilmente danificadas.

Mas, para saber qual o melhor método, vamos assistir ao vídeo de torneamento de uma peça cônica com a inclinação do carro superior.

Para o torneamento com inclinação do carro superior, você precisa calcular o ângulo de inclinação do carro usando a Trigonometria. O desalinhamento da contraponta também exige que você faça alguns cálculos.

No vídeo acima conhecemos as partes que compõem o cabeçote móvel. Esse conhecimento é importante, pois o deslocamento do cabeçote móvel é a outra opção de torneamento para a confecção de peças cônicas.  

CÁLCULO DE DESLOCAMENTO
No vídeo anterior, vimos que para efetuar um torneamento de peça cônica, utilizando o deslocamento do cabeçote móvel, são necessários cálculos prévios. Assista ao vídeo a seguir para saber como são feitos esses cálculos:

Para calcularmos o deslocamento do Cabeçote Móvel em um torno mecânico, temos que observar os dados indicados no desenho técnico do projeto, relativos à conicidade a ser usinada. Entre os dados apresentados a seguir, os mais relevantes para o cálculo do deslocamento são: Diâmetros do cone, Comprimento total da peça e Comprimento da parte cônica da peça.

Existe ainda outro processo para tornear peças cônicas, que é o aparelho conificador.

O aparelho conificador é usado para tornear peças cônicas em série. O torneamento cônico com o aparelho conificador utiliza o princípio do funcionamento do próprio dispositivo, ou seja, na parte posterior do torno coloca-se o copiador cônico que pode se inclinar no ângulo desejado.

O deslizamento ao longo do copiador comanda o carro transversal que, para isso, deve estar desengatado.

Quando o carro principal (ou longitudinal) avança, manual ou automaticamente, conduz o movimento é comandado pelo copiador cônico. O movimento, resultante do deslocamento longitudinal do carro e do avanço transversal da ferramenta, permite cortar o cone desejado. Nos dispositivos mais comuns a conicidade é de aproximadamente 15º.

A principal aplicação do torneamento cônico é na produção de pontas de tornos, buchas de redução, válvulas, pinos cônicos.

PARÂMETROS DE CORTE

E quanto aos parâmetros de corte, você sabe como eles são utilizados quando inclinamos o carro superior e ou quando deslocamos o cabeçote móvel, para usinar uma superfície cônica? Será que esses dois processos utilizam os mesmos parâmetros de corte?  Para responder a essas perguntas, assista ao próximo vídeo.

USINAGEM CÔNICA COM DESLOCAMENTO DO CABEÇOTE MÓVEL

Conhecemos as principais diferenças entre dois processos para usinar superfície cônica. Vimos que existe uma limitação de acordo com o curso do carro superior, para peças que o cone tenha comprimento mais longo. Por outro lado, vimos que também existe uma limitação no cabeçote, se o deslocamento for muito grande.

Agora, iremos ver como preparar e executar a usinagem cônica deslocando o cabeçote móvel. Assista ao vídeo e aprenda mais essa técnica.

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Fabricação Mecânica - Aula 04.1 - Parâmetros de corte para torneamento.

PARÂMETROS DE CORTE
Conhecemos o torno mecânico, suas características e aplicações. Para avançarmos no entendimento sobre a operação de torneamento, necessitamos conhecer os parâmetros de corte do torno.
Veja a explicação sobre os parâmetros de corte para realizar as operações de usinagem do eixo a ser fabricado. Serão analisados a velocidade de corte (vc) e o avanço de corte.

Após verificarmos como calcular a rotação a ser utilizada no torno mecânico, você tem ideia de como será a sequência para fabricação do eixo? O próximo vídeo responderá essa pergunta.
Parâmetros para Torneamento

Devemos calcular e ajustar os principais movimentos para realização de cortes nos tornos que são:

• Movimento de GIRO: Esse é o principal movimento que permite o corte da peça. O movimento é rotativo e realizado pela peça fixada em uma matriz giratória.
• Movimento de AVANÇO: Esse movimento é responsável pelo deslocamento da ferramenta de corte ao longo da superfície da peça.     
• Movimento de PENETRAÇÃO: Esse movimento determina a profundidade do corte, movimentando a ferramenta de corte de encontro à peça regulando a profundidade do passe e a espessura do cavaco.

Em um processo de usinagem exitem parâmetros que devem ser considerados para se obter o melhor desempenho. Parâmetros de corte são grandezas numéricas que definem, na usinagem, os diferentes esforços, velocidades, etc. a serem empregados. Eles nos auxiliam na obtenção de uma perfeita usinabilidade dos materiais. Esses parâmetros serão definidos a seguir.

Figura 01 - Velocidade de corte

Velocidade de corte, vc​ : A peça gira em um determinado número de rotações por minuto. Isso propicia uma velocidade de corte específica vc (ou velocidade da superfície) medida em m/min (pés/min) na aresta de corte.

• CDX - Profundidade máxima de corte - mm;
• ap - Profundidade de corte - mm;
• fnx​​ Avanço de corte radial - mm/rot;
• fnz Avanço de corte axial - mm/rot.

Normalmente, a velocidade de corte é definida como um valor constante, o que leva a variações de rpm uma vez que o diâmetro usinado muda.

Figura 02- Faixa de avanço

Faixa de avanço, fn; O movimento da ferramenta na direção X e Z é chamado de faixa de avanço (fn) ou fnx/fnz.
Ao avançar na direção do centro (fnx), as rotações por minuto (rpm) aumentará até que alcance o limite de rpm do fuso da máquina. Quando esse limite for ultrapassado, a velocidade de corte (vc) diminuirá até alcançar 0 m/min no centro da peça.

• CDX - Profundidade máxima de corte - mm;
• vc​ Velocidade de corte - m/min;
• fnx​​ Avanço de corte radial - mm/rot;
• fnz Avanço de corte axial - mm/rot 

Figura 03- Controle de cavacos

Controle de cavacos: O avanço tem grande influência na formação, quebra e espessura dos cavacos, bem como na maneira como os cavacos se formam na geometria da pastilha. No perfilamento ou torneamento lateral (fnz), a profundidade de corte (ap) também influenciará na formação do cavacos.
Avanço (fn) e profundidade de corte (ap) têm um grande efeito sobre a produtividade.

• CDX - Profundidade máxima de corte - mm;
• vc​ Velocidade de corte - m/min;
• fnx​​ Avanço de corte radial - mm/rot;

Fórmulas gerais de torneamento
Ao usinar em tornos, centros de torneamento ou máquinas multitarefas, é essencial calcular os valores corretos para diferentes parâmetros da máquina como velocidade de corte e velocidade do fuso para se obter um bom resultado. Nesta seção, você encontra as fórmulas e definições para torneamento geral.

Velocidade de corte vc (m/min)

Velocidade de corte [m/min]: É entendida pela velocidade linear relativa entre a ponta da ferramenta e a velocidade de rotação.
É calculada por: pela fórmula da Velocidade de corte vc (m/min) onde: Dm - Diâmetro usinado -  mm e n - Velocidade do fuso - rpm.

Velocidade do fuso n (rpm)

Velocidade de avanço do fuso  [mm/rotação]: É a distância percorrida pela ferramenta por rotação da peça. Permite remoção contínua da material.
É calculada pela fórmula da Velocidade do fuso n (rpm), onde: vc - Velocidade de corte - m/min e Dm - Diâmetro usinado -  mm.

Taxa de remoção de metal

Taxa de remoção: Volume de material removido por unidade de tempo. A taxa de remoção de metal Q (cm3/min)​ é caculada pela fórmula Q - Taxa de remoção de metal - cm3/min onde: vc - Velocidade de corte - m/min;  ap - Profundidade de corte - mm e fn - Avanço por rotação - mm/r.

Potência líquida

Potência líquida Pc (kW) é caculada pela fórmula: Pc​ - Potência líquida - kW onde: vc - Velocidade de corte - m/min, ap - Profundidade de corte - mm; fn - Avanço por rotação - mm/r e kc​ - Força de corte específica - N/mm2;

 Tempo de usinagem Tc (min)

Tempo de usinagem Tc (min)​ é caculado pela fórmula: Tc​ - Tempo de contato - min; onde: lm - Comprimento usinado - mm; fn - Avanço por rotação - mm/r e n - Velocidade do fuso - rpm;​​

Força Tangencial

Força tangencial, Ft (N/mm2) é caculado pela fórmula: Força tangencial, Ft onde: kc​ - Força de corte específica - N/mm2; fn - Avanço por rotação - mm/r e ap - Profundidade de corte. Sendo Kc 0,4: Força de corte específica no avanço de 0,4 mm/r; mc: Constante, dependendo do material. Use 0,29 como valor geral.

Profundidade de corte [mm]: É a espessura ou profundidade de penetração da ferramenta medida perpendicularmente ao plano de trabalho.

Avanço [mm/rotação]: É a distância percorrida pela ferramenta por rotação da peça. Permite remoção contínua da material.

FIXAÇÃO DE PEÇAS E FERRAMENTAS
Veja neste vídeo a sequência de troca de ferramentas e as rotações para realizar os detalhes que são necessários ao eixo.

O guia de torneamento está disponível no link: Guia técnico Torneamento N2.

© Direitos de autor. 2015: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 31/07/2015

Fabricação Mecânica - Aula 04 - Requisitos técnicos do processo de torneamento.

Antes de fabricarmos uma peça, é necessário ter entendimento das características da peça, ou seja, precisamos conhecer suas dimensões, material e também sua geometria. Dentre as características da peça que o técnico precisa fabricar, podemos observar que sua geometria é cilíndrica, com cones nas extremidades. A parte cilíndrica pode ser chamada de eixo e as partes cônicas, nesse caso, são chanfros. Essa geometria dominante determina que se trata de uma peça de revolução. 

Figura 01 - Peça a ser fabricada por torneamento.

Isso quer dizer que a sua seção longitudinal é revolucionada, ou gira em torno do próprio eixo. Por exemplo, a peça da imagem anterior tem a mesma seção longitudinal, tanto acima da linha de centro quanto abaixo. Essa característica é determinante para fabricação de peças pelo processo de usinagem por torneamento, realizado através de máquinas denominadas torno mecânico.

O processo de torneamento é caracterizado por possibilitar a fabricação de peças com superfícies de revolução. As superfícies de revolução englobam formas como: cilíndricas, cônicas, perfiladas, esféricas, entre outras.

TORNEAMENTO: PROCESSO DE USINAGEM E FERRAMENTAS

Assista ao vídeo a seguir e você vai entender melhor como o processo de torneamento retira material da peça, e conhecer as ferramentas para cada operação.

As principais operações executadas em um torno mecânico são: facear, cilindrar, abrir canais, sangrar, furar, roscar e recartilhar.

• Facear: Neste caso o movimento de avanço da ferramenta se dá no sentido normal ao eixo de rotação da peça. Tem por finalidade  obter uma superfície plana.
• Cilindrar ou torneamento externo: É o torneamento longitudinal da superfície da peça.
• Abrir canais ou torneamento interno: É o torneamento longitudinal do miolo da peça.
• Sangrar: Movimento transversal como no faceamento. Utilizado para separar o material de uma peça (corte de barras).
• Roscar: Chamado, também, como torneamento de rosca. Neste caso, velocidade de corte e avanço são combinadas para produzir um filetamento da peça de trabalho.
• Recartilhar: Processo de acabamento superficial que visa obter uma superfície texturizada através do contato sob pressão de um recartilha com a peça.

Figura 02 - Castelo e porta ferramenta.

A ferramenta, com exceção na operação de furação, é fixada em um dispositivo chamado castelo. Essa fixação pode ser feita diretamente ou através de porta-ferramenta.

Agora que você já viu como ocorre o torneamento, ele produz peças que utilizamos no nosso dia a dia, como: parafusos, porcas, arruelas, eixos de bicicleta, rodas para skates, entre outras.

Há diversos tipos de tornos, entre eles: torno mecânico horizontal, torno revolver, tornos automáticos, torno vertical convencional e com comando numérico computadorizado.

Figura 03 - Torno Horizontal

O torno mecânico horizontal é uma máquina-ferramenta projetada para cortar perfis diferentes em peças giratórias de aço ou madeira. Um torno consiste tipicamente em uma cama ou uma base com um mecanismo de movimentação e um cabeçote fixo em uma extremidade e um cabeçote móvel de apoio no outro. A peça é presa firmemente no cabeçote e girada rapidamente em torno de seu próprio eixo. Uma ferramenta de máquina adequada é então levada a suportar contra a peça de trabalho que corta o perfil desejado.

Figura 04 - Torno Revólver

Este equipamento é amplamente utilizado em operações de usinagem de alta precisão e estão disponíveis em uma ampla gama de tamanhos e modelos.

O torno revólver tem como característica a fabricação em série de peças com auxílio do cabeçote móvel que vem adaptado a várias ferramentas diferentes para executar processos de usinagem com rapidez, em peças pequenas (ex: buchas). É um torno semi-automatizado. Possui uma torre que aloja várias ferramentas, o que traz grande praticidade durante sua operação.

Figura 05 - Torno automático

Os tornos automáticos foram desenvolvidos no final do século 19, tendo os seus carros porta-ferramenta acionados através de cames, e são utilizados até os dias de hoje, de forma econômica, na produção de peças de geometrias simples e em grandes volumes de produção. Existem tornos automáticos com carros porta-ferramenta acionados através de cilindros pneumáticos ou hidráulicos, porém, pelas suas construções caras, tem aplicações antieconômicas.

O torno vertical convencional e com comando numérico computadorizado (CNC) conta com um eixo de rotação vertical e é empregado essencialmente para o trabalho de peças de grande porte, tais como rodas dentadas e volantes. 

Figura 06 - Torno vertical

Com a integração CNC, o funcionamento pode alcançar maior flexibilidade, rendimento e precisão. Tais vantagens são viabilizadas pelo estabelecimento de comunicação entre a máquina e o computador, o que permite que os dados programáveis sejam atendidos na estação de usinagem com maior eficácia. Quando se trata de cnc, o sistema é responsável pela interpretação das instruções pré-gravadas, que são codificadas e, dessa maneira, a máquina pode executar tais ações. Os resultados também são verificados e por esse motivo, a precisão pode ser mantida com maior confiabilidade.

Após conhecermos os principais tipos de tornos, iremos conhecer os eixos existentes e o que eles podem fazer.
DESLOCAMENTO DOS EIXOS NO TORNO MECÂNICO

Figura 07 - Eixos X e Z.

No torneamento é possível deslocar a ferramenta em duas direções e consideramos que são os eixos X e Z.
Perceba na imagem que o eixo X é o deslocamento da ferramenta em direção radial, ou seja, é o que determina o quanto de material vai ser removido, que é a profundidade de corte, possibilitando a execução do diâmetro de uma peça conforme especificação.
O eixo Z é o deslocamento na direção longitudinal, paralelo ao eixo de rotação da peça, possibilitando a execução de comprimento em uma peça.

CARACTERÍSTICAS DO TORNO MECÂNICO
Analise nesse vídeo as principais características do torno universal. Este torno é a base da concepção de todos os outros tipos de tornos.

ACESSÓRIOS
O vídeo a seguir mostra alguns dispositivos para fixação de peça e alguns acessórios utilizados no torno mecânico.

© Direitos de autor. 2015: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 31/07/2015

Fabricação Mecânica - Aula 03.1 - Afiação de ferramentas

AFIAÇÃO DE BROCA
Com a broca durante o uso, ela vai perdendo a aresta de corte e é necessário reafiar. Porém, não é apenas com a broca que acontece isso, é necessário utilizar o processo de afiação em todas as ferramentas que têm cunha de corte.

Vamos mostrar para você a importância da afiação das brocas, o procedimento correto para realizar esta operação e as variáveis contidas neste processo.
Os ângulos de uma broca variam de acordo com a dureza do material a ser furado. Quanto mais duro o material a ser furado, maior será o ângulo formado pelas arestas.
As arestas de corte da broca devem ter comprimentos iguais. Dessa maneira, podemos garantir que o furo será executado dentro da tolerância definida.
Arestas de corte com comprimentos diferentes podem gerar furos com diâmetro maior que o da broca.
O ângulo de corte da broca para a afiação deve ser determinado com base no material a ser furado.

• A broca Tipo N é utilizada para materiais convencionais. Ex.: Aço e Ferro Fundido. Possui angulo de ponta de 118º  e de saída de 20º a 30º.
• A broca Tipo H é utilizada para materiais não convencionais e
• com cavacos curtos. Ex.: Plástico e Latão. Possui angulo de ponta de 118º e de saída de 10º a 20º.
• A broca Tipo Tipo W  é utilizada para materiais muito dúcteis. Ex.: Alumínio, cobre e bronze Possui angulo de ponta de 140º e de saída de 30º a 40º.

Para a abertura de furos em um aço forjado, qual será o ângulo de afiação da aresta de corte da broca 125º .

© Direitos de autor. 2015: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 31/07/2015

Fabricação Mecânica - Aula 03 - Requisitos técnicos do processo de furação.

Tipos de furadeiras e brocas

Figura 01 - Furadeira manual

A furação de chapas planas pode ser feito com furadeira manual. É possível aumentar a precisão de furos quando utilizamos uma furadeira portátil. Para isto devemos prender a chapa de trabalho em uma morsa ou bancada. Em seguida, com o força posicionamos a ponta da broca no orifício puncionado. Para ampliar o buraco ponto puncionado, rode o mandril com a mão várias vezes, pressionando pouco. Aplique fluido de corte, ligue a alimentação, e mantenha o corpo da broca estável com a mão esquerda enquanto com a mão direita ative a furadeira. Se possível, defina uma posição vertical com esquadro ao lado da broca para ajudar a alinhar a broca.
Se você não estiver usando uma furadeira de velocidade variável, pode variar a velocidade da broca apertando o gatilho de maneira intermitente. Quando chegar no limite do buraco deve se aliviar a pressão e manter a broca girando para removê-lo do buraco.

Figura 02 - Furadeira de bancada

A furação de chapas geralmente é feita com furadeira de bancada. Este equipamento é versátil e suficiente para realizar rosqueamento, abrir rasgos e até pequenas fresagens com grande facilidade e segurança em peças de metal, madeira, plástico, dentre outros materiais.
A furadeira de bancada permite furações de pequena escala e diâmetro, ela possui base rígida, larga e pesada, com intuito de sustentar o aparelho. Com estas características facilita o processo de furação. Como se trata de um aparelho engrenado, dispensa a troca das correias nos momentos de mudança de velocidade, permitindo um furo mais preciso. Adapta-se facilmente aos serviços e é indicada tanto para trabalhos artesanais, como carpintarias, marcenarias, dentre outros.

Figura 03- Furadeira de coluna

É indicada para serviços leves. Composta por base, coluna, cabeçote engrenado, motor elétrico e spindle (eixo de rotação) com avanço manual. Equipada com cabo de ligação e chave para ligar e desligar.

Seu funcionamento se dá através de uma alavanca, de fácil manuseio, que irá fazer com que a broca, posicionada, adentre o material a ser furado. O movimento da ferramenta é recebido do motor através de polias escalonadas e correias ou um jogo de engrenagens possibilitando uma gama de rpm.

A versão maior da furadeira de bancada é chamada Furadeira de Coluna. Esta furadeira tem uma longa coluna que fica no chão. Ela pode fazer exatamente o mesmo trabalho que a outras furadeira, mas por causa de seu tamanho maior, é capaz de ser usado para perfurar os peças maiores de materiais e produzir furos maiores.

Existe também a furadeira radial, que é uma máquina operatriz semelhante as fresadoras, possui um cabeçote móvel radialmente em 360 graus horizontais, além de ter suporte de ferramentas (brocas) com inclinação variável em 360 graus verticais. Em geral possui uma mesa de coordenadas em três eixos (x,y,z), além de ter inclinações da mesa em 180 graus.

Figura 04- Furadeira radial

O sistema de cabeçote móvel elimina a necessidade de reposicionamento da peça quando se deseja executar vários furos. Pode-se levar o cabeçote a qualquer ponto da bancada, diminuindo o tempo de produção. Recomendada para peças de grandes dimensões, a serem furadas em pontos afastados da periferia.

Dicas de Segurança
1. Use sempre a proteção da máquina.
2. Use óculos ao perfurar materiais.
3. Aperte os materiais para baixo ou usar uma morsa para prende-los.
4. Nunca segure materiais à mão durante a perfuração.
5. Limpe os fragmentos do canal da broca perfurando uma pequena quantidade de cada vez.
Dependendo do tamanho do furo e do tipo de material a ser perfurado diferentes  "Bits"  são utilizado com a Furadeira.
A folha de informação tecnológica referente a Furadeira de Bancada está disponível no link: 15_08_005 Furadeira de Bancada .

Figura 05 - Capacidade de furação.

Broca de aço rápido: usado para a abertura de furos. Um conjunto normal de brocas irá incluir tamanhos de 1mm a 14mm. As mais comuns são Brocas helicoidais com haste cilíndrica e corte à direita.
Ao perfurar os diâmetros maiores é aconselhável fazer furos escalonados, perfurar um furo menor (piloto) primeiro e, em seguida, aumentar o diâmetro do furo com um tamanho maior. Para perfurar metais, use um lubrificantes tal como óleo de corte. Isto irá refrigerar a broca enquanto corta e lubrificar a superfície da broca contra a superfície do material a ser cortado.

As brocas de alvenaria são muito semelhantes as brocas normais. No entanto, a ponta é geralmente feita de aço de carboneto. Isto é extremamente resistente e mantém a borda afiada, mesmo quando a perfuração ocorre em pedra e tijolo.
As brocas planas são usados ​​para perfurar grandes buracos em placas de madeira ou metal e seções. Eles podem ser adquiridos numa variedade de tamanhos.

Serra Copo: são usados ​​para fazer furos de grande diâmetro, geralmente através de placas de madeira ou metal finas. Durante a perfuração é importante retirar regularmente a serra copo e broca para permitir que todos os resíduos se solte do buraco. Se isso não for feito a serra tende a 'travar'. Isto pode ser perigoso. Serra Copo são fornecidos com um intervalo de tamanhos variados.
O diâmetro da serra pode ser mudado facilmente. A cavilha roscada prende a serra firmemente contra o veio da broca, de modo que ambas girem à mesma velocidade.
A folha de informação tecnológica referente a Brocas Helicoidais está disponível no link: 15_08_006 FIT Brocas.

Para saber qual a furadeira mais adequada, precisamos conhecer seus tipos, características e aplicações, além das ferramentas para furação, fixação das peças e ferramentas e seus acessórios.

PARÂMETROS DE CORTE

Agora que conhecemos as furadeiras com suas características, aplicações, entre outras informações e sabemos que o flange encontrado no almoxarifado já está usinado, falta apenas realizar as furações. Porém, antes de realizar a furação, precisamos conhecer os parâmetros de corte da furadeira. 

Há dois movimentos que possibilitam a execução de um furo através de uma broca: Rotação e avanço. Precisamos dos dois em conjunto para realizar qualquer tipo de furo. A rotação está relacionada ao movimento de corte, enquanto o avanço está relacionado à penetração da ferramenta na peça.
Em relação ao tipo de avanço em uma furadeira, ele pode ser: Manual e automático. O operador pode determinar que o avanço seja executado automaticamente pela furadeira ou pode executar o avanço manualmente, através da alavanca.
O mandril é o acessório possibilita a fixação da ferramenta na furadeira. Já o furo de centro é responsável por guiar a broca em uma determinada coordenada. O escareamento executa um rebaixo no furo e visa tornar cônica a extremidade de um furo previamente feito.

Velocidade de corte
A velocidade de corte de uma broca irá variar de acordo com seu material de fabricação. Quanto maior o diâmetro de uma broca, menor será sua rotação. A velocidade de corte é dada em metros por minuto. Não podemos aumentar a velocidade de corte aleatoriamente, pois ela deve ser usada conforme recomendação do fabricante da ferramenta. Cada tipo de material apresenta uma resistência, logo, a velocidade de corte irá variar.
Antes de escolher a furadeira ideal para o trabalho a ser realizado, devemos avaliar pelo menos dois aspectos: dimensões da peça e capacidade de furação.

Figura 06 - Furação de flange.

Dimensões da peça

O tamanho da peça a ser furada influencia na escolha da furadeira para executar a furação, pois não se deve colocar uma peça muito grande e pesada em uma furadeira pequena, ou o inverso, uma peça muito pequena em uma furadeira grande.
Capacidade de furação

As furadeiras de bancada têm menos potência do que as furadeiras de coluna. E a furadeira radial possui muito mais potência do que as furadeiras de coluna. Portanto, conforme o diâmetro do furo a ser feito, a potência da furadeira é importante, pois quanto maior o diâmetro da broca, maior será a área a ser retirada da peça, portanto, maior será o esforço de corte.
Com base nesses aspectos, verificamos que para realizar a furação no flange, é necessário considerar as seguintes características mostradas na figura 06.

No vídeo acima, será mostrado todo o processo de preparação da peça e da furadeira para a usinagem dos furos do flange e a sequência para realizar esta furação.
Conforme a dimensão do flange de Ø220 mm e o diâmetro dos furos de 12 mm, a furadeira de coluna é a mais adequada para realizar a furação desta peça, devido à sua capacidade de furação e a dimensão da mesa que permite uma boa fixação deste flange. 

© Direitos de autor. 2015: Gomes; Sinésio Raimundo. Última atualização: 31/07/2015