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Usinagem torno mecânico:

Processos de fabricação que envolve mudança de forma podem ser classificados em duas categorias: fabricação com remoção de material e fabricação sem remoção de material. Enquanto a segunda categoria é composta por processos de fabricação como soldagem, conformação e fundição, a primeira categoria é composta basicamente pelos processos de usinagem.

A grande utilização dos processos de usinagem se deve principalmente à variedade de geometrias possíveis de ser usinadas, com alto grau de precisão dimensional e acabamento superficial, e ao fato de não haver alteração nas propriedades do material. Estas características fazem com que, na grande maioria dos casos, os processos de usinagem não possam ser substituídos por nenhum outro processo de fabricação, sendo muitas vezes usados com o intuito de prover uma melhora do acabamento superficial ou tolerância dimensional do produto manufaturado por outros processos.

Apesar das vantagens da usinagem, esta possui desvantagens em relação a outros processos de fabricação como, por exemplo, a baixa velocidade de produção quando comparada a estes. Esta desvantagem faz com que qualquer aprimoramento no sentido de aumentar a produção de um processo de usinagem represente um ganho significativo. A segunda desvantagem dos processos de usinagem diz respeito aos altos custos envolvidos. Estes custos se devem ao uso de maquinário e ferramental caro e à necessidade de mão de obra especializada. O nível de conhecimento requerido na programação e operação nas modernas máquinas de comando numérico faz necessário operadores com certo grau de especialização. Além disso, grande parte da matéria prima usada nestes processos é transformada em resíduo.

Usinagem é um termo que abrange processos de fabricação por geração de superfícies por meio de remoção de material, conferindo dimensão e forma à peça. Uma definição bastante ampla do termo “usinagem” foi apresentada por Ferraresi, que diz que “como operações de usinagem entendemos aquelas que, ao conferir à peça a forma, ou as dimensões ou o acabamento, ou qualquer combinação destes três itens, produzem cavaco”.

As operações de usinagem dividem-se em processos de usinagem convencional e não-convencional (jato abrasivo, plasma, laser, ultra-som, eletro erosão, feixe de elétrons, etc.). Dentre os processos de usinagem convencional se destacam, devido ao uso mais amplamente difundido, o torneamento, o fresamento e a furação.

Neste contexto se insere este trabalho, cujo principal objetivo é explanar sobre o torno mecânico, mostrando seu histórico, operações fundamentais, classificação, principais componentes, acessórios, instalação e ferramentas usadas.

2. HISTÓRICO

A máquina-ferramenta, também chamada de máquina operatriz no Brasil, é uma máquina utilizada na fabricação de peças metálicas, plásticas, etc. de revolução, por meio da movimentação mecânica de um conjunto de ferramentas. O torno mecânico é a máquina ferramenta mais antiga e dele derivaram todas as outras inventadas pelo homem. Inicialmente, os movimentos de rotação da máquina eram gerados por pedais. A ferramenta para tornear ficava na mão do operador que dava forma ao produto. Daí a importância de sua habilidade no processo de fabricação. Quando a ferramenta foi fixada à máquina, o operador ficou mais livre para trabalhar. Pode-se dizer que nesse momento nasceu a máquina-ferramenta.

Figura 1: Máquina-ferramenta.

O torno desde antigamente é utilizado como meio de fabricar rodas, partes de bombas d'água, cadeiras, mesas, e utensílios domésticos. Sabe-se que antigas civilizações, a exemplo dos egípcios, assírios e romanos, já utilizavam antigos tornos como um meio fácil de fazer objetos com formas redondas.

Os Tornos de Vara foram muito utilizados durante a idade média e continuaram a ser utilizados até o século XIX por alguns artesãos. Nesse sistema de torno a peça a ser trabalhada era amarrada com uma corda presa numa vara sobre a cabeça do artesão e sua outra extremidade era amarrada a um pedal. O pedal quando pressionado puxava a corda fazendo a peça girar, a vara por sua vez fazia o retorno. Por ser fácil de montar esse tipo de torno permitia que os artesãos se deslocassem facilmente para lugares onde houvesse a matéria prima necessária para eles trabalharem.

Figura 2: Torno de Vara usado na Idade Média.

A necessidade de uma velocidade contínua de rotação fez com que fossem criados os Tornos de Fuso. Esses tornos necessitavam de duas ou mais pessoas, dependendo do tamanho do fuso, para serem utilizados. Enquanto um servo girava a roda, o artesão utilizava suas ferramentas para dar forma ao material. Esse torno permitia que objetos maiores e com materiais mais duros fossem trabalhados.

Figura 3: Torno de Fuso, usado a partir de 1600.

Com a invenção da máquina a vapor por James Watt, os meios de produção como teares e afins foram adaptados à nova realidade. O também inglês Henry Moudslay adaptou a nova maravilha a um torno criando o primeiro torno a vapor. Essa invenção não só diminuía a necessidade de mão de obra, uma vez que os tornos podiam ser operados por uma pessoa apenas, como também fez com que a mão de obra se tornasse menos especializada. À medida que a manufatura tornava-se mais mecânica e menos humana as caras habilidades dos artesãos eram substituídas por mão de obra barata. Isso deu condições para que Whitworth em 1860 mantivesse uma fábrica com 700 funcionários e 600 máquinas ferramenta. Moudslay e Whitworth ainda foram responsáveis por várias outras mudanças nos tornos da época, como o suporte para ferramenta e o avanço transversal. Essas inovações são mais bem observadas na ilustração abaixo:

Figura 4: Inovações no torno, por Moudslay e Whitworth.

Em 1906, o torno já tem incorporadas todas as modificações feitas por Moudslay e Whitworth. A correia motriz é movimentada por um conjunto de polias de diferentes diâmetros, o que possibilitava uma variada gama de velocidades de rotação. Sua propulsão era obtida através de um eixo acionado por um motor, o que fixava a máquina a um local específico.

Em 1925, surge o Torno Paralelo: o problema de ter de fixar o torno é resolvido pela substituição do mesmo por um motor elétrico nos pés da máquina. A variação de velocidades vinha de uma caixa de engrenagem, e desengates foram postos nas sapatas para simplificar alcances de rotação longos e repetitivos. Apesar de apresentar dificuldades para o trabalho em série devido a seu sistema de troca de ferramentas, é o mais usado atualmente.

Em 1960, para satisfazer a exigência de grande rigidez criou-se uma estrutura completamente fechada; criou-se o Torno Automático. A máquina é equipada com um engate copiador que transmite o tipo de trabalho do gabarito por meio de uma agulha.

Em 1978, é inventado o torno de CNC (Comando Numérico Computadorizado), que, apesar de não apresentar nenhuma grande mudança na sua mecânica, substituiu os mecanismos usados para mover o cursor por microprocessadores. O uso de um painel permite que vários movimentos sejam programados e armazenados permitindo a rápida troca de programa.

3. O PROCESSO DE TORNEAMENTO

O torneamento, como todos os demais trabalhos executados com máquinas-ferramenta, acontece mediante a retirada progressiva do cavaco da peça a ser trabalhada. O cavaco é cortado por uma ferramenta de um só gume cortante, que deve ter uma dureza superior à do material a ser cortado.

No torneamento, a ferramenta penetra na peça, cujo movimento rotativo uniforme ao redor do eixo “A” permite o corte contínuo e regular do material (fig. 5). A força necessária para retirar o cavaco é feita sobre a peça, enquanto a ferramenta, firmemente presa ao porta-ferramentas, contrabalança a reação desta força.

Figura 5: Torneamento.

Para executar o torneamento, são necessários três movimentos relativos entre a peça e a ferramenta. Eles são:

A) Movimento de corte

É o movimento principal que permite cortar o material. O movimento é rotativo e realizado pela peça.

B) Movimento de avanço

É o movimento que desloca a ferramenta ao longo da superfície da peça.

C) Movimento de penetração

É o movimento que determina a profundidade de corte ao empurrar a ferramenta em direção ao interior da peça e assim regular a profundidade do passe e a espessura do cavaco. Variando-se os movimentos, a posição e o formato da ferramenta, é possível realizar uma grande variedade de operações.

4. OPERAÇÕES FUNDAMENTAIS

O torno executa qualquer espécie de superfície de revolução uma vez que a peça que se trabalha tem o movimento principal de rotação, enquanto a ferramenta possui o movimento de avanço e de translação. Permite, portanto, usinar qualquer obra que deva ter seção circular e qualquer combinação de tais seções. Podem ser fabricados eixos, polias, pinos, buchas e toda espécie de peças roscadas. Além de tornear superfícies cilíndricas externas e internas, o torno pode usinar superfícies planas no topo das peças, superfícies cônicas, esféricas e perfiladas, facear, abrir rasgos, entalhes, ressaltos e golas. O torno também pode ser usado para furar, alargar, recartilhar, detalonar, enrolar molas, polir peças (com uso de lima fina, lixa ou esmeril), etc.

As operações fundamentais realizadas por um torno são: cilindrar, rosquear, facear, sangrar, tornear cônico, perfilar, broquear e mandrilar.

4.1. CILINDRAR (TORNEAMENTO CILÍNDRICO)

Operação obtida pelo deslocamento da ferramenta paralelamente ao eixo da peça. O torneamento cilíndrico pode ser externo ou interno (fig. 6 e 7).

O deslocamento retilíneo da ferramenta pode ter qualquer dos dois sentidos, do mesmo modo a rotação da peça, se inverte a aresta cortante da ferramenta, caso comum, no torneamento interno.

Figura 6: Torneamento cilíndrico externo.

Figura 7: Torneamento cilíndrico interno.

4.2. ROSQUEAR (FILETAR)

É a operação que consiste em abrir rosca em uma superfície externa de um cilindro ou cone e no interior de um furo (fig. 8 e 9). Para filetar, há necessidade de dois movimentos: rotação da peça e translação da ferramenta (avanço).

 

Figura 8: Rosca em superfície externa. Figura 9: Rosca no interior de um furo.

4.3. FACEAR

É a operação que se obtém quando se desloca a ferramenta no sentido normal ao eixo de rotação da peça (fig. 10 e 11). Tal qual o torneamento cilíndrico, o faceamento pode ser externo e o interno.

 

Figura 10: Faceamento externo. Figura 11: Faceamento interno.

 

4.4. SANGRAR (CORTAR)

É a operação que consiste em cortar uma peça, no torno, com uma ferramenta especial chamada bedame (fig. 12 e 13). O sangramento pode ser radial ou axial.

bedame

bedame

 

Figura 12: Sangramento radial. Figura 13: Sangramento axial.

4.5. TORNEAR CÔNICO

É a operação obtida pelo deslocamento da ferramenta obliquamente ao eixo da peça (fig. 14 e 15). O torneamento cônico também pode ser externo ou interno.

 

Figura 14: Torneamento cônico externo. Figura 15: Torneamento cônico interno.

4.6. PERFILAR

Processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca segundo uma trajetória retilínea radial ou axial, visa à obtenção de uma forma definida, determinada pelo perfil da ferramenta (fig. 16 e 17). O perfilamento também pode ser radial ou axial.

 

Figura 16: Perfilamento radial. Figura 17: Perfilamento axial.

4.7. BROQUEAR

Fazer uma superfície cilíndrica interna, passante ou não, pela ação de uma ferramenta deslocada paralelamente ao eixo do torno. Essa operação é conhecida também como broqueamento (fig. 18). Com ela, obtêm-se furos cilíndricos com diâmetros exatos em buchas, polias, engrenagens e outras peças.

Figura 18: Broqueamento.

4.8. MANDRILAR

É a operação que permite se obter uma superfície de revolução com auxílio de uma ou várias ferramentas de barra. Para tanto, a ferramenta gira e a peça ou a ferramenta se deslocam simultaneamente segundo uma trajetória determinada. O mandrilamento pode ser cilíndrico, radial, cônico ou de superfícies especiais.

4.8.1) Mandrilamento cilíndrico

Neste processo, a superfície usinada é cilíndrica de revolução, cujo eixo coincide com o eixo do qual gira a ferramenta (fig. 19).

Figura 19: Mandrilamento cilíndrico.

4.8.2) Mandrilamento radial

Neste processo, a superfície usinada é plana e perpendicular ao eixo em torno do qual gira a ferramenta (fig. 20).

Figura 20: Mandrilamento radial.

4.8.3) Mandrilamento cônico

Neste processo, a superfície usinada é cônica de revolução, cujo eixo coincide com o eixo em torno do qual gira a ferramenta (fig. 21).

Figura 21: Mandrilamento cônico.

4.8.4) Mandrilamento de superfícies especiais

Neste processo, a superfície usinada é uma superfície de revolução, diferente das anteriores, cujo eixo coincide com o eixo em torno do qual gira a ferramenta, como o mandrilamento esférico, de sangramento, etc. (fig. 22).

Figura 22: Mandrilamento esférico.

4.9. RECARTILHAR

Operação obtida quando se desejam tornar uma superfície áspera, como cabos de ferramentas, usando-se uma ferramenta que possa imprimir na superfície a forma desejada (fig. 23).

Figura 23: Recartilha.

5. CLASSIFICAÇÃO DOS TORNOS MECÂNICOS

Para atender às numerosas necessidades, a técnica moderna põe à nossa disposição uma grande variedade de tornos que diferem entre si pelas dimensões, características, forma construtiva, etc.

A escolha do tipo de torno adequado para a execução de uma determinada fabricação deverá ser feita baseando-se nos seguintes fatores:

- Dimensões das peças a produzir

- Forma das mesmas

- Quantidade a produzir

- Possibilidade de obter as peças diretamente de vergalhões (barras, perfis).

- Grau de precisão exigido.

A classificação mais simples é a seguinte:

- Tornos horizontais ou de pontas

- Tornos de placa

- Tornos verticais

- Tornos revólver

- Tornos copiadores

- Tornos de produção

- Tornos semi-automáticos

- Tornos automáticos

- Tornos especiais

5.1. TORNOS HORIZONTAIS

Os tornos horizontais são os mais comuns e mais usados freqüentemente (fig. 24). Por apresentarem dificuldade na mudança de ferramentas, não oferecem grandes possibilidades de fabricação em série.

Figura 24: Torno horizontal.

5.2. TORNOS DE PLACA

O torno de placa é um torno de grande altura de pontas, empregado para tornear peças curtas e de grande diâmetro, tais como polias, volantes, rodas, etc. (fig. 25)

Figura 25: Torno de placa.

5.3. TORNOS VERTICAIS

Os tornos verticais, com eixo de rotação vertical, são empregados para tornear peças de grande tamanho, como volantes, polias, rodas dentadas, etc., as quais por seu grande peso, se pode montar mais facilmente sobre a plataforma redonda horizontal que sobre uma plataforma vertical (fig. 26).

Figura 26: Torno vertical.

5.4. TORNOS REVÓLVER

Os tornos revólver apresentam a característica fundamental que é o emprego de várias ferramentas convenientemente dispostas e preparadas para realizar as operações em forma ordenada e sucessiva o que obriga o emprego de dispositivos especiais, um dos quais é o porta-ferramenta múltiplos, a “torre revólver” –castelo (fig. 27).

Figura 27: Torno revólver.

5.5. TORNOS COPIADORES

Os tornos copiadores permitem obter peças com forma de sólidos de revolução de perfil qualquer. Para poder realizar estes trabalhos, é necessário que a ferramenta esteja animada de dois movimentos simultâneos: um de translação, longitudinal e outro de translação, transversal, em relação à peça que se trabalha (fig. 28).

O torno comum pode transformar-se em um torno copiador substituindo-se o avanço transversal do carro porta-ferramenta por um mecanismo apropriado.

 

Figura 28: Torno copiador.

5.6. TORNOS DE PRODUÇÃO

Os tornos de produção (de corte múltiplo) são aqueles que, para atender às necessidades da produção, aumentando a quantidade de peças e diminuindo o custo da produção, são providos de dois carros, um anterior com movimento longitudinal e outro posterior, com movimento transversal, que trabalham simultaneamente, com avanço automático.

As ferramentas do carro anterior servem para cortar lateralmente o cavaco, uma vez que o carro tem o movimento longitudinal da direita para a esquerda. As ferramentas do carro posterior, colocadas radialmente, cortam no sentido perpendicular ao eixo da peça.

créditos da matéria para o site : http://www.ebah.com.br/content/ABAAABM2gAB/usinagem-torno-mecanico
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