Práticas Industriais - Características dos Metais e Introdução à Usinagem Variáveis do Processo e Torneamento

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introdução
Introdução
Quando tratamos de processos de fabricação, necessariamente, devemos sempre falar da usinagem, a qual podemos considerar como o processo de fabricação mais utilizado, em que uma forma específica é gerada em uma peça, por meio da retirada de material com a utilização de uma energia mecânica como fonte principal de trabalho, gerando com isso cavaco. Adicionalmente a isso, um conhecimento das características dos metais existentes possibilita um melhor direcionamento das ações necessárias para implantação de um processo de fabricação. Nesse sentido, realizaremos um estudo dos tipos de metais e suas respectivas características, assim como veremos a base introdutória do processo de usinagem, bem como das características do processo de torneamento.
De forma histórica, podemos identificar a evolução da utilização dos metais pela humanidade de uma forma bem clara e definida, a utilização dos metais pelo homem não é nada algo novo, pelo contrário, a opção e a utilização dos metais vêm evoluindo conforme a sociedade evolui.
De uma forma geral, e também gradual no início, porém de forma bem mais acelerada atualmente, os metais foram extraídos da crosta terrestre, sendo trabalhados posteriormente e utilizados em nosso dia a dia. Basicamente, podemos perceber que no mundo atual, podemos considerar quase que impossível relacionar nossas atividades sem que haja uma relação ou sem citarmos qualquer metal. Conforme cada uma das respectivas propriedades identificadas, cada metal possui usos considerados e comprovados como incomensuráveis em diversas áreas.
Simplificadamente, podemos dizer que a exploração e a utilização de materiais e, respectivamente, os metais seguiram na seguinte ordem:
i. Idade da pedra – há 2,5 milhões de anos;
ii. Idade do bronze – 2000 até 1000 a.C. (ligas de cobre e estanho);
iii. Idade do Cobre – 4000 e 3000 a.C.;
iv. Idade do Ferro – 1000 até 1 a.C.;
v. Século XX – “era dos plásticos” e “idade do silício”.
Quando falamos de metal, podemos identificar que através das definições químicas existentes os materiais metálicos são identificados como substâncias inorgânicas e que contêm em sua formação um ou mais elementos metálicos, sendo que também podemos encontrar em sua formação alguns elementos considerados como não-metálicos.
Nesse sentido, um metal pode representar especificamente a um elemento, uma substância ou uma liga que existe, como cristal ou agregado de cristais, no estado sólido e a qual possui como grande característica uma excelente capacidade de conduzir eletricidade, assim como conduzir o calor, com um elevado ponto de fusão, ebulição e também uma característica específica de possuir uma elevada dureza. Além disso, podemos também citar a sua característica de elevada plasticidade, que proporciona a possibilidade iminente de sofrer grandes deformações sem que haja a sua ruptura.
Em muitas situações, a respectiva e consequente utilização de ligas metálicas proporciona com que haja uma identificada melhora em certas propriedades dos metais, possibilitando que o campo de atuação para este grupo de materiais seja cada vez mais ampliado.
Ligas
Ao longo dos anos, a crescente demanda pela utilização dos metais vem proporcionando que este material tenha um grau de importância muito grande para nós, nas mais diversas áreas podemos evidenciar a presença do metal em inúmeras áreas, como:  condução de corrente eléctrica, fabricação de joias, na confecção de utensílios domésticos e de armas, na concorrida área da aeronáutica assim como na construção civil, onde também podemos citar a função de supercondutores e a aplicação em computadores e também na comunicação; enfim, como podemos perceber o metal está presente nas mais diversas áreas de atuação.
Com o objetivo de atender aos mais diversificados mercados e buscar cada vez mais a chamada e identificada melhoria das suas propriedades, a maior parte dos materiais metálicos são constituídos por ligas metálicas, em que respectivos metais não são somente utilizados de forma pura, mas fazendo com isso parte de ligas específicas.
Assim, podemos estabelecer que a liga é uma mistura específica, com um aspecto totalmente metálico e também com característica homogênea, sendo composta por um ou mais metais, ou também com a combinação de outros elementos, nessa situação específica, buscamos a obtenção de respectivas propriedades mecânicas e tecnológicas que apresentam melhores resultados que os obtidos em metais considerados como puros.
Desse modo, todas as ligas são obtidas através da respectiva combinação química de dois ou mais de um elemento metálico, ou ainda pela combinação de elementos metálicos e elementos considerados como não metálicos. A base do processo de obtenção de ligas está centrada no processo de fusão, que realiza o processo de mistura dos respectivos componentes fundidos, considerando proporções predefinidas. Além do processo de fusão, podemos enumerar outros processos existentes, dos quais podemos citar: a pressão, a aglutinação (uso de um cimento), eletrólise etc.
Basicamente, podemos considerar que os metais e suas respectivas ligas podem ser divididos em duas grandes classes, das quais podem ser identificadas como: materiais metálicos ferrosos e materiais não-ferrosos, onde:
· Materiais Ferrosos: possuem a característica de conter uma porcentagem considerada como elevada de ferro em sua respectiva composição química, sendo esse respectivo elemento como o seu principal constituinte, desta forma, podemos destacar os aços e ferros fundidos;
· Materiais não Ferrosos: de forma prática, os materiais não ferrosos não contêm ferro, ou então, contém apenas uma pequena parcela de ferro em sua estrutura, dos quais podemos citar: o alumínio, o cobre, o níquel, o chumbo, bem como também as suas respectivas ligas;
· Ligas ferrosas: basicamente, as chamadas ligas ferrosas podem ser consideradas como contribuinte para a maior parte da produção mundial de materiais metálicos, uma vez que possui características específicas de uma boa resistência mecânica, assim como uma boa tenacidade e ductilidade. Da mesma forma, essas ligas possuem custo de produção considerado como baixos, porém existem algumas limitações associadas a elas quando comparadas com as chamadas ligas não ferrosas, em que as limitações são identificadas com relação a sua massa específica, que é considerada como relativamente alta, além da sua baixa condutividade elétrica e também sua respectiva susceptibilidade à corrosão em alguns ambientes comuns. Tais limitações acabam influenciando decisivamente no momento da escolha e definição de aplicação de um material que seja uma liga não ferrosa, apesar de que seu custo seja verdadeiramente mais elevado;
· Ligas não ferrosas: as ligas não ferrosas são classificadas devido a função de seu elemento químico principal ou de alguma outra característica específica que possam compartilhar. Assim, podemos enumerar as ligas não ferrosas mais importantes e mais utilizadas como as ligas compostas de alumínio, cobre e zinco.
Nesse sentido, as ligas de ferro podem ser constituídas de ferro carbono, o que acaba representando um total grande de variedade de aços, ferro inox (cromo e níquel), ferro níquel e ferro carbono manganês.
As conhecidas ligas não ferrosas são identificadas pela categoria que possuem, as chamadas ligas leves, onde elas são compostas por alumínio, titânio, magnésio e de berílio, assim como também as ligas de cobre, de níquel e refratários.
Em termos de identificação, podemos evidenciar e considerar uma nomenclatura própria, que possibilita a clara classificação das ligas existentes:
	Ligas
	Características
	Ligas de Ferro
	As principais ligas são os aços, e as propriedades relevantes são a dureza e a ductilidade.
	Ligas não Ferrosas
	Ligas caras, utilização desde utensílios domésticos até aplicações aeroespaciais com resistência à corrosão e alta condutividade, bem como baixo peso e resistência às altas temperaturas.
	Ligas de Cobre
	Elementos de liga adicionados para melhorar a resistência, a ductilidadee a estabilidade térmica. Excelente ductilidade ao calor e frio. Utilizada em instrumentos musicais e artigos de decoração e bronze, como em estátuas.
	Ligas de Alumínio
	Elevada resistência e solidez;
Utilização na construção naval, devido a sua elevada resistência à corrosão e soldabilidade. Ligas de alumínio e silício muito utilizadas na indústria automobilística, bem como para fabricação de componentes eléctricos.
	Ligas de Magnésio
	Alta resistência específica e baixa ductilidade;
Boa resistência à fadiga e boa resistência à corrosão;
É inflamável e exige cuidado na operacionalização;
Utilizada em raquetes, patins, tacos de golf, bastões de baseball, bicicletas e também em componentes de aviação e ânodo de sacrifício de navios.
	Ligas de Titânio
	Custo elevado de processamento, grande resistência mecânica e resistência a corrosão abaixo de 550° C;
Aplicações aeronáutica e aeroespacial, motores a jato, pás e discos de turbinas, carros de competição e artigos esportivos em geral, além de implantes biomédicos e permutadores de calor.
	Ligas de Berílio
	Custo elevado, alta rigidez no estado puro e grande ductilidade a 400° C (50%), exceto em temperatura ambiente. Equipamentos bélicos, componentes ópticos e instrumentos de precisão, assim como componentes aeroespaciais e automóveis de competição.
	Ligas de Metais Refratários
	Fraca resistência à corrosão em temperaturas elevadas;
O tungsténio: maior dureza e bom condutor eléctrico - filamentos de lâmpadas, eletrodos não consumíveis, proteção contra radiações, ferramentas de corte etc.;
O tântalo: alguma ductilidade à temperatura ambiente, baixa resistência e boa condução térmica além de resistência à corrosão, utilização baseada em materiais cirúrgicos e permutadores de calor;
O nióbio: característica semelhante ao tântalo, com um baixo módulo de elasticidade e também uma elevada resistência a metais líquidos, usado na indústria nuclear e aeroespacial.
Quadro 1.1 - Classificação das ligas existentes
Fonte: Elaborado pelo autor.
Dessa forma, podemos facilmente identificar que os metais formam um dos considerados grupos de materiais mais relevantes e utilizados entre todos os grupos de materiais destinados às construções existentes, esse grau de importância pode ser relacionado às propriedades que são identificadas e atribuídas aos metais.
Propriedades dos Metais
As propriedades são especificadas como uma respectiva peculiaridade, que um dado material possa apresentar, quando consideramos para isso termos do tipo e da intensidade da sua possível resposta a um específico estímulo.
Ao avaliarmos as respectivas propriedades dos metais, podemos destacar que as propriedades mais significativas para produtos são:
· Aparência;
· Densidade;
· Dilatação e condutibilidade térmica;
· Condutibilidade elétrica;
· Resistência à tração, resistência ao choque, dureza e fadiga;
· Corrosão (ou oxidação).
Assim, quando realizarmos a escolha de um tipo de metal a ser utilizado para confecção de um produto, devemos necessariamente levar sempre em consideração as respectivas propriedades e, assim, relacionar com as necessidades observadas em projeto.
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Vamos Praticar
Ao considerarmos e avaliarmos todas as características específicas de todas as ligas metálicas estudadas, podemos ter um entendimento e uma compreensão sobre a classificação existente, bem como das respectivas diferenças existentes entre elas. Nesse sentido, assinale a alternativa que indica qual a liga que, devido a sua grande resistência à corrosão, é utilizada como matéria-prima para confecção de implantes que serão utilizados de forma biomédica.
Parte superior do formulário
a) Ligas de Ferro.
b) Ligas de Alumínio.
c) Ligas de Metais Refratários.
d) Ligas de Titânio.
e) Polímero.
Parte inferior do formulário
A ação de confeccionar um produto específico está ligada a capacidade de poder transformar matérias-primas em produtos acabados, para isso, há uma forma bem ampla de empregar a utilização de uma variedade muito grande de específicos processos. De acordo com Groover (2017), esses processos podem ser subdivididos entre operações de processamento e operações de montagem. As operações de processamento são aquelas que utilizam energia para modificar a forma de um material, em que podemos destacar o processo de Conformação, Fundição e Usinagem. Desse modo, nos cabe ressaltar a evolução observada nos métodos de manufatura ao longo dos anos, onde conseguimos perceber uma transição entre métodos mais artesanais para métodos modernos, que disponibilizam condições perfeitamente favoráveis a execução das atividades e a manufatura de produtos.
A necessidade de confeccionar produtos e transformar alguma matéria-prima não é nova, como já vimos anteriormente, desde o início dos tempos o homem percebeu e identificou a necessidade vinculada à ideia de sobrevivência que, necessariamente, precisava de algo além das próprias pernas e braços para defesa, caça e trabalho.
Inicialmente, a pedra foi muito utilizada como a grande matéria-prima, porém logo o homem começou a trabalhar os metais, primeiramente o cobre, passando pelo bronze até chegar ao ferro, que foi muito utilizado inicialmente para confecção de armas e ferramentas.
Estudos mais aprofundados só começaram a surgir no início do século XIX, Taylor, no início dos anos 1900, através da descoberta do aço rápido, proporcionou um marco muito importante no desenvolvimento tecnológico do processo de usinagem.
Para toda manufatura, conseguimos identificar um ou mais métodos que possam ser aplicados, com o objetivo de produzir um componente específico. A correta definição e escolha de um método deve ser realizada, sendo necessária a análise e avaliação de alguns fatores. Basicamente, devemos ter em mente que para um processo de fabricação de um respectivo produto, seja ele mais simples possível ou mais complexo, além de possuirmos um prévio conhecimento do projeto em questão, dos materiais envolvidos e dos processos estabelecidos, em que para a realização das operações específicas possuímos uma gama de diferentes maquinários, todos com característica e funções bem definidas, dos quais podemos citar:
· Tornos: tornos universais, tornos revólver, tornos vertical, tornos copiador, tornos automático e tornos CNC controlados por computador;
· Fresadoras: universal, fresadoras planas e fresadoras verticais;
· Retíficas: planas, retíficas cilíndricas, retíficas cilíndricas sem centros e retíficas frontais.
Além disso, é necessário também uma efetiva e eminente interação entre as diversas áreas produtivas e demais departamentos das empresas e organizações, conforme definido por Machado et al . (2009), quanto mais complexo for identificado o produto, maior será assim a necessidade de interação entre as áreas.
Conforme especificado na Norma DIN 8580 (2003), a usinagem é definida como sendo um respectivo processo de fabricação que confere a uma peça as características de forma, dimensões ou acabamento, ou ainda, uma respectiva combinação de qualquer um destes três itens, sendo utilizado para isso a remoção de material sob a forma de um cavaco. Para Ferraresi (2013), o cavaco pode ser definido como a porção de material retirada por uma ferramenta e, assim, caracterizada por ser de uma forma geométrica irregular.
Essa norma especifica que o estudo do processo de usinagem é baseado na mecânica (atrito, deformação plásticas), assim como na termodinâmica (calor) e nas respectivas propriedades dos materiais.
Conforme definido por Santos e Sales (2007) em seus estudos, o processo de usinagem pode ser considerado como uma parcela muito representativa e significativa entre todos os processos de fabricação. Dentro do processo de usinagem podemos destacar de forma primordial o processo de torneamento, o qual é responsável por uma parcela significativa da produção de perfis cilíndricos, assim como de perfis cônicos confeccionados na indústria metal mecânica, porém é importante ressaltar que esses não são os únicos procedimentos possíveis de serem realizados em tornos. Nesses equipamentos,podem ser produzidos roscas e cortes com bedames, como veremos posteriormente.
Adicionalmente, o processo de usinagem possibilita a obtenção de resultados operacionais satisfatórios, dos quais podemos citar:
i. O devido acabamento de superfícies de peças fundidas ou que foram conformadas plasticamente;
ii. Obtenção dimensões e características específicas;
iii. Produção em série com menor valor de produção;
iv. Fabricação total de um componente a base de um bloco metálico.
Além disso, podemos afirmar que o processo de usinagem se destaca em relação aos demais processos necessariamente por:
· Possuir elevada variação das grandezas de operação;
· Possuir a capacidade de usinagem em quase a totalidade dos metais e ligas, independentemente das consideradas características intrínsecas dos metais, como: dureza elevada ou mole, ter sido fundido ou conformado, dúctil ou frágil, com ponto de fusão alto ou baixo;
· Variedade de formas e características geométricas;
· Precisão dimensional aliada a bons acabamentos superficiais.
Além disso, conforme observado por Trent e Wright (2000), o tamanho dos componentes também pode variar nas operações de usinagem, em que os componentes para relógios podem ser usinados e, até mesmo, asas de avião com trinta metros de comprimento.
Conforme estabelecido pela DIN 8580 (2003), todo processo de usinagem pode ser subdividido e classificado conforme a característica de sua operação, essa divisão está demonstrada na Figura 1.1.
Figura 1.1 - Classificação dos processos de fabricação
Fonte: Adaptada de DIN 8580 (2003).
Ao observarmos a classificação estabelecida pela Norma DIN 8580 (2003) para os tipos de processos de fabricação, podemos perceber que ela possui seis subdivisões, que estão identificadas como: fundir, conformar, separar, juntar, recobrir e alterar propriedades.
Torneamento cilíndrico
Caracterizado pelo movimento da ferramenta que é numa trajetória paralela ao eixo principal de rotação da máquina. Este torneamento pode ser tanto externo ou então interno. Para a situação em que o torneamento cilíndrico objetiva gerar na peça um entalhe circular, na posição da face perpendicular ao eixo principal de rotação da máquina, então assim o torneamento é denominado sangramento axial.
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Em nossos estudos, daremos ênfase na subdivisão correspondente ao processo de separação, em que nela se encontram especificados todos os processos considerados de usinagem e que são executados com ferramentas de geometria definidas, como: torneamento, furação, fresamento, aplainamento, brochamento, corte com serra e processo de limar, bem como os processos de usinagem executados com ferramentas de geometria não definidas, em que se destacam: a retífica, o brunimento, a lapidação, o tamboreamento e o jateamento.
Nesse sentido, e de uma forma abrangente, podemos perceber que o processo de usinagem é muito difundido em termos de utilização, conforme especificado por Machado e Silva (2004) em seus estudos, a usinagem é considerada um dos processos de fabricação mais populares do mundo, sendo responsável por transformar em cavaco cerca de 10% de toda a produção de metais e por empregar dezenas de milhões de pessoas em todo o mundo.
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Ao considerarmos as características básicas de um processo de usinagem, podemos evidenciar que ele apresenta, devido a suas especificações, uma ampla utilização em todos os mercados, sendo muito difundido em operações de todos os ramos de empresas e organizações. Nesse sentido, assinale a alternativa que pode ser relacionada com processos de usinagem.
Parte superior do formulário
a) Forjamento.
b) Microfusão.
c) Fresamento.
d) Pré-montagem.
e) Têmpera e revenimento.
Parte inferior do formulário
A base da execução de um processo de usinagem está relacionada diretamente à respectiva e remoção de um material por meio da interferência de uma ferramenta e uma peça a ser usinada, em que, dessa forma, a ferramenta deve ser constituída de um material que possua um grau de dureza, assim como a resistência muito superior ao material da peça a ser confeccionada.
Para a realização dessa operação, é necessário um movimento relativo entre a peça e a ferramenta a ser confeccionada. Conforme definido pela Norma DIN 8580 (2003), o estudo da usinagem é baseado puramente na mecânica (cinemática, atrito e deformação), e também na termodinâmica (geração e propagação de calor), assim como nas propriedades dos materiais.
Desse modo, podemos considerar que diversas variáveis estão atreladas ao desenvolvimento e a determinação das condições ideais para um processo de usinagem, assim, as variáveis necessariamente estão identificadas como:
· Parâmetros básicos de usinagem;
· Geometrias de ferramental;
· Tipos e características de lubrificantes;
· Tipo e característica de matéria prima utilizada.
No entanto, a base dos estudos e avaliações estão diretamente relacionadas aos parâmetros de usinagem clássicos, como as variáveis de controle, permitindo a avaliação de seu comportamento em determinadas condições.
De acordo com a Norma DIN 8580 (2003), o processo de usinagem está estruturado em variáveis relacionadas ao movimento, direção do movimento, percurso da ferramenta e velocidade.
Nesse sentido, ainda conforme a Norma DIN 8580 (2003), podemos listar cada uma das variáveis:
· Movimentos Ativos: são os movimentos pelos quais ocorre a retirada de cavacos e que possibilita as operações de usinagem, em que as peças podem se apresentar sob diversas formas, dependendo do tipo de processo considerado.
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○ Movimento de corte: movimento existente entre a peça e a ferramenta, no qual sem o movimento de avanço, origina uma única retirada do cavaco;
○ Movimento de avanço: movimento existente entre a peça e a ferramenta, que juntamente com movimento de corte origina a retirada contínua de cavaco;
○ Movimento efetivo de corte: movimento resultante dos movimentos de corte e avanço realizados ao mesmo tempo.
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· Movimentos Passivos: são aqueles movimentos que, apesar de serem fundamentais para a realização dos processos de usinagem, não promovem a remoção de material ao ocorrerem.
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○ Movimento de posicionamento: movimento entre a peça e a ferramenta, com a qual a ferramenta se aproxima da peça antes de haver a usinagem;
○ Movimento de profundidade: movimento entre a peça e a ferramenta na qual a espessura da camada de material a ser retirada é determinada de antemão;
○ Movimento de ajuste: movimento entre peça e ferramenta com o intuito de uma possível correção, para compensar um possível desgaste da ferramenta;
○ Movimento de recuo: o movimento na qual a ferramenta afasta-se da peça, após a realização da usinagem.
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· Direção dos movimentos e velocidades:
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○ Direção de corte: é considerada a direção instantânea do movimento de corte;
○ Direção de avanço: é considerada a direção instantânea do movimento de avanço;
○ Direção efetiva do movimento de corte: é considerada a direção instantânea do movimento efetivo corte;
○ Velocidade de corte (vc): é considerada a velocidade identificada como instantânea representativa do ponto de referência da aresta de corte do ferramental, conforme a direção e sentido de corte especificados;
○ Velocidade de avanço: é considerada a velocidade instantânea da ferramenta, segundo a direção e sentido do avanço;
○ Velocidade efetiva de corte: é considerada a velocidade instantânea do ponto de referência da aresta cortante, segundo a respetiva direção efetiva de corte.
Conforme estabelecido por Trent e Wright (2000), a velocidade de corte e o avanço são considerados como os dois parâmetros de usinagem mais importantes que podem sofrer algum tipo de ajuste pelo operador do processo, a fim de possibilitar a obtenção de uma condição considerada de corte ótima, em que a profundidade de corte é, normalmente, estabelecida de forma que seja relativa ao diâmetro inicial da barra e ao diâmetro final da superfície, a qual se deseja obter o resultado.
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Conforme conseguimos observar e analisar, entre todas as respectivas variáveis e ascaracterísticas existentes, as quais atuam de uma forma direta ou, até mesmo, indiretamente em um processo de usinagem. Assinale a alternativa que indica qual variável está relacionada com a função de identificar a velocidade instantânea do ponto de referência da aresta cortante, segundo a direção efetiva de corte.
Parte superior do formulário
a) Direção de corte.
b) Velocidade de corte.
c) Velocidade efetiva de corte.
d) Movimento de ajuste.
e) Movimento de posicionamento.
Parte inferior do formulário
O torneamento é considerado como um processo mecânico específico de usinagem, destinado, principalmente, para a obtenção de superfícies de revolução com o auxílio de uma ou mais ferramentas consideradas como monocortantes.
Desse modo, esse processo é considerado uma perspectiva operação muito utilizada pela indústria mecânica, devido a sua capacidade de operacionalizar o grande número de formas específicas, além disso, o processo apresenta como característica uma alta taxa de remoção de cavaco.
De forma simplificada, o processo pode ser classificado em:
i. Torneamento de desbaste: tem o objetivo de retirar grande quantidade de material da peça e, por isso, a operação é executada com base em altos valores de avanço e profundidade de corte;
ii. Torneamento de acabamento: tem o objetivo de proporcionar para a peça uma precisão mais elevada e um melhor acabamento superficial e, por isso, é realizado com baixos valores de avanço e profundidade de corte.
Em termos funcionais, o processo de torneamento está baseado na respectiva ação da peça realizar um movimento de giro em torno do seu eixo principal de rotação da máquina e, consequentemente, a ferramenta de corte que, por sua vez, é mantida rigidamente estática, se deslocando simultaneamente de acordo com uma trajetória coplanar com o referido eixo.
Conforme definido por Ferraresi (2013), o processo de torneamento é definido como um processo mecânico de corte, no qual a peça, em geral, executa o movimento rotativo em torno do eixo principal da máquina; e a ferramenta se desloca simultaneamente segundo uma trajetória coplanar.
Em termos de resultado, podemos considerar que os processos de torneamento conseguem, como resposta de operação, as qualidades na faixa de IT6 a IT11 e, também como característica, acabamentos superficiais com Ra = 0,8 a 6,3 mm, sendo que as tolerâncias e acabamentos mais apertados são obtidos por meio de operações de torneamentos de acabamento.
Nas operações de torneamento, podemos identificar que a relação existente entre as tolerâncias consideradas como mais apertadas e o resultado da operação dependem, necessariamente, de alguns fatores específicos, como:
i. As condições de usinagem;
ii. As condições relativas a rigidez da máquina, assim como da ferramenta, dos dispositivos de fixação e da peça a ser usinada;
iii. O respectivo material da peça;
iv. A geometria da ferramenta utilizada na usinagem;
v. A condição da afiação da ferramenta de usinagem;
vi. O fluido de corte utilizado na operação.
Por meio dos estudos realizados por König e Klocke (1997), identificou-se algumas possibilidades de realização do processo de torneamento, que podem ser estabelecidas como:
· Operação de torneamento longitudinal;
· Operação de faceamento;
· Operação de torneamento de perfis;
· Operação de torneamento de roscas;
· Operação de torneamento de geração;
· Operação de torneamento de forma.
Para Ferraresi (2013, p. XXVI), o processo de torneamento pode ser dividido por meio da sua trajetória, em que o torneamento pode ser identificado como torneamento retilíneo ou curvilíneo. Nesse sentido, podemos entendê-la como:
i. Torneamento retilíneo: processo caracterizado pelo movimento da ferramenta, na qual ele é realizado em uma trajetória retilínea. Além disso, o torneamento retilíneo pode ser dividido em:
A. Torneamento cilíndrico: caracterizado pelo movimento da ferramenta numa trajetória paralela ao eixo principal de rotação da máquina. Esse torneamento pode ser externo ou interno. Caso o torneamento cilíndrico tenha o objetivo de gerar na peça um entalhe circular, na posição da face perpendicular ao eixo principal de rotação da máquina, o torneamento é denominado sangramento axial;
B. Torneamento cônico: caracterizado pelo movimento da ferramenta que se desloca em uma trajetória retilínea, porém inclinada em relação ao eixo principal de rotação, externo ou interno;
C. Torneamento radial: caracterizado pelo movimento da ferramenta que se desloca em uma trajetória retilínea, porém perpendicular ao eixo principal de rotação. Para a situação em que se visa a obtenção de uma superfície plana, esse torneamento é denominado torneamento de faceamento, porém quando o torneamento radial visa a obtenção de um entalhe circular, o mesmo é definido como sangramento radial;
D. Perfilamento: caracterizado pelo movimento da ferramenta que se desloca em uma trajetória retilínea radial ou axial, com o objetivo de obtenção de uma forma definida a qual é determinada pelo perfil da ferramenta.
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ii. Torneamento curvilíneo: caracterizado pelo movimento da ferramenta que se desloca em uma trajetória curvilínea.
Condições de Corte no Torneamento
A Norma DIN 8580 (2003) estabelece uma especificação para as velocidades envolvidas no processo de usinagem por torneamento, dessa forma, devemos fazer uma distinção relacionada à velocidade de corte, à velocidade de avanço e à velocidade efetiva de corte.
A velocidade de corte Vc�� é a velocidade instantânea do ponto de referência da aresta cortante, segundo a direção e o sentido de corte:
Vc=π⋅d⋅n1000��=�⋅�⋅�1000
Onde Vc�� é estabelecida em m/min;
d é o diâmetro do material em mm;
n é a rotação da peça em rpm.
De forma prática, consideramos a velocidade de corte como definida e obtida em um valor experimental, com o auxílio de tabelas que relacionam a máquina e ferramenta, a geometria da peça, o tipo de dispositivo de fixação, assim como devemos considerar a própria experiência do operador ou programador.
Quanto ao início de uma atividade de usinagem, obrigatoriamente, devemos realizar um ajuste na rotação da máquina ferramenta em relação aos rpm (rotações por minuto), isto é, ajuste realizado com base na velocidade de corte.
Com os valores de Vc�� conhecido por meio de tabelas, podemos calcular a rotação da máquina através da equação:
n=1000⋅Vfπ⋅d (rpm)�=1000⋅���⋅� (���)
A velocidade de avanço Vf�� é definida pela velocidade instantânea da ferramenta, segundo a direção e sentido de avanço aplicados, em que a velocidade avanço pode ser calculada pelo produto do avanço pela rotação da ferramenta:
Vf=f⋅n��=�⋅�
Conforme estudos realizados por Machado et al . (2011), a velocidade efetiva de corte é definida como a velocidade instantânea no ponto de referência da aresta cortante da ferramenta em relação à peça, medido a direção e o sentido efetivo de corte, em que para obtermos o valor devemos realizar a soma da vetorialmente das velocidades de corte e de avanço, como demonstrado na equação:
Ve=Vc+Va��=��+��
Onde:
Ve�� – Vetor velocidade efetiva de corte
Vc�� – Vetor velocidade de corte
Vf�� – Vetor velocidade de avanço
Além das respectivas velocidades identificadas acima, podemos também calcular o tempo de corte (tc), o qual especificamente resume a totalidade dos tempos ativos, representando o tempo em que os movimentos de corte assim como os movimentos de avanço ocorreram. Desse modo, a definição do tempo de corte pode ser realizada pela equação a seguir:
tc=lfvf=lff⋅n=π⋅d⋅lf1000⋅f⋅vf��=����=���⋅�=�⋅�⋅��1000⋅�⋅��
Onde:
tc�� é o tempo de corte em min
lf�� é o percurso de corte em mm
Adicionalmente, podemos calcular a taxa de remoção de material, que representa o volume de cavaco que foi removido em uma certa unidade de tempo, onde a base deste índice é utilizada para identificação do nível de eficiência de uma operação de usinagem, onde a taxa é definida pela fórmula:
Q=ap⋅f⋅vc�=��⋅�⋅��
Onde ap�� representa a espessura do material removido.
Q = [cm³/min].
O processo de torneamento requer que ao definirmos as melhores condições deoperação, para a especificação e determinação do tipo de maquinário a ser utilizado, devemos considerar fatores preponderantes para a devida escolha, em que podemos destacar:
· Material da peça a ser utilizado;
· Tamanho total do lote a ser usinado;
· Prazo para a entrega do lote a ser usinado;
· Relações geométricas da peça;
· Respectivo grau de complexidade da peça;
· Quantidade necessária de operações a serem realizadas;
· Quantidade de ferramentas a serem utilizadas na usinagem;
· Dispositivos e acessórios necessários e que estejam disponíveis para a operação.
O Torno Mecânico
Além disso, podemos identificar os tipos de tornos existentes através de uma classificação prévia, que leva em consideração diferentes fatores, como o grau de automatização assim como o tipo de controle ou comando inserido na máquina. Dessa forma, podemos classificar os tornos conforme a Figura 1.2.
Figura 1.2 - Classificação dos tipos de tornos
Fonte: Elaborada pelo autor.
Ao considerarmos todos esses equipamentos, basicamente, podemos dizer que esses equipamentos possuem uma divisão clássica como subsistemas. Apesar de haver modelos diferentes, a base desses subsistemas pode ser verificada em qualquer equipamento. Desse modo,  os subsistemas são:
· Subsistema de Suporte: ele sustenta todos os órgãos da máquina e tem a sua constituição formada pelos apoios, barramento e guias que tem a finalidade de manter o alinhamento do movimento do cabeçote móvel e do carro longitudinal;
· Subsistema de Fixação da Peça: tem a função de fixar a peça na máquina, em que é constituído pelo cabeçote móvel e placa;
· Subsistema de Fixação e Movimento da Ferramenta: ele fixa a ferramenta e realiza a sua movimentação em diferentes direções, sendo composto pelo carro longitudinal, carro transversal, carro porta-ferramentas, torre de fixação das ferramentas, fuso e vara;
· Subsistema de Avanço: possibilita o movimento automático da ferramenta e suas variações de velocidade, possuindo como componentes as engrenagens da grade e as engrenagens no próprio variador de avanço;
· Subsistema de Acionamento Principal: possibilita o giro da peça com diferentes velocidades, sendo composto pelo motor de acionamento, polias, correias, eixos engrenagens para transmissão de movimentos.
Figura 1.3 - Subsistemas tornos
Fonte:  Kirill Cherezov / 123RF.
Além dos subsistemas mencionados, podemos enumerar outros subsistemas que cumprem funções específicas, dependendo da necessidade de cada uma, dos quais podemos citar o subsistema de emissão de fluido de corte e o subsistema de aparo do cavaco.
praticar
Vamos Praticar
Uma peça de formato cilíndrico, com 250 mm de diâmetro e 500 mm de comprimento, sofrerá o processo de torneamento em um torno mecânico. Com relação ao processo a velocidade de corte, foi especificada em 20 m/min, sendo o avanço especificado em 0,25 mm/rot e a profundidade de corte necessária igual a 1,5 mm.
Com a utilização da fórmula Vc=π.d.n1000��=�.�.�1000, obtenha o valor correspondente à rotação da peça em RPM “n” e, sequencialmente, através da fórmula n=1000.Vfπ.d�=1000.���.�, obtenha o valor da velocidade de avanço “Vf�� “.
Parte superior do formulário
Feedback: Com os valores que temos em mãos, que são o do diâmetro d = 250 mm, a velocidade de corte Vc=20m/min��=20�/���, podemos então utilizar a fórmula Vc=π.d.n1000��=�.�.�1000 e assim obter o valor de rotação da peça n. Para isso, substituímos os valores na fórmula, sendo assim verificado: 20=π.250.n100020=�.250.�1000. Assim, podemos então isolar a variável n e encontrar o valor de n = 25,46 rpm.Da mesma forma, com os valores conhecidos, podemos substituí-los na fórmula n=1000.Vfπ.d�=1000.���.� . Sendo assim, identificado que 25,46=1000.Vfπ.25025,46=1000.���.250. Quando isolamos a variável Vf��, podemos então obtermos o valor de Vf=19,99m/min��=19,99�/���.Verificar Resposta
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WEB
Mini Fresadora para deficientes visuais
Ano: 2013
Comentário: Os processos de usinagem possuem características típicas e bem específicas, além de ter um apoio de maquinários tecnológicos, porém a ação de inclusão social também tem um espaço no processo de usinagem, como em uma CNC para ser utilizada por deficientes visuais. Para conhecer mais sobre o assunto, acesse o vídeo a seguir.
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LIVRO
Manufatura por Conformação Mecânica
Editora: Imprensa Livre
Autor: Lírio Schaeffer
ISBN: 978-85-7697-435-2
Comentário: Ao considerarmos os processos de fabricação e as práticas industriais, o processo de conformação mecânica desempenha um papel fundamental nas empresas e nas organizações, juntamente com as operações de usinagem. O livro em questão aborda os aspectos da conformação mecânica, aplicando os conhecimentos teóricos e práticos e sua real aplicação nos processos de fabricação.
conclusão
Conclusão
Nesta unidade, conseguimos ter um entendimento sobre as características básicas dos metais e suas classificações, olhando para as principais propriedades dos metais que influenciam na hora da escolha da matéria-prima. Além disso, foi possível observar os conceitos básicos de processos de fabricação, em que conheceremos as subdivisões dos processos e suas principais características, sendo possível um aprofundamento nos conhecimentos das característica e funções do processo de torneamento, possibilitando uma identificação de suas respectivas operações, seus parâmetros mais representativos de usinagem, assim como os seus tipos de máquinas e respectivos componentes em cada uma das mesmas.
referências
Referências Bibliográficas
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