Torneamento (Torno I)

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1 ESCOLA DE ENGENHARIA DE PIRACICABA
 Fundação Municipal de Ensino de Piracicaba
 
Introdução ao Processo de Torneamento (Torno I)
 
	Augusto Soave
	Diego Formaggio
	Edenilson Carlos Paesman
	Elias Zem
	Estefania Couto Segura
	Fabrício Gom da Silva
	Matheus Menezes Santana
	Vinicius Rodrigues
	Wil Cleiton Braseliano
Laboratório de Processo de Usinagem
Piracicaba SP 
Agosto de 2014
Introdução ao Processo de Torneamento (Torno I)
	201200767
	Augusto Soave
	201200870
	Diego Formaggio
	201101157
	Edenilson Carlos Paesman
	201200735
	Elias Zem
	201200751 
	Estefania Couto Segura
	201200833
	Fabrício Gom da Silva
	201200782
	Matheus Menezes Santana
	201200772
	Vinicius Rodrigues
	201200901
	Wil Cleiton Braseliano
Relatório referente à aula prática de Torneamento (Torno I) apresentado como requisito parcial da disciplina do 6º Semestre do curso de Engenharia Mecânica, Laboratório de Processos de Usinagem, da
 
Escola de Engenharia de Piracicaba, sob a orientação do Prof. Dr. Antônio Fernando Godoy.
SUMÁRIO
LISTA DE TABELAS
Nenhuma entrada de índice de ilustrações foi encontrada.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1: Torno mecânico e seus componentes	6
Figura 2: Ferramentas de torneamento externo	11
Figura 3: Ferramentas de torneamento interno	12
Figura 4: Dimensões finais da peça	16
Figura 5: Peça pronta	17
1. OBJETIVO DA PRÁTICA
	A primeira aula prática de torneamento teve como objetivos a introdução ao aprendizado do funcionamento de um torno e do processo de torneamento através da visualização e do manuseio de um torno universal.
2. INTRODUÇÃO
2.1. Torno mecânico
	
Torno mecânico é uma máquina-ferramenta utilizada para executar operações de acabamento e usinagem cilíndrica externa ou interna feitas por outras máquinas com adaptações relativamente simples. Sua principal característica é o movimento rotativo continuo realizado pelo eixo arvore, em conjunto com o movimento de avanço da ferramenta de corte. Outras características são o diâmetro do furo do eixo principal, a distância entre pontas e a altura da ponta, que compreende a distância ao furo da cava, ao barramento e ao carro principal (SILVA, 2010).
Pode-se dizer que um torno mecânico é constituído de uma base maciça e rígida que deve suportar as forças resultantes e vibrações decorrentes do processo de torneamento.
2.2. Partes principais do torno
As partes principais do torno universal são: placa, cabeçote fixo, recâmbio, caixa de engrenagem, barramento, carro principal e cabeçote móvel (NOVAE & ZIELDAS, S/D).
Na figura 1 são apresentadas as partes constituintes do torno.
Figura 1: Torno mecânico e seus componentes
Fonte: (NOVAE & ZIELDAS, S/D)
Cabeçote fixo: É um conjunto constituído de carcaça, engrenagens e eixo-arvore, sendo o eixo-arvore o elemento principal, onde está montada a placa, que é responsável pelo movimento de rotação da peça. O eixo arvore é vazado de ponta a ponta, de modo a permitir a passagem de barras.
Caixa Norton (Caixa de engrenagem): É formada por carcaça eixos e engrenagens e serve para transmitir o movimento de avanço do recâmbio para a ferramenta.
Recâmbio: Parte responsável pela transmissão do movimento de rotação (horaria ou anti-horária) do cabeçote fixo para a caixa Norton. A fim de evitar acidentes é montado em uma grade e protegido por uma tampa. Suas engrenagens permitem selecionar o avanço da ferramenta.
Barramento: Parte do torno que sustenta os elementos fixos e móveis do torno. Na parte superior do barramento estão as guias prismáticas, que devem ter um bom paralelismo em relação ao eixo-arvore, para garantir o alinhamento da máquina.
Carro principal: Conjunto formado por avental, mesa, carro transversal, carro superior e porta-ferramentas. 
	No carro principal, seu avanço pode ser manual (onde o giro do volante movimenta uma roda dentada, que engrenada a uma cremalheira fixada no barramento, desloca o carro na direção longitudinal) ou automático (onde a vara com uma rosca sem-fim movimenta um conjunto de engrenagens ligadas à cremalheira do barramento que, por sua vez desloca o carro).
	O avental converte movimentos giratórios do fuso ou da vara em movimento retilíneo longitudinal ou transversal em relação ao eixo-arvore, permitindo o avanço da ferramenta sobre a peça.
	A mesa que desliza sobre as guias do barramento suporta o carro transversal e nela também estão montados o fuso e o volante com anel graduado, que determinam o movimento do carro transversal que é responsável pelo movimento transversal da ferramenta e desliza sobre a mesa por meio de movimento manual ou automático (.
	O carro superior possui uma base giratória graduada que pode tornear ângulos. Nele também está montado o fuso, o volante com anel graduado ou torre.
	O porta-ferramentas é o local onde estão fixados os suportes de ferramentas presos por meio de parafuso de aperto.
Cabeçote móvel: Parte do torno que se desloca sobre o barramento e fica do lado oposto ao cabeçote fixo. A contraponta e o eixo principal ficam na mesma altura e determinam o eixo de rotação da superfície torneada (VIEIRA, S/D).
O cabeçote móvel tem as seguintes funções: 
Servir de suporte à contraponta, para apoiar um dos extremos da peça a tornear 
Fixar o mandril na haste cônica para furar com broca ou torno;
Deslocar a contraponta lateral para tornear peças de pequena conicidade.
As partes principais do cabeçote móvel são: base, corpo mangote, trava do mangote e volante.
2.3. Acessórios do Torno
O torno tem vários tipos de acessórios que servem para auxiliar na execução de muitas operações de torneamento (NOVAE & ZIELDAS, s/d):
Placa de 3 (três) castanhas: Tem como finalidade fixar a peça a ser torneada. As castanhas podem ser empregadas de maneiras diferentes de acordo com os tipos de peças a serem fixadas (VIEIRA, s/d):
Para peças cilíndricas maciças, a fixação é feita por meio da parte raiada interna das castanhas voltadas para o eixo da placa universal. 
Para peças com formato de disco, substitui-se as castanhas normais por castanhas invertidas.
Para peças em forma de anel, utiliza-se a parte raiada externa das castanhas. 
Placa de 4 (quatro) castanhas independentes: Tem a função de fixar peças cilíndricas para tornear excêntricos e fixar peças quadradas (NOVAE & ZIELDAS, s/d).
Placa lisa: Fixar peças de formas irregulares.
Placa arrastadora: Fornecer movimento giratório à peça fixada entre pontas.
Ponta: Suportar a peça por meio de furos de centro.
Luneta fixa ou móvel: Servir de mancal na usinagem de eixos longos e pequenos diâmetros.
Bucha cônica: Adequar o cone da haste cônica das brocas ou mandris com encaixe cônico do mangote e eixo-arvore.
2.4. Tipos de tornos
Existem dois tipos de tornos (horizontal e vertical) que dão origem a outros, com particularidades providas por mecanismos e ferramentas especiais (NOVAE & ZIELDAS, s/d):
Torno Horizontal: Utilizado na maioria de operações de torneamento. Seus mecanismos alojam-se no interior da estrutura do cabeçote e da coluna correspondente.
Torno Vertical: Possuindo o eixo de rotação na posição vertical, é utilizado na fabricação de peças grandes (flanges, polias, rodas dentadas, etc), que em razão de seu peso podem ser mais facilmente montadas sobre uma plataforma horizontal.
Torno Copiador: Torno que tem os movimentos que definem a geometria da peça comandada por mecanismos copiadores ou chapelona. No copiador hidráulico, um apalpador em contato com o modelo transmite o movimento por meio de um amplificador hidráulico que movimenta o carro porta-ferramentas.
Torno CNC: Torno comandado por computador, que controla os movimentos da maquina.
Torno Revolver: Torno que emprega varias ferramentas dispostas e preparadas para executar operações de forma ordenada e especifica. As ferramentas adicionais são fixadas no dispositivochamado torre-revolver e devem ser montadas de forme sequencial e racional.
Torno de Placa: Utilizado no trabalho de caldeiraria pesada. Executa torneamento de peças de grande diâmetro, como polias, volantes e flanges.
2.5. Operações do torno
O torneamento exige três movimentos relativos entre a peça e a ferramenta (corte, avanço e penetração). Variando os movimentos, a posição e o formato da ferramenta, é possível realizar grandes variedades de operações, como (NOVAE & ZIELDAS, s/d):
Torneamento cilíndrico externo: Consiste em dar um formato cilíndrico a um material em rotação submetido à ação de uma ferramenta de corte. Quando o torneamento cilíndrico tem como finalidade obter na peça um entalhe circular, na face perpendicular ao eixo principal de rotação da máquina, o torneamento é denominado sangramento axial (COSTA & SANTOS, 2006).
Faceamento: Operação que permite fazer o material uma superfície plana perpendicular ao eixo do torno, de modo a obter uma face de referência para as medidas que derivam dessa face (VIEIRA, s/d).
Furação: Permite abrir furos de centro em materiais que precisam ser trabalhados entre duas pontas ou entre placas e pontas. Também é um passo prévio para fazer furo cilíndrico com uma broca comum (pode ser um furo com uma broca comum de preparação do material para operações posteriores de alargamento, torneamento e roscamento interno) (COSTA & SANTOS, 2006).
Torneamento cônico externo: Torneamento que admite duas técnicas: com inclinação do carro superior e com desalinhamento da contraponta.
Torneamento cônico interno: nesse tipo de torneamento o ângulo de deslocamento do carro superior é igual ao ângulo de inclinação do cone que se pretende fabricar. A ferramenta é a mesma utilizada no bronqueamento e o controle de conicidade é feito com um calibrador cônico (NOVAE & ZIELDAS, s/d).
2.6. Ferramentas de corte para torno
As ferramentas de corte para torno podem ser classificadas em ferramentas de desbastar, facear, sangrar, tornear interno, alisar, formar e roscar. São basicamente as mesmas, tanto para torneamento externo quanto para torneamento interno (NOVAE & ZIELDAS, s/d).
Ferramentas de tornear externo: utilizadas para torneamento externo de superfícies. Na figura 2 são apresentadas alguns tipos de ferramentas.
 Figura 2: Ferramentas de torneamento externo
 	 Fonte: (NOVAE & ZIELDAS, s/d)
Ferramenta de desbastar/facear: Usada para desbastar e para fazer acabamento, pode ser curva ou reta, e o trabalho pode ser feito do centro para a periferia, da periferia para o centro, à esquerda e à direita.
Ferramenta de sangrar (bedame): Usada para cortar o material perpendicularmente ao eixo de simetria da peça, no sentido de fora para dentro, formando canais ou separando um material do corpo da peça.
Ferramenta de roscar: Utilizada para fazer rosca na peça (é previamente preparada de acordo com o tipo de rosca que se deseja executar).
Ferramenta de formar: Utilizada para tornear perfil variado. Usam-se ferramentas cujas arestas de corte têm a mesma forma do perfil que se deseja dar à peça;
Ferramentas de tornear interno: utilizadas para torneamento interno de superfícies cilíndricas, cônicas, faceadas ou perfiladas.
As ferramentas de tornear internamente podem ser de corpo único, com pastilhas soldadas ou com insertos. Podem ser utilizadas nas operações de desbaste ou de acabamento, variando os ângulos de corte e a forma da ponta. Na figura 3 são apresentados alguns modelos de ferramentas de tornear interno.
Figura 3: Ferramentas de torneamento interno
Fonte: (NOVAE & ZIELDAS, S/D)
2.7. Formulas Matemáticas aplicadas para o processo de torneamento
No processo de torneamento é possível calcular a velocidade de corte da ferramenta (VC), a rotação do eixo principal (n), o tempo de corte (Tc/min), e o avanço por rotação (f), que se dão pelas seguintes equações:
Velocidade de Corte: Consiste na velocidade instantânea do movimento principal do gume em relação à peça. A velocidade de corte é a velocidade tangencial do gume da ferramenta em relação à peça e é expressa normalmente em m/min (VIEIRA, s/d). 
 Equação 01
Onde:
vc (m/min) = velocidade de corte.
Dm (mm) = Diâmetro da peça
 = 3,14
n (min-¹) = rotação do eixo principal
Rotação: A rotação da peça ou ferramenta é uma velocidade angular, expressa em rpm. 
 Equação 02
Onde:
n (min-¹) = rotação do eixo principal
vc (m/min) = velocidade de corte.
Dm (mm) = Diâmetro da peça
 = 3,14
 Equação 03
Onde:
Tc (min) = Tempo de corte
Im (mm) = Comprimento da peça
I (mm/min) = Comprimento usinado por minuto
Movimento de Avanço: Movimento realizado com o objetivo de provocar um movimento relativo adicional entre a peça e a ferramenta, o qual, somado ao movimento de corte, gera uma superfície usinada com as características geométricas desejadas (VIEIRA, s/d). 
 Equação 04
Onde: 
f (mm/rot) = avanço da rotação
I (mm/min) = Comprimento usinado por minuto
n (min-¹) = rotação do eixo principal.
	
3. DESCRIÇÃO DA PRÁTICA
	A aula prática de torneamento foi dividida em três partes, sendo que na primeira, houve a apresentação do torno universal pelo técnico do laboratório de usinagem da Escola de Engenharia de Piracicaba, na segunda, o técnico executou a uma peça e, por fim, a terceira parte consistiu nos cálculos para a comparação do tempo previsto para a usinagem da peça e do tempo real.
	Conforme exposto acima, durante a primeira parte da aula prática, o técnico apresentou o torno universal expondo seus movimentos fundamentais, função do cabeçote, caixa de roscas, avental, contraponto, carro porta-ferramenta e procedimentos de fixação e centragem da peça, fixação da ferramenta, ajuste das condições de usinagem (avanço, rotação e profundidade de corte) e posicionamento da ferramenta (funcionamento dos diais micrométricos).
	Na sequência, o técnico executou de uma peça, utilizando os seguintes materiais:
Torno Universal – Marca: Nardini / Modelo: Mascote MS 175 (As especificações do torno estão apresentadas na figura 4).
	 Figura 4: Especificações do torno
Ferramenta para torneamento externo
Ferramenta para torneamento interno
Ferramenta para corte
Ferramenta para furar
	
	Inicialmente, o técnico regulou o avanço do carro principal com 0,045 mm/rev, e a rotação do eixo arvore para 800 RPM. Para a execução da usinagem procedeu da seguinte forma:
Fixou a peça na placa de três castanhas pelo diâmetro de 25 mm com o diâmetro menor para a direita do operador, aproximou a ferramenta de tornear com inserto intercambiável de raio 0,4 mm, ligou a rotação e iniciou-se o processo de faceamento da peça com ap de 0,5 mm. Foram dados passes até a limpeza completa da face do material, ao final da operação desligou a rotação do eixo arvore.
Logo após montou o mandril com a broca de centro de 4 mm, aproximou o cabeçote móvel, acionou a trava do cabeçote móvel, ligou a rotação e usinou o furo de centro. 
	Em seguida, retirou o mandril e colocou o contraponto. Soltou a peça da placa e fixou-a pelo diâmetro de 38 mm, encostando o contraponto na face já furada.
Com a peça fixa, aproximou a ferramenta de tornear do diâmetro de 25 mm, ligou a rotação e tocou a ferramenta na peça para referenciar o anel graduado. Recuou a ferramenta e reposicionou para iniciar o torneamento. Utilizou-se um ap de 0,5 mm e foi torneado até limpar por completo o diâmetro de material. 
Aproximou-se a ferramenta do diâmetro de 15 mm, tocou levemente na peça e referenciou o anel graduado. Recuou a ferramenta e reposicionou-a para iniciar o torneamento. Torneou-se utilizando um ap de 0,5 mm e foi torneado até limpar por completo o diâmetro do material. Após completar essa operação, desligou-se a rotação.
Para a usinagem do da parte cônica inclinou-se o carro transversal, ligou-se a rotação e posicionou-se a ferramenta. Utilizou-se um ap de 0,5 mm até que chegasse na medida desejada. Após torneado o cone, desligou-se a rotação e retornou o carro transversal na posiçãooriginal.
Em seguida posicionou-se o bedame girando o porta-ferramentas para que o mesmo ficasse perpendicular a peça. Regulou a rotação para 400 RPM, ligou e executou o sangramento do canal da peça. Após concluído a operação, desligou-se a rotação e voltou para 800 RPM então girou o porta ferramentas para que a ferramenta de facear ficasse perpendicular a peça.
Para usinar o diâmetro de 38 mm, afastou-se o contraponto e soltou a peça da placa. Virou a peça, e fixou-a novamente pelo diâmetro de 25 mm para executar o faceamento do segundo lado. Ligou-se a rotação, aproximou-se a ferramenta e executou a operação de faceamento com ap de 0,5 mm. Deram-se passes até a limpeza completa da face do material.
	Para finalizar, aproximou-se a ferramenta do diâmetro de 38 mm, tocou-se a ferramenta na peça para referenciar o anel graduado e executou-se o torneamento com um ap de 0,5 mm. 	Foram dados passe até a limpeza completa do diâmetro do material.
	
	 
4. APRESENTAÇÃO DOS RESULTADOS
Ao final da usinagem, devido à má qualidade do material fundido não foi possível atingir as dimensões do desenho técnico ficando com as dimensionado de acordo com a figura 5.
 	 Figura 5: Dimensões finais da peça
Figura 6: Peça pronta
O tempo de execução da peça foi de 19 minutos.
Utilizando-se as equações apresentadas no item 2.7 deste relatório, obteve-se o tempo estimado de usinagem de 13 minutos. 
Observou-se que mesmo não tendo diminuído as medidas para retirar os defeitos de fundição não foi possível remover todas as falhas do material.
5. ANÁLISE DOS RESULTADOS
Pelo material fundido não estar em condições favoráveis à peça, não foi possível o mesmo ficar nas dimensões do desenho técnico, aumentando o tempo de usinagem.
Observou-se que os tempos de posicionamento e preparação da maquina consomem uma porcentagem considerável da execução da peça.
Comparando o tempo de usinagem real e calculado, notou-se uma considerável diferença. Essa diferença deve-se a diversos fatores tais como uma aproximação mais lenta da ferramenta, operações executadas com o avanço manual (faceamentos, usinagem do cone e furo de centro), explicação do técnico etc. Esse é um dos motivos pelo qual os tornos CNC estão sendo mais utilizados na indústria, além da repetitividade e velocidade, pode-se aproximar os tempos previstos do tempo real.
6. RESPOSTAS ÀS QUESTÕES DO ROTEIRO DA AULA PRÁTICA
6.1 Descreva a operação de sangramento axial. Fazer desenho (croqui).
	O sangramento axial consiste na obtenção de um canal circular na face da peça, perpendicular ao eixo principal de rotação da máquina. Para a realização deste procedimento, faz-se necessário que a peça seja fixada na placa do torno de maneira a evitar que a peça vibre ou trepide, reduzindo assim a possibilidade de quebra da ferramenta de corte.
	A ferramenta de corte é denominada bedame e esta realiza o corte do material perpendicularmente ao eixo de simetria da peça, sentido de fora para dentro. Inicialmente, o bedame é fixado no cabeçote porta ferramentas do torno e, na sequencia, aproxima-se o mesmo da face da peça a receber sofrer o sangramento.
	No quadro abaixo, é apresentado um croqui da operação de sangramento axial:
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
6.2 Explique como se faz para obter várias rotações e avanços em um torno.
	Para se obter as rotações e avanços em um torno é necessário que sejam feitas as combinações adequadas das alavancas presentes no cabeçote fixo do mesmo, que possui eixos árvores acionados por redutores de velocidade.
	Para cada modelo de torno, existem tabelas que apresentam relação com o tipo de material e diâmetro da peça e indicam as combinações das alavancas que resultam no RPM e no avanço adequado.
6.3 Quando são usadas as lunetas? Quantos tipos de lunetas existem a disposição para operações de torneamento?
	As lunetas tem como finalidade fazer a função de mancal para peças de grande comprimento e finas que, sem esse tipo de suporte adicional, sofreriam vibrações e esforço de flexão, devido ao grande vão entre os pontos.
	Existem dois tipos de lunetas: a fixa e a móvel.
	A luneta fixa deve ser presa no barramento e apresenta três ponteiras reguláveis por parafusos. A região da peça que nela se apoia deve estar previamente torneada. Caso não seja possível um torneamento prévio da peça, faz-se necessário que o apoio seja lubrificado.
	Já a luneta móvel geralmente conta com duas ponteiras e é fixada no carro do torno. A luneta móvel tem a função de apoiar a peça durante todo o avanço da ferramenta (VIEIRA, s/d).
6.4 Para que serve a placa de 04 castanhas?
	
	A placa de 04 castanhas tem como finalidade fixar peças cilíndricas para tornear excêntricos e, também, para fixar peças de geometria quadrada.
	
7. CONCLUSÃO
	Com a realização da prática de torneamento pode-se concluir que foi possível adquirir conhecimento sobre as operações que envolvem este processo, bem como sobre os principais componentes de um torno convencional.
	A partir da explanação feita pelo técnico, observou-se todos os procedimentos que compõem o processo do torneamento de uma peça, como a obtenção dos movimentos e as velocidades de avanço e de corte recomendadas, trocas de engrenamento e a utilização de fluido refrigerante.
	Ainda, foi possível observar que o torno é composto por uma caixa de engrenagens, onde são controladas as diversas faixas de rotação do eixo árvore por meio de tabelas, sendo assim restritas a algumas rotações.
	Também se pôde entender as aplicações dos diferentes tipos de placas e que com o torno é possível fazer diversas operações com muitos tipos de ferramenta como desbaste, faceamento, furação, rosqueamento, recartilhamento, sangramento e torneamento de peças longas com o auxílio de lunetas.
	
8. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
COSTA, E. S.; SANTOS, D. J. Processos de usinagem. Centro Federal De Educação Tecnológica de Minas Gerais - Unidade de Ensino Descentralizada de Divinópolis Curso Técnico em Eletromecânica, 2006. Disponível em: <http://www .ppgel.ufsj.edu.br/uaisoccer/downloads/1272064850.pdf> Acesso em 17 de Agosto de 2014
NOVAE, R.; ZIELDAS. S. Apostila Senai – Mecânico de Usinagem em Máquinas convencionais. Tecnologia Aplicada 1 e 2. 
SILVA, G. P. Prática de usinagem – torneamento. Instituro Federal Sul-rio-grandense. Disponível em: <http://www2.pelotas.ifsul.edu.br/gladimir/Apostida%20de%20torneamento.pdf> Acesso em 17 de Agosto de 2014
VIEIRA, J. M. Torneamento. Disponível em: <http://professores.chapeco.ifsc.edu.br/renato/file s/2014/02/Apostila-de-Torneamento.pdf> Acesso em 17 de Agosto de 2014
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