Processos de Fabricação Mecânica I Aulas 1, 2, 3 e 4

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ELETROMECÂNICA
PROCESSOS DE FABRICAÇÃO INDUSTRIAL I
Aulas 01, 02, 03 e 04
Prof. : Eng. Me. Fausto Filipe Teixeira de Toledo
Marabá - 2015
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HISTÓRICO
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PROCESSOS DE FABRICAÇÃO INDUSTRIAL
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TIPOS DE PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
	Todos os equipamentos e máquinas que utilizamos são compostos por uma série de elementos (peças), e para que estas, por sua vez, possam exercer adequadamente a função para a qual foram fabricadas, e consequentemente tenhamos uma máquina eficiente, é necessário que tais elementos possuam exatidão em suas medidas, forma e um acabamento superficial adequado.
	Essas peças podem ser fabricadas por basicamente dois tipos de processso:
Sem a produção de cavaco, como em processos metalúrgicos, na fundição, laminação, trefilação, entre outros.
Com a produção de cavaco, o caracterizam os processos de usinagem.
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TIPOS DE PROCESSOS DE FABRICAÇÃO
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CARACTERÍSTICAS DO PROCESSO COM RETIRADA DE CAVACO (USINAGEM)
Utilização de ferramenta de corte.
Remoção de material da peça trabalhada na forma de cavaco.
Cavaco obtido apresenta forma irregular.
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CARACTERÍSTICAS DO PROCESSO COM RETIRADA DE CAVACO (USINAGEM)
	Classificação quanto ao tipo de ferramenta de corte:
Ferramenta de corte com geometria definida.
 Ex.: Torneamento, furação, fresagem, etc.
Ferramentas de corte sem geometria definida.
 Ex.: Retificação, Brunimento, entre outros.
Obs.: Há ainda a classificação com relação a finalidade do corte.
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CARACTERÍSTICAS DO PROCESSO COM RETIRADA DE CAVACO (USINAGEM)
Usinagem: Operação que confere a peça forma, dimensão, acabamento, ou qualquer combinação desses três, através da remoção de material na forma de cavaco.
 Ou ainda, qualquer processo de fabricação onde ocorre a remoção de material de uma peça “bruta”, na forma de cavaco, para se chegar a uma peça diferente da inicial.
Cavaco: Porção de material retirado pela ferramenta, que se caracteriza por apresentar forma irregular.
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SERRAS
	O serramento é um processo mecânico de usinagem destinado ao seccionamento ou recorte com auxílio de ferramentas multicortantes de pequena espessura. 
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SERRAS
Serramento: (a) alternativo; (b) Continuo; (c) Circular.
(b)
(a)
(c)
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SERRAS
Regra para melhor utilização:
	Existem diversas regras que devem ser obedecidas para obter o máximo aproveitamento das serras. A regra mais importante diz que se deve ter pelo menos 3 dentes em contato com a peça em sua parte mais fina. Desta forma, para se serrar chapas, tubos e perfis devem-se utilizar uma serra com dentes pequenos.
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SERRAS
Regra para melhor utilização:
Utilizar serras com dentes menores para materiais mais duros;
Utilizar serras com dentes maiores para serrar materiais mais moles (proporciona melhor saída do cavaco);
Obs.: Dentes muito pequenos para serrar seções muito grandes atrasa o trabalho por dificultar a saída do cavaco, por tanto, mesmo se o material for duro, não necessariamente a serra com os menores dentes disponível é a correta.
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SERRAS
Passos para a realização da serragem:
Marcação das dimensões no material a ser cortado. No caso de corte de contornos internos ou externos, há necessidade de traçagem.
2. Fixação de peça na morsa se for o caso.
3. Seleção da lâmina de serra de acordo com o material e sua espessura.
4. Fixação da lâmina na arco (manual) ou na máquina, observando o sentido dos dentes de acordo com o avanço do corte.
5. Regulagem da máquina se for o caso.
6. Serramento. 
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SERRAS
Serramento:
	Se o serramento for manual, manter o ritmo (aproximadamente 60 golpes por minuto) e a pressão (feita apenas durante o avanço da serra). Usar a serra em todo o seu comprimento, movimentando somente os braços. Ao final da operação, diminuir a velocidade e a pressão sobre a serra para evitar acidentes. Essa recomendação é válida também para as máquinas de corte vertical.
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SERRAS
Problemas com a serra e suas possíveis causas:
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SERRAS
Serra alternativa com avanço mecânico
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SERRAS
Serra alternativa com avanço mecânico
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SERRAS
Serra alternativa com avanço hidráulico
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SERRAS
Características gerais das serras alternativas (Mecânica e Hidráulica)
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SERRAS
Serra fita vertical
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SERRAS
Serra fita horizontal
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SERRAS
Serra fita horizontal
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TORNO
	O Torno mecânico é considerado como a máquina ferramenta fundamental, é a mais antiga e mais importante das máquinas ferramentas assim como, provavelmente, é aquela com maior versatilidade no que diz respeito ao número de operações que pode realizar. A partir do torno mecânico, foram desenvolvidas praticamente todas as outras máquinas ferramentas, sua utilização é fundamental na grande maioria das tarefas de reparo e manutenção assim como é utilizado para produção de peças em escala industrial.
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TORNO
	O torneamento é o processo de fabricação que trabalha peças cilíndricas através do movimento de rotação da mesma entorno de seu próprio eixo.
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TORNO
	Fatores a serem considerados antes de se determinar se a peça deve sofrer torneamanto:
Usinabilidade
Dimensões da peça
Ferramenta de corte
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TORNO
	Problemas decorrentes de uma má usinabilidade do material a ser trabalhado:
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TORNO
	Para que seja realizado o torneamento é necessário que sejam realizados três movimentos.
Movimento de corte: Movimento principal, de rotação, desenvolvido pela peça; 
Movimento de avanço: Movimento que desloca a ferramenta ao longo da superfície da peça;
Movimento de penetração: Movimento que determina a profundidade de corte ao empurrar a ferramenta para dentro da peça.
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TORNO
Principais processos realizados no torno:
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TORNO
Considerações sobre torneamento cilíndrico externo.
Relação (L/D) Comprimento/diâmetro
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TORNO
Considerações sobre torneamento cilíndrico interno.
Refrigeração
Vibrações
Visualização do processo
Saída dos cavacos
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TORNO
Tipos de torno:
Torno mecânico universal
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TORNO
Tipos de torno:
Torno mecânico universal
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TORNO
Tipos de torno:
Torno mecânico vertical
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TORNO
Tipos de torno:
Torno revólver
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TORNO
Tipos de torno:
Torno copiador
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TORNO
Tipos de torno:
Torno automático
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TORNO
Tipos de torno:
Torno com comando numérico computadorizado (CNC)
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TORNO
Tipos de torno:
Torno com comando numérico computadorizado (CNC)
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TORNO
Critérios para a seleção do torno mais adequado;
Complexidade geométrica;
Material da peça;
Tamanho do lote;
Prazo para do lote;
Ferramentas necessárias;
Relação L/D;
Grau de desbalanceamento;
Número de operações;
Dispositivos e acessórios;
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TORNO
Componentes básicos do torno mecânico
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TORNO
Componentes básicos do torno mecânico
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TORNO
Componentes básicos do torno mecânico
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TORNO
Componentes básicos do torno mecânico
Grande carro
Vara e fuso
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TORNO
Componentes básicos do torno mecânico
Cabeçote móvel
Carro transversal e carro superior
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TORNO
Componentes básicos
do torno mecânico
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TORNO
Componentes básicos do torno mecânico
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TORNO
Componentes básicos do torno mecânico
Placa universal
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TORNO
Componentes básicos do torno mecânico
Placa com castanhas independentes
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TORNO
Componentes básicos do torno mecânico
Utilização de relógio comparador para centralizar peça.
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TORNO
Componentes básicos do torno mecânico
Forma de utilização da placa universal:
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TORNO
Componentes básicos do torno mecânico
Placa de arrasto
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TORNO
Componentes básicos do torno mecânico
Placa de arrasto
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TORNO
Componentes básicos do torno mecânico
Placa lisa
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TORNO
Componentes básicos do torno mecânico
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TORNO
Componentes básicos do torno mecânico
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TORNO
Componentes básicos do torno mecânico
Luneta fixa
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TORNO
Componentes básicos do torno mecânico
Luneta móvel
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TORNO
Componentes básicos do torno mecânico
Mandril de aperto com chave
Mandril de aperto rápido
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TORNO
Cuidados com a fixação da peça a ser usinada
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TORNO
Operações de torneamento
Faceamento:
	É uma operação executada com frequência, tendo o objetivo de deixar a peça com superfície plana perpendicular ao eixo principal do torno. Pode ser executada de duas maneiras: Com o avanço transversal da ferramenta da periferia da peça para o centro como também do centro para a periferia, sendo necessária uma ferramenta adequada para cada caso. 
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TORNO
Operações de torneamento
Torneamento cilíndrico:
	É a operação realizada com maior frequência, pode ser executado o torneamento externo e interno. Basicamente é descrito como sendo o deslocamento longitudinal da ferramenta presa no carro, enquanto a peça faz o movimento de rotação. O torneamento pode ser executado com a peça em balanço, entre placa e ponta, entre pontas e com placa e luneta.
Torneamento cilíndrico externo e interno.
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TORNO
Operações de torneamento
Torneamento cilíndrico:
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TORNO
Operações de torneamento
Torneamento cilíndrico:
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TORNO
Operações de torneamento
Torneamento cilíndrico:
Se a ponta da ferramenta fica acima do centro da peça, o ângulo F torna-se menor e produz assim um atrito maior entre a face livre (superfície de incidência) e a superfície de corte. 
 
Se a ferramenta de corte fica abaixo do centro da peça, a aresta cortante tem maior penetração, a ferramenta fica forçada, o metal é arrancado, e o cavaco tem saída difícil. 
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TORNO
Operações de torneamento
Posicionamento da ferramenta de corte no torneamento cilíndrico externo e faceamento:
A ferramenta de desbastar deve ficar perpendicular ao eixo da rotação da peça. 
A ferramenta de facear deve ficar obliquamente em relação ao eixo de rotação da peça. Sendo o ângulo formado entre o eixo da peça e o eixo da ferramenta, pouco inferior a 90º. 
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TORNO
Operações de torneamento
Acabamento:
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TORNO
Operações de torneamento
Sangramento:
Obs.: Se o esforço durante o processo de sangramento for muito grande, pode ser feito o alargamento do canal, deslocando-se ligeiramente a ferramenta no sentido lateral, utilizando a manivela do carro principal, facilitando a penetração do bedame.
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TORNO
Operações de torneamento
Recartilhar:
	É uma operação que consiste basicamente em imprimir sulcos e estrias geralmente paralelos ou cruzados em superfícies cilíndricas através de uma ferramenta denominada Recartilha. Esta operação tem como objetivo tornar as superfícies ásperas ou rugosas de peças que necessitam maior aderência manual, permitindo maior firmeza quando manuseadas. A ferramenta consiste de um suporte com um ou mais roletes de aço temperado onde estão impressos estrias de variados desenhos que deveram ser estampadas nas peças.
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TORNO
Operações de torneamento
Recartilhar:
Obs.: Nesta operação é necessário verificar: velocidade periférica, passo do rolete e refrigeração em tabela apropriada, para melhor acabamento e aparência do Recartilhado. Pode tomar como base os dados: Velocidade Periférica, 6m/min (Materiais duros), 8 a 10m/min (Materiais moles). Avanço, 1/5 do passo do rolete. 
Recartilha
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TORNO
Operações de torneamento
Regulagem do torno:
	O movimento de rotação descrito pelo material a ser usinado, associado ao movimento automático desenvolvido pela ferramenta de corte são itens fundamentais na preparação ou regulagem do torno mecânico. 
 
a) Rotação de trabalho (Movimento de corte) - O resultado final das operações realizadas depende fundamentalmente do nível de rotação selecionado. 
 
	Para a seleção adequada do nível de rotação a ser utilizada em determinada tarefa de tornearia, vários fatores devem ser considerados, os principais são: 
• Tipo de material a ser usinado ou trabalhado; 
• Dimensões do material a ser usinado; 
• Natureza do material da ferramenta de corte. 
• Fase da operação de usinagem. 
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TORNO
Operações de torneamento
Regulagem do torno:
1 - Natureza do material a ser usinado: 
Material duro – Utilize baixa rotação 
Material de baixa dureza – Utilize rotação mais elevada 
 
2 – Dimensões da peça usinada: 
Peças de grande diâmetro devem ser usinadas em baixa rotação 
3 – Natureza do material da ferramenta de corte: 
As ferramentas de metal duro sempre utilizam rotações mais elevadas que as ferramentas de aço rápido.
 
4 – Fase da operação: 
A fase inicial da operação, conhecida como desbaste, deve ser realizada em rotação mais baixa do que a utilizada na fase final que é denominada de acabamento.
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TORNO
Operações de torneamento
3 – Natureza do material da ferramenta de corte
Aço-rápido:
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TORNO
Operações de torneamento
3 – Natureza do material da ferramenta de corte
Metal duro:
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TORNO
Operações de torneamento
3 – Natureza do material da ferramenta de corte
Metal duro:
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TORNO
Operações de torneamento
3 – Natureza do material da ferramenta de corte
Metal duro:
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TORNO
Operações de torneamento
3 – Natureza do material da ferramenta de corte
Cerâmicas:
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TORNO
Operações de torneamento
3 – Natureza do material da ferramenta de corte
Cerâmicas:
Ferramentas de cerâmica: (a) cerâmica branca; (b) CERMET.
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TORNO
Operações de torneamento
3 – Natureza do material da ferramenta de corte
Diamantes:
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TORNO
Operações de torneamento
3 – Natureza do material da ferramenta de corte
CBN:
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TORNO
Operações de torneamento
Regulagem do torno
Afiar corretamente a ferramenta de corte é uma etapa de extrema importância, pois, a qualidade final da usinagem depende fundamentalmente da afiação da ferramenta. 
 
Para cada operação específica a ser realizada no torno mecânico existe uma forma determinada de ferramenta de corte. Desta forma, afiar uma ferramenta é transformar a forma original do material da ferramenta através da criação de planos e arestas (encontro de planos) que seguem uma sequência lógica de execução, dando origem a uma forma final que é mais adequada para realizar a operação de usinagem desejada. 
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TORNO
Operações de
torneamento
Regulagem do torno: Tabela com valores para corte (m/min) e de avanço (mm/rot)
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TORNO
Operações de torneamento
Regulagem do torno
Fórmula aproximada:
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TORNO
Operações de torneamento
Regulagem do torno
Fórmula completa:
n: rpm a ser colocado no torno (rotações por minuto)
Vc: Velocidade de corte (tabelada m/min);
1000: constante utilizada para conversão de unidades;
d: diâmetro (mm);
π: 3,14 (constante).
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TORNO
Operações de torneamento
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TORNO
Exercícios sobre rpm:
 
 
 
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TORNO
Operações de torneamento
Regulagem do torno
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TORNO
Operações de torneamento
Regulagem do torno
Profundidade de corte: A profundidade de corte, esquematizada na figura abaixo como Pc, representa a medida na qual a ferramenta de corte é aprofundada no material. 
Avanço, rpm e profundidade de corte
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TORNO
Operações de torneamento
Regulagem do torno
Anel graduado: Uma das formas de obter o deslocamento (aproximação ou penetração) de precisão dos carros e das mesas de máquinas operatrizes convencionais — como plainas, tornos, fresadoras e retificadoras — é utilizar o anel graduado.
Anel graduado do carro transversal
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TORNO
Operações de torneamento
Regulagem do torno
Anel graduado
	Essa operação é necessária sempre que o trabalho exigir que a ferramenta ou a mesa seja deslocada com precisão. Os anéis graduados, como o nome já diz, são construídos com graduações, que são divisões proporcionais ao passo do fuso, ou seja, à distância entre filetes consecutivos da rosca desse fuso. Isso significa que, quando se dá uma volta completa no anel graduado, o carro da máquina é deslocado a uma distância igual ao passo do fuso.
Anel graduado de mesa de plaina.
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TORNO
Operações de torneamento
Regulagem do torno
Anel graduado
Cálculo do anel graduado:
A: Aproximação ou deslocamento, ou ainda no caso do movimento do carro transversal do torno, penetração (mm);
pf: Passo do fuso (mm);
n°div.: Número de divisões do anel graduado.
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TORNO
Operações de torneamento
Regulagem do torno
Anel graduado
Cálculo do anel graduado:
Deseja-se determinar o quanto do anel graduado avançar para que se obtenha uma penetração, da ferramenta do torno mecânico, de 4 mm. Sabe-se que o passo do fuso do anel graduado do carro transversal do torno é de 5 mm e que o anel graduado possui ao todo 250 divisões.
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TORNO
Operações de torneamento
Regulagem do torno
Anel graduado
Cálculo do anel graduado:
Resolução:
Determinar qual o valor da aproximação (A) para cada divisão do anel graduado, utilizando a fórmula:
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TORNO
Operações de torneamento
Regulagem do torno
Anel graduado
Cálculo do anel graduado:
Resolução:
Com o valor da aproximação, para cada divisão, obtido, basta que agora se divida a aproximação desejada (4 mm) por esse valor:
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TORNO
Operações de torneamento
Regulagem do torno
Anel graduado
Cálculo do anel graduado:
Penetração requerida maior que o passo do fuso:
Agora deseja-se desbastas uma peça penetrando-se 21 mm, tendo o fuso uma passo de 5 mm e o anel graduado é composto por 250 divisões.
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TORNO
Operações de torneamento
Regulagem do torno
Anel graduado
Cálculo do anel graduado:
A penetração requerida deve ser encontrada:
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TORNO
Operações de torneamento
Regulagem do torno
Anel graduado
Cálculo do anel graduado:
A penetração requerida deve ser encontrada:
Para se obter todos os dados necessários, primeiro deve determinar o quanto se quer aproximar da peça pela fórmula da penetração.
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TORNO
Operações de torneamento
Regulagem do torno
Anel graduado
Cálculo do anel graduado:
A penetração requerida deve ser encontrada:
pn: Penetração da ferramenta na peça (mm);
D: Diâmetro maior, ou inicial, antes da peça ser usinada (mm);
d: Diâmetro menor, ou o que se deseja obter após a usinagem.
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TORNO
Operações de torneamento
Regulagem do torno
Anel graduado
Cálculo do anel graduado:
Com a penetração requerida já encontrada:
Em seguida, com o valor da penetração requerida em mãos, o procedimento de resolução é o mesmo dos casos anteriores, onde o próximo passo é encontrar a aproximação (A) para cada divisão do anel.
Por fim é realizada a divisão do valor da penetração requerida pelo valor de cada divisão do anel graduado.
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TORNO
Operações de torneamento
Lubrificação e refrigeração
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TORNO
Operações de torneamento
Lubrificação e refrigeração
	Não há um consenso em relação a melhor direção para se aplicar o fluido lubrirrefrigerante.
Possíveis direções de aplicação do fluido lubrirrefrigerante
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TORNO
Operações de torneamento
Lubrificação e refrigeração
Possíveis direções de aplicação do fluido lubrirrefrigerante
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TORNO
Operações de torneamento
Lubrificação e refrigeração
	A direção B se justifica quando o fluido é aplicado na interface ferramenta/cavaco sob elevada preção, já que a aplicação se dá no sentido contrário ao do movimento do cavaco.
Possíveis direções de aplicação do fluido lubrirrefrigerante
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TORNO
Operações de torneamento
Lubrificação e refrigeração
Possíveis direções de aplicação do fluido lubrirrefrigerante
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TORNO
Operações de torneamento
Lubrificação e refrigeração
	A direção D leva em conta os canais internos de lubrificação, com a principal vantagem de atuar diretamente no local de corte, região esta difícil de ser atingida. É indicada para operações de furação (em especial a furação profunda), torneamento, fresamento, roscamento e escareamento e para máquinas com troca automática de ferramentas, em que se dispensa a intervenção manual no alinhamento de bocais. No entato, exige envestimentos em máquinas e ferramentas que possibilitam esse o fluxo nessa direção.
Possíveis direções de aplicação do fluido lubrirrefrigerante
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TORNO
Operações de torneamento
Lubrificação e refrigeração
	
Exemplo de lubrificação em torneamento cilíndrico externo
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TORNO
Operações de torneamento
Lubrificação e refrigeração
	
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TORNO
Operações de torneamento
Lubrificação e refrigeração
Critérios de lubrificação em função da velocidade corte:
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TORNO
Operações de torneamento
Lubrificação e refrigeração
Lado negativo do uso de lubrirrefrigerantes:	
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TORNO
Operações de torneamento
Lubrificação e refrigeração
Lubrificação MQF (Mínima Quantidade de 
Fluido):	
Processo de furação com lubrificação normal; 
(b) Processo de furação com lubrificação MQF.
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TORNO
Operações de torneamento
Lubrificação e refrigeração
Usinagem a seco
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TORNO
Operações de torneamento
Cavacos
Tipos e formas de cavaco
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TORNO
Operações de torneamento
Cavacos
Tipos e formas de cavaco
Os quatro principais tipos de cavaco com relação a tensão e a deformação, são:
Contínuo
Lamelar
Cisalhado
Arrancado
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TORNO
Operações de torneamento
Cavacos
Tipos e formas de cavaco
Contínuo:
 Sua formação é favorecida pela utilização de: ângulo de saída grande, avanço pequeno (pequena espessura de cavaco), velocidade de corte alta, ferramenta afiada, lubrirrefrigerante
eficiente e máquina rígida.
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TORNO
Operações de torneamento
Cavacos
Tipos e formas de cavaco
Lamelar:
 Pode ocorrer tanto quando se tem grandes avanços quanto para altas velocidades de corte.
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TORNO
Operações de torneamento
Cavacos
Tipos e formas de cavaco
Cisalhado:
 O cavaco cisalhado (ou cavaco parcialmente contínuo), a formação é descontínua, pois a força de corte cresce progressivamente com a deformação do material até seu encruamento acentuado, rompimento e fragmentação, quando a força cai bruscamente e a aresta cortante reinicia o processo de deformação, repetindo-se o ciclo. A qualidade da superfície usinada passa a ser inferior e há uma tendência de se ter vibrações.
 Em geral apresenta uma fita contínua devido aos efeitos da pressão e da temperatura, que soldam por fricção os fragmentos. A diferença aparente do cavaco cisalhado para o contínuo é que o cisalhado apresentar serrilhado nas bordas. Pode ocorres com velocidades de corte extremamente baixas.
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TORNO
Operações de torneamento
Cavacos
Tipos e formas de cavaco
Arrancando:
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TORNO
Operações de torneamento
Cavacos
Tipos e formas de cavaco
Classificação dos cavacos quando a forma:
Fita
Helicoidal
Espiral
Lascas ou pedaços
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TORNO
Operações de torneamento
Cavacos
Tipos e formas de cavaco
Problemas com cavacos longos e em forma de fita:
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TORNO
Operações de torneamento
Cavacos
Tipos e formas de cavaco
Problemas com cavacos longos e em forma de fita:
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TORNO
Operações de torneamento
Cavacos
Tipos e formas de cavaco
Influência do material da peça
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Micro usinagem:
Usinagem realizada para a fabricação de peças constituintes de micro sistemas (micro máquinas). Exige a utilização de ferramentas especiais, em tamanho reduzido, que geralmente são fabricadas em metal duro ou aço rápido.
Furação em micro usinagem
Torneamento cilíndrico externo em micro usinagem
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REFERÊNCIAS:
Pauli e Uliana; Mecânica - Utilização de equipamentos mecânicos; SENAI, 1996.
Prof. André João de Souza; Processo de fabricação por usinagem - parte 1; UFRGS, 2011.
Prof. Pedro Paulo Ribeiro; Torneamento; UFPA, 2013.
Mineração Rio do Norte; Noções de usinagem.
CORREIA MOTA; Usinagem - Fabricação Mecânica; IF Ceará.
Processos de fabricação industrial I, Apostila; ETVC, 2015.