TEORIA MODULO 1 PFM

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I - USINAGEM 
Introdução 
Usinagem é um processo de fabricação mecânica onde a peça acabada é obtida 
através da retirada de cavacos (aparas de metal) de uma peça bruta, através de 
ferramentas adequadas. 
A usinagem confere à peça uma precisão dimensional e um acabamento superficial 
que não podem ser obtidos por nenhum outro processo de fabricação. 
É claro, entretanto, que quanto maior o grau de precisão exigido no acabamento, mais 
sofisticado se torna o processo de usinagem e, portanto, com maiores custos. 
É possível executare a retirada de cavacos através de trabalho manual (limagem, 
serragem, etc) ou por meio de trabalho mecânico executado através de máquinas que 
usam ferramentas apropriadas para a execução de cada etapa do processo de 
fabricação de uma peça. Essas máquinas são conhecidas como "Máquinas 
operatrizes" ou "Máquinas-ferramentas" e podemos destacar como principais as 
seguintes: tornos, fresas, furadeiras e retíficas. 
 
Operação de torneamento. 
Operações de torneamento são aquelas executadas através das máquinas operatrizes 
denominadas "tornos mecânicos", nos quais a retirada de cavaco da peça é executada 
por uma ou mais ferramentas que possuem o movimento de avanço e translação, 
enquanto a peça que se trabalha tem o movimento de rotação. 
 
Movimentos para obtenção de uma peça no torno. 
Devido à variedade de peças que são torneadas, bem como das Operações que são 
executadas, existe uma diversidade bastante grande de tipos e tamanhos de tornos 
disponíveis no mercado. Como principais tipos poderíamos citar: horizontal ou 
universal, de placa, vertical, revólver, copiador, automático, automático com CNC e 
especiais. 
O movimento de rotação da peça a trabalhar designa-se como movimento principal de 
corte. 
O movimento longitudinal da ferramenta que causa a retirada progressiva e uniforme 
do cavaco é conhecido pelo nome de avanço. 
A ferramenta é graduada para uma determinada profundidade ou espessura de 
cavaco. Este movimento é chamado de penetração. 
 
Partes principais do torno mecânico universal 
Cabeçote fixo 
No cabeçote fixo está montada a árvore principal ou de trabalho, por meio da qual a 
peça recebe o movimento de rotação. Esta árvore gira apoiada em mancais (de 
escorregamento ou de rolamento) e é feita dos melhores aços. A maioria das vezes, é 
uma árvore furada através da qual se pode, por exemplo, passar uma barra que será 
trabalhada no torno. 
As partes da árvore que se apóiam nos mancais são temperadas e retificadas.A árvore 
deve girar nos mancais sem folga. Caso exista folga, aparecerão marcas indesejáveis 
deixadas pela ferramenta na peça, como conseqüência da vibração transmitida pela 
árvore. Além disso, as peças com forma de corpos de revolução podem não ficar 
perfeitamente redondas. A ponta externa da árvore está dotada duma rosca que serve 
para fixação de dispositivos. 
A árvore principal recebe o seu acionamento através da caixa de velocidades principal, 
a qual pode trabalhar através de um cone de polias ou através de engrenagem. 
 
Caixa de mecanismos de avanço (Caixa Norton) 
Para que a ferramenta sofra um movimento de avanço, é necessário o deslocamento 
longitudinal do carro principal do torno. Isto pode se dar através de comando manual 
ou automático. O comando automático acontece com o acoplamento de mecanismos 
do carro à vara ou ao fuso que estão animados de movimento circular (vide desenho 
de conjunto do torno universal). 
Os movimentos circulares da vara e do fuso são obtidos através da caixa de 
mecanismos de avanço a qual, por sua vez, obtém sua força motora por intermédio da 
caixa de velocidades principal. 
A caixa de mecanismos mais conhecida é a "caixa Norton". 
Mecanismo de inversão do sentido de rotação da vara e do fuso. 
A fim de que o carro principal do torno possa deslocar, tanto da esquerda para a 
direita, como em sentido inverso, é necessário que o fuso e a vara possuam um 
mecanismo de reversão de rotações acoplado à caixa de avanços. 
 
O carro e seus mecanismos 
O carro que se apóia sobre o barramento do torno é chamado de carro principal ou 
longitudinal. Ele oferece apoio à ferramenta e proporciona os movimentos de avanço e 
penetração. 
Além do carro longitudinal, que se apóia sobre o barramento, e ao qual está ligado o 
avental, que é atravessado pelo fuso e pela vara; existem, também, o carro 
transversal, sobre o qual está montado o limbo graduado; e o carro superior, onde 
estão montados a espera e o porta-ferramentas. Os carros devem mover-se nas guias 
respectivas sem folga alguma. 
Os carros longitudinal e transversal podem ser deslocados através de comando 
manual ou por meio do fuso ou da vara acionados pela caixa de avanços. 
 
Avental 
O mecanismo de engrenagens incorporado no avental do carro longitudinal tem a 
missão de transformar o movimento de rotação do fuso ou da vara em movimento 
longitudinal ou transversal, além de permitir estes movimentos através de manivelas 
externas. 
Embora o carro possa avançar por meio do fuso, isto só deve ser feito para execução 
de rosca, para evitar-se desgaste e perda de precisão. 
 
Cabeçote móvel 
A base e o corpo do cabeçote são fixos às guias do barramento por um parafuso de 
fixação. Com esse parafuso frouxo, o cabeçote pode mover nos dois sentidos ao longo 
do barramento e ser fixado na posição desejada. Soltando-se outro parafuso, situado 
geralmente na parte de trás do cabeçote, o corpo do cabeçote pode ter um pequeno 
deslocamento transversal ao barramento. Isso permite a usinagem de peças com 
pequena conicidade. 
 
Barramento 
O barramento suporta todas as partes principais do torno. É sobre ele que se 
deslocam o carro longitudinal e o cabeçote móvel.As guias prismáticas em "V" tem 
sido as mais utilizadas, pois são as mais precisas e que resistem melhor. 
O cabeçote móvel é montado sobre as guias interiores e o carro principal é montado 
nas guias externas. 
 
 Placas: 
Placa de arrasto 
 É uma placa simples, provida de rasgo no qual é introduzida o grampo "cavalinho", 
que torna a peça solidária à arvore de trabalho, transmitindo seu movimento de 
rotação. 
 
Placa lisa 
A placa lisa fornece uma superfície plana, para apoio de peças de formatos 
irregulares. A placa lisa tem várias ranhuras que permitem a utilização de parafusos 
para fixar a peça. 
Placa de castanhas independentes 
Este tipo de placa permite fixar firmemente peças de qualquer forma e centrar com 
precisão qualquer ponto da peça. 
 As castanhas podem ser retiradas e colocadas em posição inversa, permitindo centrar 
pela parte interna peças com furos. 
Placa universal 
Neste tipo, as castanhas movem-se simultaneamente pela ação de chave introduzida 
em um dos furos existentes. 
 Estas placas servem para fixar peças de seção circular ou poligonal regular, podendo 
centrar a peça com uma excentricidade de 0,07 mm. Ela é comumente usada para o 
torneamento de peças curtas que, seguras por ela, dispensam o uso da contra ponta 
do cabeçote móvel. Elas são equipadas com dois jogos de castanhas, um para 
prender a peça por fora e o outro por dentro. 
 
Ferramentas para o torneamento 
Para um bom torneamento é necessário que se tenha a ferramenta com o formato 
apropriado, feita do material adequado, com o gume de corte afiado e bem apoiada 
para evitar-se vibrações. 
Materiais mais usados para a confecção de ferramentas: 
Aço ferramenta ao carbono (0,5 a 1,5% C). 
A uma temperatura de 250 ºC já perde sua dureza, o que o torna proibitivo para 
grandes velocidades de corte. (V < 25m/min). 
Aço ferramenta ligado. 
Contém além do carbono, tungstênio, vanádio, cromo, molibdênio,etc. É conhecido 
por aço rápido, possuindo alta resistência ao desgaste e perdendo sua dureza 
somente a 600ºC. É de alto custo e, normalmente, somente a parte cortante da 
ferramenta é feita desse aço ("bit") ou "pastilha", que pode ser montada ou soldada em 
um cabo. 
Metais duros ou carbonetos sinterizados. 
Os componentes principais são o tungstênio e o cobalto, podendo também estar 
presentes o titânio, o tântalo e o nióbio. 
 O metal duro também é de custo elevado sendo, portanto, produzido em pastilhas 
que, montadas a um cabo (soldadas ou aparafusadas), podem trabalhar em 
temperaturas de até 900ºC, em altas velocidades de corte, dando um ótimo 
acabamento à superfície torneada. 
Diamantes 
São muito duros e resistentes ao desgaste. São utilizados para trabalhos de alta 
precisão em máquinas especiais. 
Materiais cerâmicos 
Possuem alta dureza e são também produzidos em forma de pastilhas, sendo usados 
para o torneamento de metais bastante duros, tais como o ferro fundido, em altas 
velocidades de corte. Mantém a dureza em temperaturas de até 1600ºC. 
 
Ângulos e arestas da ferramenta 
A forma fundamental de todas as ferramentas para retirada de cavaco é a cunha. 
 Por gume ou corte, designa-se a linha de interseção das faces da cunha. 
g = gume principal (aresta principal) 
h = gume secundário (aresta secundária) 
A função do ângulo de incidência (α) é evitar o atrito entre a peça e o flanco da 
ferramenta e permitir que o gume penetre no material e corte livremente. Quando este 
ângulo não é grande o suficiente, a ferramenta perde o corte rapidamente é há um 
sobre-aquecimento da mesma devido ao atrito com a peça. 
 Ângulo de cunha (β) 
A função do ângulo de cunha é prover a ferramenta de resistência mecânica suficiente 
para resistir ao momento dado pela rotação da peça, sem se deformar ou romper. 
Angulo de saída do cavaco 
 (γ) 
Sua função é facilitar a saída do cavaco. É muito importante, influindo na força e na 
potência necessárias ao corte, no acabamento obtido e no calor gerado. 
Quebra-cavacos 
Os cavacos contínuos formados na usinagem de materiais de alta ductilidade 
apresentam os seguintes problemas: 
a) São afiados e quentes, podendo ferir o operador. 
b) No caso de serem empregadas máquinas de alta velocidade,em pouco tempo o 
cavaco estará ocupando todo espaço disponível, inclusive podendo interferir na 
usinagem. 
Há, portanto, necessidade das ferramentas serem equipadas com quebra-cavacos. 
 A função destes é quebrar os cavacos em pequenos pedaços através de seu 
dobramento até que o limite de ruptura do material seja atingido. 
 Uma das formas de se obter isto é empregando um ângulo negativo de saída na 
ferramenta, a outra consiste de um rebaixo no topo da ferramenta, conforme figura 
acima. No caso de pastilhas fixadas mecanicamente, o próprio sujeitador da pastilha 
pode ser adaptado à função de quebra-cavacos. 
 
Tipos de ferramentas de corte 
Cada tipo de trabalho exige um respectivo tipo de ferramenta. Deste modo, temos 
ferramentas específicas para desbastar, acabar, facear, rosquear, etc. 
 
Ferramentas de desbaste 
O desbastar é a operação em que há uma grande retirada de cavaco em curto espaço 
de tempo. Por este motivo, devem ser de construção robusta. 
 Conforme a posição do gume principal, a ferramenta é designada por direita ou 
esquerda. 
 Ferramenta direita é aquela que corta da direita para a esquerda. 
 Ferramenta esquerda é aquela que avança da esquerda para a direita 
 
Ferramentas de acabamento 
Ao tornear-se uma peça, deixa-se algum sobremetal após o desbaste, para o 
acabamento fino. Por meio de ferramentas de acabar consegue-se uma superfície de 
bom acabamento. Normalmente a ferramenta de acabar tem o gume arredondado, 
embora também exista com gume largo. 
 
Ferramentas de Facear 
São usadas para tornear faces, reentrâncias ou saliências de cantos vivos. 
A ferramenta de facear deve mover-se no sentido do eixo da peça para a periferia. 
Existem ferramentas para: sangrar (bedame); para abrir ranhuras ou para o corte; de 
perfilar e de rosquear. 
As ferramentas de perfilar são especiais, tendo o gume de corte o formato do perfil 
que se quer obter. 
A ferramenta de abrir roscas possui a ponta com a forma do filete a ser cortado. 
 
Bits 
Devido ao custo elevado dos aços usados na fabricação de ferramentas, é usual a 
montagem de "bits" (que são a parte cortante da ferramenta com pequeno 
prolongamento) em suportes adequados para serem colocados nos porta ferramentas 
dos tornos. 
 
Velocidade de corte 
É a velocidade com a qual se dá a retirada do cavaco. Normalmente, ela é expressa 
em [m/min]. 
V=Π.d.n/1000 
Onde: 
 d=diâmetrodapeça[mm] 
 n = número de rotações da peça por minuto [rpm] 
 
Avanço e profundidade de corte 
Para um bom rendimento no torno, necessitamos ter, além de uma velocidade de corte 
adequada, de um avanço e uma profundidade (espessura de cavaco) correta. 
Avanço é o espaço longitudinal percorrido pela ferramenta durante uma volta da peça. 
É expresso em [mm / rotação] 
Profundidade é o espaço transversal que a ferramenta percorre ao ser regulada para 
dar um determinado passe na peça. É dado em [mm]. 
A relação entre avanço e profundidade deve variar entre 1 : 5 a 1 : 10.