Prática Torneamento

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Processo de Torneamento
Curso: Engenharia de Materiais e Manufatura
Disciplina: Fabricação Mecânica por Usinagem (SEM-560)
Prática de Torneamento – Grupo 8 
Discentes:
Jéssica Cardinali 7751283
João Vitor Palma 9050437
Lucas Alexandre Morais 9862270
Pedro Henrique de Souza Belli 9843403
Tatiane Baccan Pierobon 9435165
Docentes:
Prof. Alessandro Roger Rodrigues 
Prof. Renato Goulart Jasinevicius 
São Carlos, 26 de abril de 2017
– Objetivos
Geral
Visualizar as operações de torneamento realizada pela máquina CNC Romi Centur 30D, onde um tarugo cilíndrico de alumínio foi moldado com as principais operações de torneamento até torna-se um parafuso. Além disso, compreender as formas geométricas, estado de superfícies e tolerâncias de acordo com a prática.
Específicos
Compreender as seguintes operações realizadas pelo torno CNC Romi Centur 30D na peça de alumínio; torneamento externo de desbaste, faceamento, sangramento radial, roscamento externo. Além disso, as relações entre avanço (f), profundidade de usinagem (ap) e velocidade de corte (Vc) e as suas consequências no torneamento, juntamente com a geometria da ferramenta.
Analisar os tipos de tolerâncias (dimensionais e geométricas) e de superfície, tais como rugosidade, batimento, concentricidade e verificar se a peça usinada está de acordo com as normas estipuladas pelo projeto por meio de equipamentos específicos, como projetor de perfil, microscópio de oficina, mesa entre pontos e pela superfície, através de um rugosimetro. 
– Introdução
Definição do Processo
Há diversos métodos para usinagem de peças, dentre eles está o processo de torneamento. Segundo Dino Ferraresi o torneamento consiste em um processo mecânico de usinagem destinado a obtenção de superfícies de revolução com o auxílio de uma ou mais ferramentas monocortantes.
Figura 1 - Processo de Torneamento
Observando a figura 1 nota-se que a peça a ser usinada é fixada na placa de fixação composto pelas castanhas (assunto tratado no subitem de máquina), e então a máquina rotaciona a peça em velocidade adequada (indicado pela seta azul) e a ferramenta entra em contato com a peça e então em conjunto com o avanço estabelecido (representado pela seta preta) a peça passa a ser usinada de acordo com o projeto solicitado.
 
Figura 2 - Torneamento em imagem real
– Operações
Há diversos tipos de operação possíveis para se realizar no torno já que ele proporciona que diferentes peças com diferentes geometrias possam ser utilizadas. Dentre elas algumas podem ser tanto externas quanto internas. A seguir serão apresentadas tais operações com suas respectivas descrições;
Torneamento Cilíndrico: Tal operação é a mais básica e pode ser obtida com movimento da ferramenta paralelo ao eixo da peça dando origens a formas cilíndricas. Tem a finalidade de produzir eixos e buchas ou preparar o material para outras operações (pode ser interno ou externo).
Figura 3- Torneamento cilíndrico externo
Torneamento Cônico: Processo de torneamento no qual a ferramenta efetua uma trajetória retilínea, com o eixo inclinado ao eixo principal de rotação da máquina. Difere do torneamento cilíndrico apenas pela posição da peça ou direção do curso da ferramenta, ou seja, com a inclinação do carro superior (Figura 4) ou com o desalinhamento da contra ponta (Figura 5) (pode ser externo ou interno).
Figura 4 Figura 5
 
Sangramento Axial: Operação feita quando no torneamento cilíndrico busca obter-se na peça um entalhe circular, na face perpendicular ao eixo principal de rotação da máquina
Figura 6
Sangramento Radial: Quando no torneamento busca-se um entalhe circular na peça.
Figura 7
Perfilamento: Processo de torneamento no qual a ferramenta se desloca por uma trajetória retilínea radial ou axial, determinado pelo perfil da ferramenta para obter uma forma definida.
Figura 8- Perfilamento Radial
Faceamento: É a operação que permite fazer no material uma superfície plana perpendicular ao eixo do torno, de modo a obter uma face de referência para as medidas que derivam dessa face. A operação de facear é realizada do centro para a periferia da peça.
Figura 9
Recartilhamento: O processo de recartilhamento é feito quando se busca uma superfície áspera a fim de proporcionar mais atrito como por exemplo em superfícies que serão aplicadas rotações manuais.
Figura 10
Furação: Processo mecânico de usinagem destinado a obtenção de um furo geralmente cilíndrico numa peça, com o auxílio de uma ferramenta multicortante.
Figura 11
Roscamento: Processo que pode ser feito na máquina de torno no qual a porção desejada da peça adquire formato de rosca.
Figura 12
Ferramentas
Entende-se por ferramenta na usinagem tudo aquilo que é utilizado para cortar o material no decorrer do processo. No torno tal ferramenta é utilizada para atacar o material e é ela que se movimenta ao longo da peça que está sendo rotacionada.
Figura 13: Ferramenta usada para tornear
Analisando a Figura 13 nota-se uma pastilha amarela localizada na ponta da ferramenta. Essa pastilha é composta pelo material que atacará a peça e a modificará. Porém existem diversos fatores a serem analisados antes de iniciar o processo de torneamento. 
Primeiramente o material selecionado para a ferramenta deve possuir resistência adequada para o processo. A seguir estão destacados os principais materiais utilizados nas ferramentas de torno
Aço Rápido: Composta de carbono, tungstênio, cobalto, cromo, vanádio, molibdênio e boro, possui alta resistência ao desgaste e possibilitam alta velocidade de corte.
Figura 14: Bites de aço
Cerâmica: Essas ferramentas possuem valor elevado no mercado. Possuem composição de quase 100% de óxido de alumínio. Possui extrema resistência a esforço e uma velocidade de corte muito alta. São geralmente utilizadas no processo de acabamento e em materiais temperados, cementados, em aços com alto teor de carbono e ferro fundido. 
Figura 15
Outro fator de relevância na hora de selecionar uma ferramenta de torno é a angulação, estes são:
- Ângulo de Folga: Pode gerar mais ou menos atrito entre a superfície de folga e varia de 2° a 12.
- Ângulo de Saída: Afeta na formação do cavaco e diminui ou aumenta o atrito do cavaco com a superfície de saída o que acaba resultando na mudança no ângulo do plano de cisalhamento. Varia de -10° a 20°. 
- Ângulo de Posição: Situa-se entre o plano de corte e o plano de trabalho. É sempre positivo. Ele indica a posição da aresta de corte.
Tanto a angulação quanto o material que é feita a ferramenta indicará os materiais e o tipo de operação que será realizada.
Figura 16
Nota-se com a Figura 16 que todas as ferramentas empregadas para usinar uma peça possuem forma da ponta de corte diferente, concluindo a importância da seleção correta para o processo desejado.
 Máquinas
A Máquina usada para o torneamento é chamada de torno. Para explicar separadamente as principais partes da máquina será utilizado o torno universal (Figura 17).
Figura 17
Cabeçote Fixo: É a parte do torno que guarda o motor elétrico que fornece rotação ao eixo principal através de polias e engrenagens.
Barramento: É um componente de ferro resistente. Sustenta os elementos fixos e móveis do torno. 
Cabeçote móvel: É a parte do torno que se desloca sobre o barramento permitindo assim dar o “encaixe” certo para a peça que será usinada. Nele está a contra ponta que sustenta a peça no sentido oposto ao cabeçote fixo. 
Caixa Norton: Pode ser considerada um caixa de engrenagens pois nela está localizada todos os funcionamentos necessários para transmiti o movimento de avanço para a ferramenta. 
Recambio: É a parteque transmite movimento de rotação do cabeçote fixo para a caixa Norton.
Carro principal: É um conjunto formado por avental, mesa, carro transversal, carro superior e porta ferramentas.
Para fixar a peça que será usinada no torno utiliza-se geralmente a placa de castanhas independentes que podem ter 3 ou 4 castanhas (Figura 18).
Figura 18
Tal placa permite fixar firmemente qualquer formato de material e centrar com precisão desejada qualquer ponto da peça.
A seguir será citado e mostrado alguns tipos de torno existentes que diferem entre si pelas dimensões, características e formas construtiva e que deve ser selecionado de acordo com as dimensões da peça que deseja-se produzir, a forma da peça, a quantidade a se produzir e o grau de precisão exigido.
Torno Horizontal:
São os mais comuns e de grande utilização, porém não são indicados para produção de larga escala por apresentarem dificuldade e demora na troca de ferramentas. São utilizados em produção onde se trabalha com uma única ou poucas peças.
Figura 19
Torno Revolver:
Esse tipo de torno possui uma porta ferramentas múltiplo, objeto que dispõe de diversas ferramentas que podem ser trocadas por um ciclo pré-estabelecido de usinagem, portanto a partir desse tipo de máquina pode-se obter várias operações simultâneas diminuindo o tempo de fabricação da peça.
 Figura 20 Figura 21: Porta ferramentas múltiplo
Torno de Placa:
Máquina utilizada para tornear peças curtas e de grande diâmetro como polias, rodas e volantes.
Figura 22
Torno Vertical:
 	Possuem eixo de rotação vertical e são utilizados para tornear peças de grande porte, a qual por seu grande peso, pode-se montar mais facilmente sobre uma plataforma redonda horizontal.
Figura 23
Torno Copiador:
São Máquinas que produzem movimento combinado, obrigando a ferramenta a cortar um perfil na peça, que acompanha, por meio de um guia, um outro semelhante tomado como modelo.
Figura 24
Torno CNC:
Esse tipo de torno permite a comunicação do computador com a máquina, que através de programações numéricas a peça pode sair direto do desenho. Esse é o sistema que apresenta maior rendimento, fabricando em menor tempo com excelente precisão e maior flexibilidade pois pode usinar peças de variados formatos. Apesar do alto custo de investimento na máquina, manutenção e operador especializado, é a mais indicada para produção de ponta e em alta escala. 
Figura 25
Aplicações
O alumínio possui uma grande aplicabilidade devido à variedade de propriedades que suas ligas podem ter, além das características inerentes do material. Uma grande vantagem é, por exemplo, a baixa densidade e a relação entre resistência e peso ser elevada.	 Suas aplicações são vastas, como por exemplo, em transporte, setor automobilístico, energia, eletroeletrônico, utensílios domésticos, farmacêutico, moldes, implementos agrícolas, entre vários outros.
Vantagens e Limitações
Alumínio
O alumínio é facilmente usinado e possui baixa energia consumida por unidade de volume usinado.
Cada elemento de liga provoca uma diferenciação no processo de usinagem. Abaixo podemos ver uma tabela com as principais características de usinabilidade das ligas de alumínio.
	Elementos de Liga
	Influência de Usinabilidade
	Sn, Bi e Pb
	Atuam como lubrificantes e como fragilizadores do cavaco
	Fe, Mn, Cr e Ni
	Combinam entre si ou com o alumínio e/ou com o silício, para formarem partículas duras, que favorecem a quebra do cavaco e que, em grande quantidade, tem efeito abrasivo sobre a ferramenta
	Mg
	Em teores baixos (cerca de 0,3%) aumenta a dureza do cavaco e diminui o coeficiente de atrito entre cavaco e ferramenta
	Si
	Aumenta a abrasividade da peça - a vida de ferramenta diminui com o aumento do tamanho da fase primaria do silício
	Cu
	Forma o intermetálico CuAl2 que fragiliza o cavaco
	Zn
	Não exerce influência na usinabilidade
Tabela 1: Influência de Usinabilidade
CNC
O torno CNC permite uma maior flexibilidade para a usinagem em relação ao torno convencional e naturalmente, espera-se que os erros geométricos sejam menores. Quanto mais sofisticado o processo de fabricação, menor será o valor da tolerância estipulada para a geometria da peça. Dessa forma, pode-se listar algumas vantagens desse torno:
Fabricação de peças de geometrias mais complexas, tolerâncias dimensionais reduzidas e melhor acabamento superficial;
Menor tempo de espera;
Aumento da qualidade do serviço;
Facilidade na confecção de perfis simples ou complexos;
Melhor controle de qualidade;
Maior segurança do operador;
Produção de peças idênticas umas às outras, independentemente dos fatores humanos;
Fácil e rápida alteração do programa CNC. Alterações de dimensões da peça de trabalho e parâmetros de corte, como avanços e velocidades de corte, são realizadas rapidamente mesmo durante a produção;
Aumenta o volume de produção reduzindo os custos dos produtos.
As limitações são poucas em relação as vantagens que um torno CNC pode proporcionar, entre elas:
Os tornos CNC são bem mais caros que o torno convencional, dessa forma, para a sua melhor utilização são necessários operadores capacitados e especializados;
Investimento elevado;
Manutenção especializada;
Necessita de operadores capacitados e especializados;
Não tem vantagens tão evidentes para séries pequenas ou para peças únicas.
Acabamento e tolerâncias dimensionais e geométricas típicos
De acordo com Machado e Silva, as etapas importantes em qualquer processo de usinagem são as definições dos parâmetros de entrada, por exemplo o material da peça e suas características, geometria e material da ferramenta, parâmetros de usinagem, entre outros. Pois, quando escolhidos de forma errada, geram falhas na ferramenta como desgaste ou quebra, além de peças com acabamento impróprio. A importância deste estudo aumenta à medida que cresce a precisão e a exatidão entre as peças a serem acopladas, uma vez que somente a precisão dimensional não é suficiente para garantir a funcionalidade do conjunto como um todo.
No torneamento cilíndrico são atribuídos alguns parâmetros, tanto para operações de desbaste quanto para as de acabamento. A análise desses parâmetros em relação ao acabamento superficial e à tolerância geométrica (de forma, de orientação, de posição e de batimento) proporcionará uma seleção dos parâmetros mais realística na fase de projeto da fabricação. Esses parâmetros são: a velocidade de corte, avanço e profundidade de corte. As mudanças desses itens acarretam diretamente no acabamento superficial das peças torneadas causando imperfeições indesejáveis cabíveis de serem previstas ao manter o controle dos mesmos e atribuindo as condições operacionais necessárias para obter um resultado satisfatório. 
A análise do acabamento superficial (rugosidade superficial, ondulações e falhas) torna-se importante nos casos em que há uma certa precisão no ajuste entre as peças unidas para garantir a funcionalidade como um todo, ou seja, garantir a segurança, confiabilidade e vida útil à peça torneada. Uma peça torneada apresentará irregularidades finais ou erros microgeométricos. Estas irregularidades são chamadas de rugosidades e apresentam um papel fundamental para a funcionalidade do conjunto. De acordo com Machado e Silva, os fatores que mais contribuem para sua formação, são:
Formação do APC (aresta postiça de corte), dando um acabamento rugoso;
Avançando e a profundidade de corte;
Geometria da ferramenta de corte, por exemplo, o ângulo de folga deve ser suficiente para prevenir o atrito entre a ferramenta e a superfície usinada;
Marcas da quina da ferramenta ou de fragmentos da mesma;
Geração de rebarba do material durante a operação;
Normalmente usinar com um maior o ângulo de saída, pois a força de usinagem será menor e consequentemente, as rugosidades das superfícies serão menores.
Analogamente, para obter-se uma rugosidade melhor ou acabamento;
A ponta da ferramenta não deveser aguda, ou seja, a ferramenta possui um raio de arredondamento;
A ferramenta e a peça estão corretamente posicionadas e centradas (evitar desvios);
Deflexões geradas por esforços de usinagem ou vibrações são pequenas;
O material da peça é inerentemente puro, livre de defeitos (trintas, bolhas e inclusões);
A aresta de corte sem desgaste ou quebras;
Corte sem aresta postiça de corte (APC).
Cada processo garante uma precisão sob determinadas condições de usinagem. Na Tabela (2), mostra-se a classe de tolerância (IT) e a rugosidade média (Ra) que podem ser obtidas por torneamento e retificação na usinagem de superfície cilíndrica externa.
Tabela 2 – Mostra a qualidade de trabalho e a rugosidade correspondente ao processo escolhido.
Tabela da qualidade de superfície de acabamento
Para a tolerância o sistema brasileiro propõe 18 qualidades de trabalho, que são identificadas pelas letras IT seguida de numerais, correspondendo a um valor de tolerância. As qualidades de 01 a 3, no caso de eixos, e 01 a 4, no caso de furos, encontram-se na mecânica extra-precisa. Analogamente, do outro lado da tabela 3, tem-se as qualidades de 11 a 16, são taxas de tolerâncias maiores e aceitáveis em peças que serão usadas isoladamente. 
Figura 27 – Qualidade de trabalho
Para determinar a rugosidade uma peça, usa-se normalmente o rugosimentro. Nesse aparelho, escolhe-se o comprimento de amostragem (cut-off). Para calcular a rugosidade, precisa-se de sete comprimentos de amostragem (Lm), em que o primeiro e o ultimo são descartados, pois representam a aceleração e a desaceleração respectivamente, os outros 5 em velocidade constante calculam a rugosidade. A escolha do parâmetro para caracterizar a rugosidade de uma peça depende da aplicação dela. 
Tabela para a determinação da rugosidade Ra.
Tabela 4 – Mostra o “cut-off” e a rugosidade correspondente
Materiais e Métodos
Peça 
A peça fabricada foi um parafuso feito de alumínio, considerado o terceiro elemento químico mais abundante da crosta terrestre, material que possui inúmeras propriedades, o que remete a diferentes aplicações.
Figura 28
Pré-processamento/Forma:
O Alumínio utilizado veio de um pré-processamento em que o metal foi laminado e depois extrudado para que assuma a forma e características desejadas, isto é, forma de tarugo.
Dimensões bruta da peça: 
O diâmetro do tarugo utilizado foi aferido por um paquímetro e foi de 31,6mm (aproximadamente de 32mm) e sua forma era parecida com a figura 29.
Figura 29 - Tarugo de Alumínio
O parafuso usinado, de acordo com a folha de processos, assume a seguinte forma com as dimensões, especificadas
Figura 30 - Dimensões da peça pronta
Propriedades Físicas:
O ponto de fusão do alumínio em geral é de 660°C, vale frisar que em suas ligas o ponto de fusão é um pouco mais baixo. O peso especifico do Alumínio é umas de suas características físicas que mais chamam atenção quando o metal é analisado, se encontrando em torno de 2,70 g/cm³, e a consequência de se ter um material extremamente leve é a enorme procura, para efeito de comparação o peso do Alumínio chega a ser apenas 35% do peso do aço. O alumínio puro possui um coeficiente de dilatação térmica linear de 0,0000238 mm/ºC, na faixa de 20ºC a 100ºC. A estrutura cristalina mais comum presente nas ligas de alumínio é a rede cúbica de face centrada (CFC) possuindo baixo fator de empacotamento, justificando o baixo peso das ligas e inclusive do metal puro.
Figura 31 - Estrutura cristalina do alumínio
Propriedades Mecânicas:
Uma das propriedades mais importantes de qualquer elemento é a dureza, isto é, a medida de sua resistência a penetração, existem várias maneiras de calcular a dureza dos materiais e o alumínio não é considerado um metal com alta dureza, se mostrando bastante inferior ao aço nesse quesito. 
O limite de resistência a tração é quanto um material aguenta de tração antes de ser rompido, o do Alumínio puro se encontra na faixa de 49MPa, um valor considerado médio.
A partir do momento que o Alumínio puro fica exposto a atmosfera imediatamente uma camada de oxido é formada sobre a estrutura, fazendo com que esse metal seja considerado excelente quando se refere a resistência a corrosão.
Figura 32 - Comparação entre alumínio (esquerda) e aço (direita)
O Alumínio puro possui condutividade elétrica de 62% da IACS (International Annealed Copper Standard), se mostrando 3 vezes mais eficiente do que o cobre por exemplo. Não só um ótimo condutor elétrico o Alumínio puro se mostra um excelente condutor térmico e como é dono de baixa densidade se mostra um metal suscetível a várias aplicações
Uma das propriedades mecânicas de suma importância é a resistência à fadiga que determinado material possui, em outras palavras resistência a tensões cíclicas, e o Alumínio também se mostra muito apto a receber esse tipo de tensão
O Limite de escoamento é a propriedade que identifica o quanto um material aguenta ser deformado elasticamente antes de entrar em regime plástico, visto que o do Alumínio se encontra na faixa de 12,7MPa, podendo ser elevado quando submetido a tratamento térmico ou trabalho a frio
Figura 33 - Gráfico de tensão/deformação
Uma das vantagens da utilização do alumínio na fabricação e processamento de materiais é que a partir dele que se formam inúmeras ligas com significante variedades de propriedades. Dentre os elementos de liga mais comuns estão Cu,Mg,Zn, Li entre outros.
Aplicações 
O Alumínio é um dos metais mais utilizados na sociedade atual, devido a sua versatilidade química, podendo originar várias outras ligas e principalmente a sua leveza, característica das mais almejadas nas indústrias de forma geral, dentre as aplicações mais importantes do alumínio e suas ligas estão:
 Industria Automobilística/ Aeronáutica: Permitindo que os revestimentos fiquem cada vez mais leves, gerando maior rendimento e melhor economia
Revestimento de embalagens: Por exemplo em latas
Construção civil: Meios estruturais
Eletrodomésticos
Usinagem: Normalmente em forma de vergalhões para serem utilizados em maquinas de torneamento como a da aula prática 
Industria de eletrodomésticos: Materiais cada vez mais leves e resistentes, contribuindo para a praticidade
Reciclagem do Alumínio: Já que o alumínio não se degredada no processo de reciclagem, ele pode ser considerado um material 100% reciclado. Como todo processo a reciclagem do alumínio consome energia, entretanto a proporção é mínima, visto que na reciclagem de 1kg de alumínio consome apenas 5% de energia para a produção de 1 kg do mesmo metal. O alumínio no Brasil influencia diretamente na economia do pais além de possuir esse mineral em abundancia é o líder dos países na reciclagem do alumínio 
Figura 34 - Aplicações do Alumínio
A seguir uma imagem das duas peças usinadas, sendo visível a diferença de acabamento e de rugosidade de uma para outra.
Figura 35 - Duas peças de alumínio usinadas na prática pelo torno CNC
Ferramentas
Ao longo do processo de torneamento foram utilizadas 3 ferramentas aplicadas em 4 procedimentos distintos, sendo; desbaste, faceamento, rosqueamento e sangramento. As pastilhas que foram demandadas são especificas para usinagem do alumínio e são revestidas por metal duro.
Os metais duros possuem a função de revestir ferramentas para que melhores suas propriedades e características contribuindo com elevada dureza, resistência a compressão e ao desgaste, sendo composto por uma liga de carboneto e tungstênio.
Processos de Usinagem
Desbaste e Faceamento:
O desbaste ocorre quando se retira material da peça para que consequentemente assume a forma desejada muito relacionado com o acabamento geral da peça. Já o facemaneto, diz respeito ao acabamento das faces da peça, considerando que no torneamento feito na aula pratica utilizou-se uma mesma ferramenta para os dois processos.
Parâmetros utilizados;
-Geometria: TCGT16T304-AL
-Avanço: (0,1-0,3 mm/volta) sendo utilizados 0,2 mm/volta
-Velocidade de corte: (200-1500 m/min) utilizados400 m/min
Figura 36: Ferramenta para desbaste/faceamento Figura 37: Pastilhas utilizadas
Rosqueamento:
Rosqueamento é o ato de produzir roscas internas e externas na peça sendo muito utilizado na produção de parafusos, como o que foi produzido em aula, vale enfatizar que é um dos processos mais complexos quando se trata de usinagem. 
-Geometria:16ERG60-B 
-Velocidade de corte: varia entre 80 e 180 m/min
Figura 38 - Pastilhas utilizadas no rosqueamento
Sangramento:
Basicamente o procedimento denominado sangramento visa a obtenção de entalhes. O sangramento axial visa obter o entalhe na face perpendicular ao eixo de rotação, já o sangramento radial pretende obter apenas um entalhe circular. A ferramenta utilizada na aula pratica para sangrar a peça foi o bedame:
Figura 39 - Bedame utilizado para sangramento
Uma ferramenta que não foi utilizada diretamente no torneamento, mas que possui significativa importância no processo de torneamento foi a lima, sendo utilizada para remover o excesso de objetos da peça e dando o acabamento final desejado.
Figura 40 - Lima
Máquina
A máquina-ferramenta utilizada no processo de torneamento foi um torno CNC, destacado por sua automação, rapidez, repetibilidade e pela precisão no acabamento e rugosidade.
-Marca: Romi; 
-Modelo: Centur 30D;
-Comando: Siemens;
-Preço de: R$150.000 a 300.000.
Figura 41 - Torno CNC
As maquinas CNC diferentemente das outras possui 6 opções de fixação, sendo 2 para trabalho interno e 4 para trabalho externo, sendo possível pelo painel de controle analisar e selecionar o avanço (f), a rotação, e a profundidade de corte (ap) que o processo utilizou. O outro modelo de torno CNC no qual o uso é frequente é o Centur 35D, segue a baixo uma tabela de comparação entre o torno Centur 35D e o Centur 30D (utilizado em nossa aula prática), incluindo todas as especificações desejadas.
 
Tabela 5 - Tabela comparando os parâmetros de um torno 30D e um 35D
Os principais componentes de um torno CNC são:
Figura 42 - Principais componentes do torno
Motor Principal
Transmissão do eixo arvore
Cabeçote
Interface
Placa
Carro porta-ferramenta
Barramento
Cabine de proteção
Cabeçote móvel
Acionamento do porta-ferramenta
Estrutura
Dentre os componentes enumerados os que apresentam maior importância no funcionamento da máquina são o Cabeçote fixo e móvel, o Barramento e o porta –ferramentas. O cabeçote fixo tem como função a fixação da peça, já o móvel juntamente com a porta ferramentas atua na fixação da ferramenta podendo se movimentar ao longo do eixo x (perpendicular ao barramento), e do eixo z (paralelo ao barramento), de acordo com o formato e a aplicação da peça.
Cabeçote fixo já com a peça quase acabada, podendo observar os cavacos que se localizam sobre o barramento
Figura 43 - Peça presa no cabeçote fixo durante o torneamento
Outro componente dos tornos CNC de extrema importância são as castanhas, que além de permitirem a fixação da peça elas podem também ser usinadas, facilitando inúmeros processos. 
Figura 44
Figura 45 – Três castanhas do torno CNC utilizado na prática
Vantagens de um torno CNC:
Rápida preparação do torneamento
Correção de medidas durante o processo
Parâmetros de corte otimizados e definidos
Altas rotações de fuso principal
Trabalham em altas velocidades de corte
Segurança e conforto operacional
Pouca necessidade de manutenção
		
	
	UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
Escola de Engenharia de São Carlos
Departamento de Engenharia Mecânica
	
	
	
	
	
	
	
	
Equipamentos de medição (metrologia)
Projetor de perfil:
Figura 46 – Medidor de perfil
Os projetores de perfil possuem a função de pedir os passos das peças e o ângulo do filete que elas apresentam. O medidor utilizado é da marca Mitutoyo, sendo considerado um dos mais convencionais, já que os passos ainda são medidos por micrometros, considerando que os mais modernos utilizam identificação de borda ou até mesmo um sistema de laser.
Composição/Funcionamento do projetor:
Micrometro: Responsável por alinhar os eixos do goniômetro com a parte desejada do perfil da peça. Possui resolução de 0,01mm
Suporte para a peça
Goniômetro: Tem a função de medir os ângulos do filete. Possui resolução de 1min
Microscópio de oficina:
Figura 47 - Microscópio de oficina
Esse microscópio tem como função medir o raio da peça. É fabricado pela marca Eleitz Wetzlar e possui resolução de 0,5mm no raio
Componentes/Funcionamento:
Suporte para a peça
Local onde se observa e alinha a peça o micrometro até que fique mais próximo do raio.
Rugosímetro:
Figura 48 – Rugosimetro digital portátil 
Como o nome já sugere, um rugosimetro tem como função medir as rugosidades dos materiais e o aparelho que foi utilizado na pratica é da marca Taylor Hobson, possuindo resolução de 1micrometro.
Componentes/Funcionamento:
Painel de leitura: e de ajustes, tem como função ajustar o “cut-off” desejado e de mostrar para quem o manuseia os valores de Ra, Rq, Rz, Rt e Sn nos diferentes colos da peça.
Agulha Deslizante: É a parte do instrumento que entra em contato com a peça para que assim sejam medidas as respectivas rugosidades
Suporte para a peça/ Peça
Mesa entre pontos/Relógio Apalpador 
Figura 49 - Mesa entre pontos
A mesa entre pontos juntamente com o relógio apalpador possui a função de aferir a batidas axial e radial e de verificar a concentricidade entre os diferentes eixos das peças. O relógio é fabricado pela Mitutoyo e possui resolução de 0,01mm.
Componentes/funcionamento:
Suporte para ferramenta: Após o contato do relógio com a peça, o suporte auxilia no giro da peça para que em seguida sejam medidas as batidas
Agulha do relógio: É a parte do relógio que entra em contato com a ferramenta
Visor do relógio: É utilizado para aferir as medidas (numéricas) das batidas 
Resultados e Discussão
Gráficos, figuras, fotos e ilustrações:
Figura 50 – O tarugo sendo colocado no torno CNC.
Figura 51 – Peça na fase final do processo Figura 52 – Peça pronta após se limada 
Figura 53 – Peças operadas com diferentes parâmetros de torneamento
Figura 54 - Analise experimental da rugosidade, utilizando um
Tabelas
Medição das tolerâncias dimensionais e geométricas
Projeto de perfil
Rosca M25 X 1,5 mm e inclinação do cone de 30°
	Medida
	Passo (mm)
	Profundidade do Filete (mm)
	Ângulo do filete (°)
	1
	1,52
	0,49
	63° 5’
	2
	1,42
	0,49
	67° 25’
Microscópio de Oficina
Canal de Saída do Rebolo (Detalhe A)
	Medida
	Raio (mm)
	1
	1,5
Mesa entre Pontos
Batimento Radial, Axial e Concentricidade
	Medida
	Batida Radial (µm) ( 36 mm)
	Batida Axial (µm) (Detalhe A)
	Concentricidade (µm) [ 25(1) x 25(2)]
	1
	100
	20
	35
	2
	100
	30
	35
Rugosímetro Portátil Digital
Alumínio 
Parâmetro de Amplitude Ra
	Medida
	Corpo A (µm)
	Corpo B (µm)
	Corpo C (µm)
	Corpo D (µm)
	1
	1
	3,8
	25
	29
	2
	0,8
	3,8
	24,6
	29,8
	3
	1
	4
	25
	30
	4
	0,8
	3,8
	24,8
	29,2
	5
	1
	4
	24,6
	30,6
	Média
	0,92
	3,88
	24,8
	29,72
	Desvio Padrão
	0,109545
	0,109545
	0,2
	0,641872
	Medida
	Corpo A (µm)
	Corpo B (µm)
	Corpo C (µm)
	Corpo D (µm)
	1
	1,2
	4,6
	28,8
	33,6
	2
	1,2
	4,6
	28,4
	34,4
	3
	1,2
	4,6
	28,8
	34,8
	4
	1
	4,4
	28,6
	33,8
	5
	1,2
	4,6
	28,4
	35,4
	Média
	1,16
	4,56
	28,6
	34,4
	Desvio Padrão
	0,089443
	0,089443
	0,2
	0,734847
Parâmetro de Amplitude Rq
Parâmetro de amplitude Rz
	Medida
	Corpo A (µm)
	Corpo B (µm)
	Corpo C (µm)
	Corpo D (µm)
	1
	4
	16
	98
	114
	2
	5
	15
	96
	121
	3
	4
	16
	98
	122
	4
	4
	15
	97
	118
	5
	5
	16
	96
	124
	Média
	4,4
	15,6
	97
	119,8
	Desvio Padrão
	0,547723
	0,547723
	1
	3,898718
Parâmetro de Amplitude Rt
	Medida
	Corpo A (µm)
	Corpo B (µm)
	Corpo C (µm)
	Corpo D (µm)
	15
	17
	103
	126
	2
	6
	16
	102
	126
	3
	5
	17
	106
	129
	4
	5
	16
	104
	129
	5
	6
	16
	102
	129
	Média
	5,4
	16,4
	103,4
	127,8
	Desvio Padrão
	0,547723
	0,547723
	1,67332
	1,643168
Parâmetro de Espaçamento Sm
	Medida
	Corpo A (µm)
	Corpo B (µm)
	Corpo C (µm)
	Corpo D (µm)
	1
	108
	215
	321
	431
	2
	108
	215
	322
	431
	3
	109
	215
	322
	430
	4
	106
	217
	324
	415
	5
	108
	215
	322
	429
	Média
	107,8
	215,4
	322,2
	427,2
	Desvio Padrão
	1,095445
	0,894427
	1,095445
	6,870226
Aço Inox
Parâmetro de Amplitude Ra
	Medida
	Corpo A (µ m)
	Corpo B (µm)
	Corpo C (µm)
	Corpo D (µm)
	1
	4,6
	13,4
	21,8
	28,6
	2
	4,4
	13,6
	22,6
	29,2
	3
	4,4
	13,4
	21,4
	28,4
	4
	4,4
	13,4
	22,2
	28,8
	5
	4,6
	13,8
	21,8
	28,8
	Média
	4,48
	13,52
	21,96
	28,76
	Desvio Padrão
	0,109545
	0,178885
	0,45607
	0,296648
Parâmetro de Amplitude Rq
	Medida
	Corpo A (µm)
	Corpo B (µm)
	Corpo C (µm)
	Corpo D (µm)
	1
	5,2
	15
	24,8
	33,2
	2
	5
	15,2
	25,8
	33,6
	3
	5
	15
	24,4
	33
	4
	5
	15
	25,2
	33,4
	5
	5,2
	15,4
	24,8
	33,4
	Média
	5,08
	15,12
	25
	33,32
	Desvio Padrão
	0,109545
	0,178885
	0,52915
	0,228035
Parâmetro de Amplitude Rz
	Medida
	Corpo A (µm)
	Corpo B (µm)
	Corpo C (µm)
	Corpo D (µm)
	1
	21
	50
	88
	115
	2
	18
	51
	90
	114
	3
	17
	50
	84
	112
	4
	19
	52
	89
	114
	5
	20
	54
	88
	115
	Média
	19
	51,4
	87,8
	114
	Desvio Padrão
	1,581139
	1,67332
	2,280351
	1,224745
Parâmetro de Amplitude Rt
	Medida
	Corpo A (µm)
	Corpo B (µm)
	Corpo C (µm)
	Corpo D (µm)
	1
	24
	53
	93
	120
	2
	20
	57
	95
	120
	3
	20
	56
	89
	115
	4
	21
	58
	94
	121
	5
	23
	61
	92
	122
	Média
	21,6
	57
	92,6
	119,6
	Desvio Padrão
	1,81659
	2,915476
	2,302173
	2,701851
Parâmetro de Amplitude Sm
	Medida
	Corpo A (µm)
	Corpo B (µm)
	Corpo C (µm)
	Corpo D (µm)
	1
	107
	214
	322
	428
	2
	107
	212
	320
	429
	3
	107
	213
	320
	414
	4
	107
	214
	321
	429
	5
	108
	214
	321
	412
	Média
	107,2
	213,4
	320,8
	422,4
	Desvio Padrão
	0,447214
	0,894427
	0,83666
	8,619745
Questões:
1-A) 	A máquina CNC utilizada no processo de torneamento foi o modelo Centur 30D que permite rapidez, flexibilidade no trabalho, melhor acabamento, controle de rugosidade e repetitividade. Através do comando siemens é possível analisar o avanço (f), a profundidade de corte (ap) da ferramenta e a rotação da peça. 
O torno possui 6 opções de fixação, sendo 2 para trabalho interno e 4 para trabalho externo.
Foram realizados dois processos de usinagem no alumínio de uma mesma peça, conforme ilustrado na figura 1, variando-se apenas os parâmetros de corte (avanço, profundidade de usinagem e velocidade de corte) e, em consequência disto, e o tempo total do torneamento. 
Figura 55 – Desenho esquemático da peça usinada no experimento
Inicialmente a máquina CNC foi programada com Ap=0,5mm; f=0,35; rpm=3800
A peça é então colocada na placa de fixação e começa com um torneamento de diâmetro 31x35mm e chanframento dessa extremidade com ângulo 1,5x45°. Em seguida há um segundo torneamento de dimensões 25x30mm e o chanfro de 1,5x45°.
Um novo torneamento cilíndrico é realizado com dimensões ᶲ 21x30mm e perfilamento de raio 2mm. Na operação seguinte torneia-se ᶲ 12x18mm e perfilamento de raio 2mm. 
É então realizado um processo de rosqueamento com rosca métrica M12 passo 1,75mm, 60° ângulo de ponta por um comprimento de 15mm e sua extremidade é chanfrada. 
Por fim, utilizando o bedame para corte, é feito um sangramento radial à 35mm da extremidade. A peça é retirada do torno CNC e utiliza-se uma lima para retirar o material, que sobrou do sangramento, de sua face. O tempo total de ciclo desta primeira usinagem foi de aproximadamente 6,5min.
Na segunda peça a sequência de processos foi a mesma que a descrita anteriormente. Os parâmetros de corte foram alterados para com Ap= 1mm; f=0,2; rpm=3500 e o tempo total de ciclo foi de 3min e 27s, uma redução considerável comparada com o primeiro.
B)	Como já mencionado anteriormente os parâmetros de corte da primeira usinagem foram Ap=0,5mm; f=0,35; n=3800rpm com tempo total de 6,5 min. E o segundo processo teve Ap= 1mm; f=0,2; n=3500rpm e o tempo total de ciclo foi de 3min e 27s. 
Mesmo não passando por análise experimental de rugosidade foi possível observar a olho nu a diferença de acabamento, sendo que o segundo possuía uma superfície mais lisa que o primeiro. Dos parâmetros de corte pode-se citar o avanço (f) e raio de ponta da ferramenta (Re) como os principais responsáveis pelo acabamento superficial, como visto na equação da rugosidade média.
Mas o melhor acabamento também pode ser atribuído à maior velocidade de corte que implica em maior geração de calor que, por sua vez, diminui a resistência ao cisalhamento. 
Figura 56 – Fórmula da velocidade de corte
Vc1= 12m/min e Vc2=22m/min
A taxa de remoção de material está relacionada com a velocidade de corte e depende de n e do diâmetro a ser usinado.
2-A) 
Ra = rugosidade aritmética ou média, em µm 
f = avanço da ferramenta em mm por rotação
rε = raio da ponta da ferramenta, em mm
Figura 57 - Parâmetro determinado em função da linha média M do perfil de rugosidade
Os cálculos foram feitos para raio de ponta (r) nas equações de 0,4mm e avanços conforme consta na tabela a baixo. Os valores teóricos foram comparados aos obtidos nas medições.
Alumínio
	Eixo
	f (mm/ver)
	Ra teórico (µm)
	Ra médio experimental (µm)
	A
	0,1
	0,00078
	0,92
	B
	0,2
	0,00312
	3,88
	C
	0,3
	0,00702
	24,8
	D
	0,4
	0,01248
	29,7
Aço inoxidável 
	Eixo
	f (mm/ver)
	Ra teórico (µm)
	Ra médio experimental (µm)
	A
	0,1
	0,00078
	4,48
	B
	0,2
	0,00312
	13,52
	C
	0,3
	0,00702
	21,96
	D
	0,4
	0,01248
	28,76
 
Fonte: Os autores
B)	A rugosidades máximas Ra varia de 50 a 0,4μm, do pior para melhor acabamento, que na classe de rugosidade GRADE corresponde de N12 a N5. Pelos resultados obtidos experimentalmente para o alumínio, os valores encontram-se dentro da faixa indicada na literatura, como pode ser observado na figura 6. O mesmo acontece para o aço inox em todos os eixos, que mesmo possuindo valores maiores de Ra exp, se comparado com o alumínio, ainda está dentro da faixa indicada na literatura. 
C)	Para poder usinar com baixas forças de corte, baixas tenções e temperaturas de corte e com isso pequenas taxas de desgastes e boa usinabilidade. Sendo desejável certas propriedades nos materiais: baixa dureza, baixa ductilidade, alta condutividade térmica, baixa reatividade química com a ferramenta e baixa tenacidade. 
A dureza varia conforme a liga, mas em média a do alumínio é bem menor que a do aço inox.
A maioria dos aços são de baixa usinabilidade, especialmente os do grupo dos aços inoxidáveis por possuírem alta resistência à tração, alto coeficiente de encruamento e alta energia para usinagem.
O Alumínio, de forma geral, pode ser facilmente usinado. Com relação à rugosidade obtida não se pode dizer que o alumínio tem boa usinabilidade, em condições normais. Contudo, as temperaturas de usinagem são geralmente baixas e pode-se utilizar altas velocidade de corte. 
Nas mesmas condições de corte, o alumínio se deforma três vezes mais que o aço. Assim, as forças de corte necessárias à usinagem são mais baixas que comparadas com o alumínio, tendo efeito na rugosidade final da peça. 
Folha de Processos
Discussões dos Resultados
Parafusos de Alumínio
Na fabricação dos parafusos podemos notar que alterando a profundidade de corte conseguimos uma qualidade de trabalho superiore em menor tempo.
Na figura 58 podemos visualizar o acabamento das peças 1(direita) e 2(esquerda). Dentro dos retângulos vermelhos podemos notar a diferença na superfície.
Figura 58 - Peças usinadas
Apesar de dobrar a profundidade de usinagem a peça 2 ficou com uma superfície melhor do que a peça 1, pois é o avanço que determina o acabamento como podemos ver na figura 58.
Figura 59 - Avanço por dente, avanço de corte e avanço efetivo de corte no fresamento tangencial discordante.
Assim, através da taxa de remoção de material podemos entender o porquê da peça 2 ter sido mais rápido que a peça 1. 
,
Onde:
	Calculando para o caso analisado:
	
	Peça 1
	Peça 2
	
	0,5 mm
	1 mm
	f
	0,35
	0,2
	rpm
	3800
	3500
Tabela 6 - Paramentos de Corte
	Peça 1
	Peça 2
	
	
Tabela 7 - TRM em relação ao diâmetro da ferramenta
A peça 1 tem uma taxa de remoção maior, consequentemente menos tempo de usinagem. Podemos comparar os resultados pois a ferramenta utilizada foram as mesmas. 
Perfilomêtro
O perfil de rosca foi verificado no perfilometro através de duas medições. As medidas em relação ao passo tiveram uma diferença de 0,10mm. Esse erro está associado ao erro secundário de visualização por parte do operador. A mesma coisa se observou para o ângulo do filete que teve uma diferença de 4°5’. Entretanto foram feitas somente duas medições então não se pode ter confiabilidade nos dados aferidos.
Rugosimetro
Foram analisadas os eixos de alumínio e aço inox com rugosimetro portátil digital. Inicialmente foi utilizado um cut off de 0,25 para verificação. Porém a rugosidade aferida foi maior do que o estipulado por norma, sendo efetuada a mudança de cut off de 0,8 e realizado novo teste.
No gráfico consegue visualizar uma proporção entre os valores de rugosidade aferidos. Essa proporção ocorre, pois, a velocidade de avanço está relacionada com o avanço e o número de rotações. Uma vez que o avanço aumenta a velocidade de avanço também aumento para uma dada rotação. Os gráficos de comparação das rugosidades do alumínio e do Aço inox estão representados com os valores.
Gráficos 1 e 2: Comparação em barras da rugosidade. Série 1, 2,3 e 4 representam os eixos A,B,C e D respectivamente. O número 1,2,3 e 4 representam a classe de rugosidade Ra, Rq, Rz e Rt respectivamente.
Gráfico 1
Gráfico 2
Conclusões:
No torneamento dos parafusos de alumínio podemos concluir que os parâmetros de usinagem vistos na prática, podem alterar tanto a superfície de acabamento da peça quanto a sua produtividade.
Na verificação da rosca pelo perfilomêtro a rosca atendeu os parâmetros exigidos pelo projeto. Nesse equipamento deve se considerar a prática do operador visto que as medidas são feitas indiretamente. Para que se obtenha uma medida mais precisa é necessário que se efetue várias aferições de acordo com a necessidade e posteriormente haja um tratamento estatístico com intuito de diminuir os possíveis erros. Além disso, também foi utilizado um pente de rosca para verificação do passo que se mostrou dentro dos valores projetados.
No rugosímetro foram aferidas as duas peças de alumínio e aço inox. Em ambas as peças foi notado o aumento do Ra com o aumento do avanço para cada segmento. Comparando os valores de rugosidade média entre os eixos foi notado que o material peça influencia diretamente na rugosidade visto que os parâmetros de usinagem entre as peças foram os mesmos. Como o alumínio tem uma maior usinabilidade, sua superfície teve uma menor rugosidade média do que o aço inox.
Quando se aferiu a medida dos batimentos axiais, radiais, e concentricidade com o auxílio da mesa entre pontos, juntamente com o relógio apalpador, notou-se que devido a necessidade de rotacionar o eixo para posteriormente verificar as medidas, é necessário que a mesa fixe bem a peça para que não haja discrepância de valores. Além disso, a medição precisa ser obtida inúmeras vezes, já que como esse tipo de aparelho metrológico envolve certo trabalho manual, a inconstância de valores pode ser algo que atrapalhe quando a peça for utilizada.
Referências bibliográficas:
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 MACHADO, Álison Rocha; SILVA, Marcio Bacci da. Usinagem dos metais. 8. ed. Urbelândia/mg: Faculdade de Engenharia Mecânica - Laboratório de Ensino e Pesquisa em Usinagem, 2004.
LOTUSMETAL | DISTRIBUIÇÃO DE METAIS NÃO-FERROSOS. Alumínio (Laminados/Extrudados). Disponível em: <http://www.lotusmetal.com.br/produtos/aluminio>. Acesso em: 20 abr. 2017.
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COMANDO NUMÉRICO COMPUTADORIZADO: PRINCIPAIS COMPONENTES. Disponível em: <http://docslide.com.br/documents/componentes-torno-cnc.html>. Acesso em: 20 abr. 2017.
ZANONI, Elton. Cristalinidade. Disponível em: <https://engenhariadeelite.wordpress.com/tag/cristalinidade/>. Acesso em: 20 abr. 2017.