Relatorio torneamento

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TÍTULO: RELATÓRIO SOBRE O PROCESSO DE USINAGEM DE TORNEAMENTO 
NOMES: MÁRIO TADASHI KOSOKABE JÚNIOR
NATÁLIA CELESTINO DE CAMPOS
RESUMO
Os processos de usinagem são de extrema importância na fabricação de peças, pois são responsáveis pelo acabamento superficial, obtenção de dimensões precisas e obtenção de certas peculiaridades (furos, saliências, chanfros, entre outros). Dentre os processos de usinagem que existem, foi utilizado o torneamento neste estudo.
Este trabalho teve como objetivo acompanhar o processo de fabricação de uma peça através do torneamento. Para isso foi utilizado um tarugo de aço SAE 1020 que foi torneado pelo técnico do laboratório em um torno paralelo, sendo que todo o processo foi acompanhado pelos alunos.
Palavras-chave: usinagem, torneamento, torno.
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Imagens dos tornos.......................................................................................... 7
Figura 2 - Controlador de velocidade............................................................................... 7
Figura 3 - Peça em bruto................................................................................................... 9
Figura 4 - Cabeçote móvel.............................................................................................. 11
Figura 5 - Escareador.......................................................................................................11
Figura 6 - Passagem do macho....................................................................................... 12
Figura 7 – Fresadora....................................................................................................... 12
Figura 8 - Peça bruta....................................................................................................... 13
Figura 9 - Desenho da peça.............................................................................................13
Figura 10 - Partes do torno............................................................................................. 14
Figura 11 - Passo a passo do processo de fabricação da peça........................................ 15
Figura 12 – Faceamento..................................................................................................15
Figura 13 - Torneamento do diâmetro maior..................................................................16
Figura 14 - Controlador de profundidade....................................................................... 16
Figura 15 - Cavaco navalha.............................................................................................17
Figura 16 - Torneando diâmetro......................................................................................17
Figura 17 - Ajuste da angulação do porta-ferramenta.....................................................18
Figura 18 - Chanfro de 1x45º..........................................................................................18
Figura 19 - Quebra de canto vivo....................................................................................19
Figura 20 - Broca de centro.............................................................................................19
Figura 21 - Broca de centro.............................................................................................19
Figura 22 – Faceamento..................................................................................................20
Figura 23 - Diminuindo o comprimento da peça............................................................20
Figura 24 - Processo de torneamento para um diâmetro de 34 mm................................21
Figura 25 - Fim do torneamento do diâmetro de 34 mm.................................................21
Figura 26 - Angulação da ferramenta..............................................................................22
Figura 27 – Cone.............................................................................................................22
Figura 28 - Furação de centro..........................................................................................23
Figura 29 - Aplicação das brocas maiores.......................................................................23 
Figura 30 - Passagem do macho......................................................................................24
Figura 31 - Peça final.......................................................................................................24
Figura 32 - Torno IMOR HBX........................................................................................25
Figura 33 - Mecanismo de freio......................................................................................25
Figura 34 – Bedame.........................................................................................................25
Figura 35 - Sangramento da peça....................................................................................26
Figura 36 – Escantilhões.................................................................................................27
Figura 37 - Pente de rosca...............................................................................................27
Figura 38 - Processo de rosqueamento externo...............................................................28
Figura 39 - Fresas de topo...............................................................................................28
Figura 40 - Fresa cilindrico frontal..................................................................................28
Figura 41 – Fresadora......................................................................................................29
Figura 42 - Amostra dos acabamentos superficiais.........................................................29
1 INTRODUÇÃO
Segundo a DIN 8580, usinagem é um processo que causa a remoção de material, dando à peça forma, dimensões e acabamento superficial desejados. Essa remoção de material, que é o cavaco, ocorre através da interferência entre a ferramenta e a peça, sendo que esta ferramenta utilizada precisa possuir uma dureza superior à do material da peça.
Grande parte dos produtos que são utilizados nas indústrias passa por algum dos vários processos de usinagem que existem. Engrenagens, componentes da indústria aeroespacial, pinos médico-odontológicos, lentes de contato extraoculares e intraoculares e lentes para CD player são alguns exemplos de produtos que sofrem usinagem.
Devido a sua aplicação em vários setores que afetam a vida do homem de várias formas, é muito importante que seja realizado um estudo detalhado e cauteloso sobre usinagem. Processos como fundição ou forjamento também são capazes de dar forma às peças, mas são os processos de usinagem que melhoram o seu acabamento e permitem que sejam obtidas peculiaridades como roscas, saliências, inclinações e outros.
O torneamento é um dos vários processos de usinagem que existe. Neste processo, a peça se encontra em forma de tarugo (cilíndrica) e esta sofrerá um movimento de rotação enquanto a ferramenta avançará por toda a peça. Este processo se repete até que a peça final obtenha as dimensões e o acabamento superficial desejados.
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Durante os processos de usinagem, que conferem formas, dimensões e acabamentos desejados ocorre a remoção de material excedente, que é chamado de cavaco. Este cavaco possui formas irregulares e pode ocorrer em duas fases: desbaste e acabamento. No desbaste ocorre a maior retirada de cavaco e estes cavacos obtidos são grossos; já no acabamento a retirada de cavaco é menor e esta etapa é responsável por dar a rugosidade e dimensões finais adequadas [1].
Para que a usinagem ocorra, são necessários os movimentos de corte, de avanço e de profundidade. O movimento de corte é a rotação ou o percurso dado napeça, sendo este o movimento responsável pelo comprimento do cavaco; o movimento de avanço é responsável pela espessura do cavaco; e o movimento de profundidade é responsável pela largura do cavaco [1].
Independente do processo de usinagem que será realizado, todos dependem de três parâmetros que são de extrema importância para que este processo ocorra: velocidade de corte, avanço de corte e profundidade de corte. Dentre estes três parâmetros, o que mais influencia na usinagem é a velocidade de corte.
O torneamento é o processo de usinagem que obtêm superfícies de revolução através de uma ferramenta ou mais, sendo estas ferramentas monocortantesconhecidas como bite[2]. Durante o torneamento, a ferramenta de corte se desloca ao longo da peça em uma trajetória coplanar ao eixo principal de rotação da máquina, sendo este o eixo que a peça gira em torno.
Para se realizar o processo de torneamento é utilizado o torno, que é uma máquina ferramenta na qual a peça rotaciona ao redor do eixo principal desta máquina. Portanto, a peça produz o movimento de corte e a ferramenta produz o avanço [3]. Neste trabalho foi utilizado um torno paralelo, que permite a retirada de cavacos através da rotação em seu eixo.
Das operações de torneamento, existem o torneamento retilíneo e o curvilíneo. Dentre os retilíneos, existem os torneamentos cilíndrico, cônico, radial e de roscamento. O torneamento radial, quando obtêm uma superfície plana é chamado de faceamento e quando obtêm um entalhe é chamado de sangramento radial [3]. Nos curvilíneos, a ferramenta se desloca em uma trajetória curvilínea, diferente da trajetória dos citados anteriormente.
3 MATERIAIS E MÉTODOS
Para a realização deste laboratório foi utilizado um torno micro Nardini 500 II, para efetuar o torneamento principal da peça e um IMOR HBX, onde foi mostrado o procedimento de sangramento e criação de rosca externa como mostrado abaixo:
 
Figura 1: Imagem do torno micro Nardini 500 II à esquerda e do torno IMOR HBX a direita. Fonte: Celiza Máquinas
Para cada etapa do processo de usinagem foram utilizadas diferentes velocidades de rotação que puderam ser modificadas através de seu controlador mostrado na imagem. Cada velocidade era uma combinação diferente de controladores, que era obtida consultando uma tabela inserida na própria máquina.
Figura 2: Controlador de velocidade. Fonte: Autoria própria
Para a peça a ser usinada foi utilizado um tarugo de aço 1020, com o seguinte aspecto:
Figura 3: peça em bruto. Autoria própria.
Para a etapa de faceamento da peça foi utilizada uma velocidade de rotação de 660 rpm. Quanto a profundidade foi-se retirando de 0,3mm por ciclo até atingir o diâmetro adequado. O avanço depende das dimensões projetadas para a peça. A ferramenta utilizada foi a ferramenta de barra (bit) inserido na torre porta-ferramenta do torno e seu controle é visual. O objetivo de tal operação é obter uma face perpendicular ao solo e paralela a árvore.
Para os torneamentos paralelos a linha de centro e quebra de canto, utilizou-se uma velocidade de 320 rpm. Para todos esses processos utilizou-se o bit para usinar e seu controle se da pelo paquímetro(conforme profundidade estabelecida pelo usuário, se faz o controle do quanto falta ou situação atual através do paquímetro).
Para os furos de centro utilizou-se uma velocidade de 1000 rpm. Para tal utilizou-se uma broca de centro de 1/8' acoplado a um mandril. Como este processo tem a finalidade apenas de se obter um furo guia o seu controle é apenas visual.
No processo de sangramento, a velocidade de rotação utilizada foi de 95 rpm, utilizando um dispositivo denominado contra-ponto com uma ferramenta bedame (ferramenta de corte radial, muito utilizada para fazer saída de rosca, o-ring, canais, etc), controle feito por paquímetro.
Virando a peça, para tornear o cone utilizou-se o bit com uma angulação de 10º com uma velocidade de rotação de 485 rpm. Os processos de furos de centro ,quebras de canto, faceamento, torneamento ao longo do eixo central se mantiveram com as mesmas características das do outro lado da peça.
No processo de fazer a rosca M10, não se pode furar diretamente com uma broca de 10mm, tanto por uma questão de acabamento, quanto por preservação da broca, uma vez que exige uma grande retirada de material. Portanto para tal, foi necessário furar em duas etapas com duas brocas diferentes: Primeiro,a uma velocidade de rotação de 660 rpm, com uma de diâmetro 6mm e 16mm de profundidade (4 voltas na manivela do contraponto ou conhecido como volante, pode ser observado no esquema abaixo mostrando todas as partes do cabeçote móvel).
Figura 4: Esquema do cabeçote móvel . Fonte: cursos online SP
	Feito isso, podemos passar uma broca de 8 mm, com uma mesma velocidade de 660 rpm. Passa-se então um escareador. velocidade de rotação de 200 rpm.
Figura 5: Escareador. Fonte: Autoria própria
	Assim através de um macho M10, fez-se a rosca manualmente, colocando a peça em um mordente. Será explicado mais detalhadamente em resultados e discussões.
Figura 6: Representação das 3 fases de passagem do macho. Fonte: Brocafer
	Houve ainda, uma demonstração do procedimento de fresamento, mostrando as diferenças entre o fresamento concordante e o discordante. 
Figura 7: Fresadora utilizada em laboratório. Fonte: Autoria própria
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES
	Antes de iniciar a usinagem da peça desejada, a primeira operação realizada foi a obtenção das medidas da peça em bruto.
Figura 8: peça em bruto por outra vista. Autoria própria.
	Trata-se de um tarugo de aço 1020 e foram feitas as seguintes medidas:
	Diametro (D) em mm
	Comprimento (H) em mm
	D1= 45,4
	H1= 72,05
	D2= 45,45
	H2= 72,1
	D3= 45,4
	H3= 72,0
	Dm = 45,42
	Hm = 72,05
	A figura abaixo mostra esquematicamente a figura da peça final que deverá ser obtida
Figura 9: desenho cotado da peça a ser usinada. Fonte: Roteiro Laboratório de usinagem dos materiais
	Antes de mais nada, precisa-se entender todas as partes de um torno envolvidas no processo de criação da peça. 
Figura 10: Partes do torno. Fonte: Slides Profº. Elias Junior
	A placa também conhecida como árvore, onde se acopla a bucha de fixação da peça, é onde estará a peça em rotação. A ferramenta é acoplada na torre porta-ferramenta. Carro transversal é o responsável pelo movimento da ferramenta até a peça. o cabeçote fixo é onde se encontra toda caixa de engrenagens. O cabeçote móvel é o que acoplará o mandril para brocas e ponta ( este melhor especificado na figura 4).
	O processo foi descrito passo a passo, conforme tabela dada em sala de aula no laboratório.
Figura 11: passo a passo do processo de fabricação da peça. Fonte: Roteiro laboratório
	Seguindo-se os passos dados, começa-se pela criação de um lado da peça para depois virarmos e fazer o outro lado.
	Iniciou-se portanto pelo faceamento da peça, criando uma superfície de referencia. O operador deve passar a ferramenta por todo o diâmetro da peça de forma, como o próprio nome diz, facear a peça, criar uma face de referência para os próximos passos da peça. 
Figura 12: faceamento da peça. Fonte: Autoria própria
	Feito isso iniciaremos a dar forma a peça, começou-se por tornear o maior diâmetro de 42 mm com avanço de 45 mm ao longo da peça. Como a peça estava inicialmente com 45,42 mm teve-se que retirar 3,42mm de profundidade do material. Com o uso dos controladores do torno avançou-se de 0,3mm em 0,3 mm até se atingir o diâmetro desejado.
Figura 13: torneamento do diâmetro maior. Fonte: Autoria própria.
Figura 14: Controlador de profundidade, é neste que se regula, através de uma régua nela inserida, o quanto de profundidade deve-se deslocar naquele ciclo. Fonte: Autoria própria
	Pode-se agora tornear o diâmetro menor de 34mm e comprimento 33mm (30mm +3 mm de sangramento), pelo mesmo processo que o anterior. Porém, pode-se observar o fenômeno de formação do cavaco navalha (cavaco longo e pouco espesso assemelhando a uma navalha, de coloraçãopouco azulada devido as altas temperaturas), por estar em uma velocidade de rotação e avanço inadequado para o tipo de material ou até mesmo pelo estado da ferramenta e da máquina (geração de vibrações), podem gerar esse tipo de cavaco. 
Figura 15: Formação de cavaco navalha. Fonte: Autoria própria
Figura 16: Feita o segundo diâmetro desse lado da peça. Fonte: Autoria própria 
	Deve-se agora, fazer um chanfro de 45º para quebra de canto no diâmetro de 34mm. A própria ferramenta possui um angulo de 45º em sua aresta principal. Para o torneamento era necessário uma angulação do porta-ferramenta para que houvesse um angulo de folga e de saída do cavaco, assim utilizando a ponta e aresta principal para o torneamento. Ajusta-se agora a ferramenta para que fique perpendicular a linha de centro da peça e possa fazer a quebra com a angulação desejada, assim como mostra a imagem:
Figura 17: Ajuste da angulação do porta-ferramenta para quebra de canto. Fonte: Autoria própria.
Figura 18: Efetuando o chanfro de 1x45º. Fonte: Autoria própria.
	Sempre que não especificado, os cantos vivos também devem ser quebrados com um mínimo, mesmo que não ordenado. Portanto fez-se a quebra do canto do diâmetro de 42 mm.
Figura 19: Quebra de canto vivo. Fonte: Autoria própria.
	Fez-se agora um furo de centro apenas para se obter um referência central, conforme houvesse necessidade. Para isso utilizou-se uma broca de centro acoplada no mandril do cabeçote móvel.
Figura 20: Representação de uma broca de centro. Fonte: Fermec.
Figura 21: Broca de centro acoplada no mandril do cabeçote móvel. Fonte: Autoria própria.
	Para o sangramento havia necessidade de um torno com melhor precisão e que produzisse menos vibrações, por isso será explicado mais pra frente como foi efetuado essa operação em outro torno.
	Virou-se a peça para que prosseguisse com a outra metade dela. Como padrão, primeiro processo foi o faceamento da mesma, com a mesma finalidade.
Figura 22: Faceamento do outro lado da peça. Fonte: Autoria própria.
	Como a peça inicialmente tinha 72,05mm de comprimento, deve-se agora ajustar esse comprimento, de forma que fique com o máximo que a peça final permite. Para isso foi-se retirando de 0,3 mm em 0,3 mm até atingir o comprimento de 68mm como especificado.
Figura 23: diminuindo o comprimento da peça. Fonte: Autoria própria.
	Tem-se que tornear agora o diâmetro de 34mm com comprimento de 25mm, para que o maior diâmetro da peça continue com 10 mm. Processo igual aos outros de retirada de material ao longo do eixo principal da peça.
Figura 24: Processo de torneamento para um diâmetro de 34 mm. Fonte: Autoria própria
Figura 25: Aspecto ao final da etapa do torneamento do diâmetro de 34 mm .Fonte:Autoria própria
	Com o diâmetro feito, pode-se agora efetuar o cone com angulação de 10º. Para o ajuste desse angulo deve-se alterar em um anel situado na base da torre porta-ferramenta.
Figura 26: anel graduado para ajuste da angulação da ferramenta. Fonte: Autoria própria
	O avanço é feito normalmente, até que o cone todo seja feito até atingir o maior diâmetro da peça, de modo a preservar ainda o diâmetro de 34 mm que será agora a base do cone.
Figura 27: Fazendo-se o cone. Fonte: Autoria própria
	Feito isso, deve-se agora fazer o furo M10 onde será inserido uma rosca interna. Para essa etapa a furação deve ser feita em partes, iniciando por uma broca de menor diâmetro e avançando no tamanho até que se atinja o necessário, para que não se crie um momento torçor muito grande e mantenha integridade da ferramenta e garantir melhor acabamento a peça. Primeiro foi feito um furo de centro de mesmo procedimento do primeiro furo efetuado do outro lado da peça. Travando o cabeçote móvel para estabilidade da furação, aplicou-se então uma primeira broca de 6mm e avançou-se 16mm (4voltas do volante como explicado em "materiais e métodos"). Após, furou-se com uma broca de 8mm e velocidade de rotação de 485 rpm.
Figura 28: Furação de centro. Fonte: Autoria própria
Figura 29: Aplicação das brocas maiores. Fonte: Autoria própria
	Passa-se então um escareador para que haja uma quebra de canto interno e cria uma guia para passagem do parafuso e não gere um amassamento do primeiro filete de rosca. O escareador pode ser visto na figura 5.
	O macho será aplicado agora para criação dos filetes de rosca interna da peça. Prende-se a peça no mordente, o primeiro macho no passador ( este macho é o que retira menos material para criação de uma guia para passagem dos outros 2 que servem para obter uma boa calibração e bom acabamento ,assim acertar as medidas). Durante a passagem do macho se houver resistência ao girar, deve-se sempre girar ao contrário para que haja quebra do cavaco e assim continuar com a criação da rosca.
Figura 30: Passagem do macho para criação da rosca. Fonte: Autoria própria.
Figura 31: Peça até onde parou. Fonte: Autoria própria
	Na próxima etapa, faria o sangramento da peça porém a peça não estava presente durante o laboratório portanto utilizou-se outro tarugo. E portanto o estado final da peça que se estava criando é o da imagem acima.
	Para a próxima etapa utilizamos o torno IMOR HBX. Este torno é criado por uma empresa Brasileira e seu diferencial é o seu fim de curso que possibilita uma semi-automatização do processo de forma a poder determinar em que ponto o carro principal irá avançar ao longo da peça.
Figura 32: Torno IMOR HBX . Fonte: Autoria própria
	Possui um sistema de desligamento no pé, como um tipo de freio. Sistema de rotação chega até 2500 rpm.
Figura 33: Mecanismo de freio no pé para desligar o torno. Fonte: Autoria própria
	Não tendo a peça que estava-se criando no momento como dito anteriormente, o processo de sangramento foi demonstrado utilizando um outro tarugo. O bedame (ferramenta de corte radial, utilizada principalmente para fazer saída de rosca, o-ring e canais) utilizado foi o seguinte:
Figura 34: Bedame utilizado. Fonte: Autoria própria
	Como essa máquina vibra menos pode-se fazer uma retirada maior de material. Sabendo-se de tudo isso, fez-se a abertura de canais radiais ou sangramento, no tarugo. Nada mais é do que a aproximação do bedame preso a torre porta-ferramenta, na peça e retirada de material criando os canais radiais.
Figura 35: Abertura de canais radiais ou sangramento da peça. Fonte: Autoria própria.
Foi nos mostrado o escantilhão, que seu objetivo é conferir o ângulo na confecção da ferramenta e se a ferramenta esta na angulação correta.
Figura 36: Escantilhões. Fonte: Autoria própria
	Pela imagem acima dos escantilhões, pode-se perceber que existem dois tipos de rosca: a triangular ( padrão métrico e whitworth) e a quadrada.
	Para escolha da rosca existem padrões tabelados determinado em passos/polegada, e assim podendo configurar a máquina de acordo com a rosca desejada. O pente de rosca serve como um gabarito para saber que roscca está sendo usinada.
Figura 37: pente de rosca. Fonte: Autoria própria
	Este torno sempre engrena no mesmo ponto, o que significa que uma vez iniciada a rosca a máquina não perde a localização dos passos de rosca.
Figura 38: Proccesso de rosqueamento externo do tarugo. Fonte: Autoria própria
	A rosca é feita de maneira automática de acordo com as especificações que foi dada a máquina. apenas o retorno e final foi feito de forma manual.
	Para o fresamento foram mostradas algumas fresas de topo e algumas cilindricofrontais:
Figura 39: Fresas de topo. Fonte: Autoria própria
 
Figura 40: Fresa cilindrico frontal. Fonte: Autoria própria
Figura 41: Fresadora operando. Fonte: Autoria própria
	Pode se ver na imagem abaixo que a operação que dá melhor acabamento superficial é o concordante.
Figura 42: Amostra dos acabamentos superficiais do fresamento concordante( mais brilhante) e do discordante. Fonte: Autoria própria
5 CONCLUSÕES
Como já foi citado anteriormente, os processos de usinagem são de extrema importância na fabricação de peçase acompanhar todo este processo de torneamento contribui muito para o conhecimento cientifico e técnico dos alunos. Durante o torneamento, foram utilizadas diferentes velocidades de corte e foi possivel perceber a influencia dessas mudanças no cavaco obtido e no acabamento da peça. Outro fato observado foi que a mudança de ângulo da ferramenta influenciou na forma e coloração do cavaco. Também foi possível conhecer as partes do torno mecânico, seu manuseio e as ferramentas que devem ser utilizadas dependendo da operação a ser realizada. 
A máquina utilizada neste estudo é antiga, portanto apresentava algumas restrições pois não suportava grandes vibrações. Apesar disto, foi perfeitamente possível observar como todo o processo é realizado e que todos os passos devem ser realizados commuita atenção e cautela, a fim de que a peça final obtenha o acabamento e as dimensões requisitadas.
6 REFERÊNCIAS
[1] Kole, A. T., Torrecilha, C.; “ Apostila de Processos Mecânicos de Usinagem”; Departamento Regional de São Paulo – SENAI-SP; 1998.
[2] Ferraresi, D.; "Fundamentos da Usinagem dos Metais"; Editora Edgard Blücher; 1ª ed.;São Paulo; 1988.
[3] Ribeiro, M. V.; "Apostila de Máquinas-Ferramenta";Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá - UNESP; 2008.
http://www.cursosonlinesp.com.br