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1 CURSO TÉCNICO EM MECÂNICA PROCESSO DE USINAGEM Federação das Indústrias do Estado de Minas Gerais - FIEMG LOCAL: EXTREMA Data: 10/05/2011 2 Presidente da FIEMG Olavo Machado Júnior Diretor Regional do SENAI Lúcio José de Figueiredo Sampaio Gerente de Educação Profissional Edmar Fernando de Alcântara Federação das Indústrias do Estado de Minas Gerais - FIEMG Serviço Nacional de Aprendizagem Industrial - SENAI Departamento Regional de Minas Gerais CFP Janez Hlebanja 3 SUMÁRIO 1 - USINAGEM ............................................................................................................ 6 1.1 - A MÁQUINA – FERRAMENTA ........................................................................ 7 2 - FERRAMENTAS DE CORTE ................................................................................. 8 2.1 - FERRAMENTAS DE USO MANUAL ............................................................... 8 3 - TRAÇAGEM ........................................................................................................... 9 3.1 - TIPOS: ........................................................................................................... 10 3.2 - INSTRUMENTOS PARA TRAÇAGEM .......................................................... 11 3.3 - ETAPAS DA TRAÇAGEM ............................................................................. 13 3.4 - VERIFICADORES E CALIBRADORES ......................................................... 17 4 - LIMAGEM ............................................................................................................. 18 4.1- UTILIZAÇÃO .................................................................................................. 19 4.2 - CLASSIFICAÇÃO .......................................................................................... 19 5 - FURADEIRAS ...................................................................................................... 21 5.1 - DEFINIÇÃO ................................................................................................... 21 5.2 - TIPOS ............................................................................................................ 21 5.3 - ACESSÓRIOS DAS FURADEIRAS............................................................... 23 5.4 - OPERAÇÕES NA FURADEIRA .................................................................... 25 5.5 - ETAPAS DA FURAÇÃO ................................................................................ 26 5.6 - FURAÇÃO ..................................................................................................... 28 6 - BROCAS .............................................................................................................. 29 6.1 - TIPOS DE BROCAS ...................................................................................... 31 6.2 - BROCAS E FERRAMENTAS ESPECIAIS .................................................... 33 7 - ALARGADORES .................................................................................................. 37 8 - MACHOS E COSSINETES DE ROSCAR ............................................................ 38 8.1 - CARACTERÍSTICAS ..................................................................................... 40 8.2 - TIPOS DE MACHO DE ROSCAR ................................................................. 40 8.3 - SELEÇÃO DOS MACHOS DE ROSCAR, BROCAS E LUBRIFICANTES OU REFRIGERANTES. ............................................................................................... 41 9 - DESANDADORES ............................................................................................... 43 9.1 - CLASSIFICAÇÃO .......................................................................................... 43 10 - COSSINETES OU TARRACHAS ....................................................................... 45 4 10.1 - CARACTERÍSTICAS DOS COSSINETES .................................................. 45 11 - ESMERILHADEIRAS ......................................................................................... 47 12 - SERRAMENTO .................................................................................................. 50 12.1 - MECANISMO DE AVANÇO MECÂNICO ................................................. 52 12.2 - FUNCIONAMENTO ..................................................................................... 55 13 - FERRAMENTAS DE USO MECÂNICO ............................................................. 58 13.1 - PRINCIPIO DA CUNHA ............................................................................... 59 13.2 - CONSTRUÇÃO ........................................................................................... 61 13.3 - ALTURA DAS FERRAMENTAS .................................................................. 63 14 - PARÂMETROS DE CORTE ............................................................................... 65 14.1 - UNIDADES .................................................................................................. 65 15 – FLUÍDO DE CORTE .......................................................................................... 68 16 - TORNEAMENTO ............................................................................................... 71 16.1 - CARACTERTSTICAS DO TORNO HORIZONTAL...................................... 74 16.2 - PLACA UNIVERSAL DE TRÊS CASTANHAS ............................................ 76 16.3 - TORNEAMENTO CÔNICO ......................................................................... 78 17 - RECARTILHADO ............................................................................................... 81 18 - PLAINA .............................................................................................................. 83 18.1 - EQUIPAMENTOS NECESSÁRIOS ............................................................. 85 18.2 - TIPOS DE TRABALHOS NO APLAINAMENTO .......................................... 88 18.3 - ETAPAS DA OPERAÇÃO NO APLAINAMENTO: ....................................... 89 19 - FRESAGEM ....................................................................................................... 91 19.1 - FRESADORA .............................................................................................. 93 19.2 - FRESAS ...................................................................................................... 95 20 - RETIFICAÇÃO ................................................................................................... 99 20.1 - CLASSIFICAÇÃO ...................................................................................... 100 20.2 - FERRAMENTA PARA RETIFICAÇÃO - REBOLO .................................... 101 20.3 - BALANCEAMENTO DO REBOLO ............................................................ 104 20.4 - VELOCIDADE DE CORTE E RPM - RETIFICAÇÃO ................................. 104 21 – DESENHO ....................................................................................................... 108 21.1 – EIXO PARA PROCESSO DE USINAGEM ............................................... 108 22 - REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS: ................................................................ 109 5 Prefácio “Muda a forma de trabalhar, agir, sentir, pensar na chamada sociedade do conhecimento”. Peter Drucker O ingresso na sociedade da informação exige mudanças profundas em todos os perfis profissionais, especialmente naqueles diretamente envolvidos na produção, coleta, disseminação e uso da informação. O SENAI,maior rede privada de educação profissional do país, sabe disso, e ,consciente do seu papel formativo , educa o trabalhador sob a égide do conceito da competência:” formar o profissional com responsabilidade no processo produtivo, com iniciativa na resolução de problemas, com conhecimentos técnicos aprofundados, flexibilidade e criatividade, empreendedorismo e consciência da necessidade de educação continuada.” Vivemos numa sociedade da informação. O conhecimento, na sua área tecnológica, amplia-se e se multiplica a cada dia. Uma constante atualização se faz necessária. Para o SENAI, cuidar do seu acervo bibliográfico, da sua infovia, da conexão de suas escolas à rede mundial de informações – internet- é tão importante quanto zelar pela produção de material didático. Isto porque, nos embates diários, instrutores e alunos, nas diversas oficinas e laboratórios do SENAI, fazem com que as informações, contidas nos materiais didáticos, tomem sentido e se concretizem em múltiplos conhecimentos. O SENAI deseja, por meio dos diversos materiais didáticos, aguçar a sua curiosidade, responder às suas demandas de informações e construir links entre os diversos conhecimentos, tão importantes para sua formação continuada ! Gerência de Educação Profissional 6 11 -- UUSSIINNAAGGEEMM "O que é a usinagem?" Todos os conjuntos mecânicos que nos cercam são formados por uma porção de peças: eixos, anéis, discos, rodas, engrenagens, juntas, suportes, parafusos, carcaças, etc. Para que essas peças sirvam às necessidades para as quais foram fabricadas, elas devem ter exatidão de medidas e um determinado acabamento em sua superfície. Podemos fabricar essas peças de dois modos: I) sem a produção de cavacos, como nos processos metalúrgicos. Exemplos: fundição, laminação, trefilação, forjamento, corte,etc. II) com produção de cavacos que caracteriza todos os processos de usinagem. Exemplo: serramento, furação, torneamento, aplainamento, fresagem, etc. Cavaco é o resultado da retirada de sobremetal da superfície que está sendo usinada ( material que está sendo eliminado ) . Usinagem é todo o processo pelo qual a forma de uma peça é modificada pela 7 remoção progressiva de cavacos ou aparas de material metálico ou não-metálico. Do ponto de vista da estrutura do material, a usinagem é basicamente um processo de cisalhamento, ou seja, ruptura por aplicação de pressão, que ocorre na estrutura cristalina do metal. Algumas das operações de usinagem citadas anteriormente podem ser feitas tanto manualmente como com o auxílio das máquinas operatrizes ou das máquinas- ferramenta. Um exemplo de usinagem manual é a operação de limar. Tornear, por sua vez, só se faz com uma máquina-ferramenta denominada torno. 1.1 - A MÁQUINA – FERRAMENTA é uma máquina fixa com um motor, utilizada para dar forma ou modelar materiais sólidos, especialmente metais. O produto é alcançado eliminando parte do material da peça e dando-lhe uma forma determinada. A ferramenta é fixada diretamente na máquina, elas constituem a base da indústria moderna e são usadas direta ou indiretamente na fabricação de peças e ferramentas. MÁQUINA-FERRAMENTA – TORNO MECÂNICO HORIZONTAL 8 22 -- FFEERRRRAAMMEENNTTAASS DDEE CCOORRTTEE É um utensílio de uso manual ou mecânico destinado a cortar o material por desprendimento de cavacos ou somente por seccioná-lo. Está constituída de um corpo de formas diversas, com uma ou mais cunhas para realizar o trabalho (figs. 1 a 6). 2.1 - FERRAMENTAS DE USO MANUAL Dentro do grupo de uso manual estão aquelas que desprendem material da ação direta e continua do operador, como: lima, serra manual, talhadeira e outras (figs. 7,8 e 9). Ainda no grupo de uso manual encontram-se as que cortam sem desprender cavaco, como a tesoura manual e o vazador (figs. 10 e 11). 9 Ainda no grupo de uso manual encontram-se as que cortam sem desprender cavaco, como a tesoura manual e o vazador (figs. 10 e 11). Em geral, estas ferramentas são construídas de aço ao carbono, temperado. 33 -- TTRRAAÇÇAAGGEEMM Muitas vezes, dentro do processo de fabricação mecânica, é necessário prever se a peça em bruto ou pré-usinada resultará realmente na peça acabada que se deseja, isto é, se as dimensões da peça em bruto são suficientes para permitir a usinagem final. Isso geralmente acontece na produção de peças únicas, na fabricação de pequenas séries ou na produção de primeiros lotes de peças de uma grande série. Para fazer isso, executa-se um conjunto de operações chamado de TRAÇAGEM. Por meio da traçagem são marcadas na peça pré-usinada as linhas e os pontos que delimitam o formato finaI da peça após a usinagem. Com o auxilio da traçagem são transportados para a peça os desenhos dos planos e outros pontos ou linhas importantes para a usinagem e o acabamento. Como a traçagem consiste basicamente em desenhar no material a correta localização dos furos, rebaixos, canais, rasgos e outros detalhes, ela permite visualizar as formas finais da peça. Isso ajuda a prevenir falhas ou erros de 10 interpretação de desenho na usinagem, o que resultaria na perda do trabalho e da peça. 3.1 - TIPOS: I) Traçagem plana - que se realiza em superfícies planas de chapas ou peças de pequena espessura. II) Traçagem no espaço - que se realiza em peças forjadas e fundidas e que não são planas. Nesse caso, a traçagem se caracteriza por delimitar volumes e marcar centros. REFERÊNCIAS I) superfície de referência – local onde a peça se apóia; II) Plano de referência - a linha a partir da qual toda a traçagem da peça é orientada. Dependendo do formato da peça, a linha que indica o pIano de referência pode corresponder à linha de centro. 11 Da mesma forma, o pIano de referência pode coincidir com a superfície de referência. 3.2 - INSTRUMENTOS PARA TRAÇAGEM Os instrumentos são muitos e variados: Escala, Graminho, Riscador, Régua de traçar, Suta, Compasso, Esquadro de centrar, Cruz de centrar, Punção, Martelo, Calços em V, Cantoneiras, Cubo de traçagem, Macacos de altura variável, Mesa de traçagem ou desempeno, Calibrador traçador. Para cada etapa da traçagem um desses instrumentos ou grupo de instrumentos é usado. Assim, para apoiar a peça, usa-se a mesa de traçagem ou desempeno. Dependendo do formato da peça e da maneira como precisa ser apoiada, é necessário também usar calços, macacos, cantoneiras e / ou o cubo de traçagem. 12 Medição - escala, goniômetro ou calibrador traçador. Traçagem - riscador, compasso e graminho ou calibrador traçador. Auxiliar na traçagem - régua, esquadros de base, esquadro de centrar, suta, tampões, gabaritos Marcação - um punção e um martelo. Pintar - Para que o traçado seja mais nítido, as superfícies das peças devem ser pintadas com soluções corantes. 13 O tipo de solução depende da superfície do material e do controle do traçado. o quadro a seguir resume as informações sobre essas soluções: SUBSTÂNCIA COMPOSIÇAO SUPERFÍCIES TRAÇADO Verniz Goma-Iaca, álcool, anilina. Lisas ou polidas Rigoroso Solução alvaiade Alvaiade, água ou álcool. Em bruto Sem rigor Gesso diluído Gesso, água, cola comum de madeira, óleo de linhaça, secante. Em bruto Sem rigor Gesso seco Gesso comum (giz). Em bruto Pouco rigoroso Tinta Já preparada no comércio. Lisas Rigoroso Tinta negra especial Já preparada no comércio. De metais claros Qualquer Quando ha necessidade de realizar a traçagem em peças fundidas ou forjadas muito grandes, é possível fazê-lo em máquinas de traçagem. 3.3 - ETAPAS DA TRAÇAGEM1. Limpeza das superfícies que estarão em contato, ou seja, a peça e a mesa de traçagem. Ambas devem estar livres de qualquer tipo de sujeira, tais como: pó, graxa, óleo. Além disso, a peça deve ter sido previamente rebarbada. 2. Preparação da superfície com o material adequado, ou seja, aplicação de uma pintura especial que permita visualizar os traços do riscador. 3. Posicionamento a peça sobre a superfície de referência. Se a peça não tiver uma superfície usinada que se possa tomar como pIano de referência, ela deve 14 ser posicionada com o auxílio de calços, macacos e / ou cunhas. 4. Preparação do graminho na medida correta. 5. Realizar a Traçagem, fazendo um traço fino, nítido, em um único sentido, ou seja, de uma vez só. a) Se os traços forem paralelos à superfície de referência, basta usar o graminho ou calibrador traçador; b) Para traçar linhas perpendiculares, usa-se o esquadro adequado. c) Para a traçagem de linhas obliquas, usa-se a suta, que serve para transportar ou verificar o ângulo da linha obliqua; d) Para a traçagem de arcos de circunferência, usa-se o punção para marcar o centro da circunferência e o compasso para realizar a traçagem. 15 COMPASSOS Nas oficinas, dois tipos de compassos diferentes são empregados: compassos de traçar e de verificação. 1. Compasso de traçar ou de pontas: usado para transferir uma medida, traçar arcos ou circunferências. 2. Compasso de verificação ou de centro: para medidas internas, externas ou de espessuras. PUNÇÃO DE BICO É uma ferramenta de aço carbono, com ponta cônica temperada e corpo geralmente octogonal ou cilíndrico recartilhado. TALHADEIRA E BEDAME A Talhadeira e o Bedame são ferramentas de corte feitas de um corpo de aço, de secção circular, retangular, hexagonal ou octogonal, com um extremo forjado, provido de cunha, temperada e afiada convenientemente, e outra chanfrada 16 denominada cabeça. Servem para cortar chapas, retirar excesso de material e abrir rasgos. Características: O bisel da cunha é simétrico ou assimétrico; A aresta de corte deve ser convexa e o ângulo de cunha varia com o material a ser talhado, conforme tabela: Os tamanhos são entre 150 e 180mm; A cabeça é chanfrada e temperada; MARTELO O Martelo é uma ferramenta de impacto, constituída de um bloco de aço carbono preso a um cabo de madeira, sendo as partes com que se dão os golpes, temperadas. É utilizado na maioria das atividades industriais, tais como a mecânica geral, a construção civil e outras. 17 Considerações e Conservação Para o seu uso, o martelo, deve ter o cabo em perfeitas condições e bem preso através da cunha. Por outro lado, deve-se evitar golpear com o cabo do martelo ou usá-lo como alavanca. Utilizado em trabalhos, com chapas finas de metal, como também na fixação de pregos, grampos, etc. O peso do martelo varia de 200 a 1000 gramas. Destina-se a serviços gerais, como exemplo: rebitar, extrair pinos, etc. Sua estrutura permite a realização de trabalhos em chapas de metal, etc, sem contudo danificar ou marcar o material trabalhado. 3.4 - VERIFICADORES E CALIBRADORES São instrumentos geralmente fabricados de aço, temperado ou não. Apresentam formas e perfis variados. Utilizam-se para verificar e controlar raios, ângulos, folgas, roscas, diâmetros e espessuras. 18 Tipos: Os verificadores e calibradores classificam-se em vários tipos: I) Verificador de raio e de ângulos: Serve para verificar raios internos e externos. Em cada lâminas é estampada a medida do raio. Suas dimensões variam, geralmente, de 1 a 15mm ou de 1/32” a 1/2”. II) Verificador de rosca: Usa-se para verificar roscas em todos os sistemas. Em suas lâminas está gravado o número de fios por polegada ou o passo da rosca em milímetros. III) Calibrador de folgas (Apalpador) Usa-se na verificação de folgas, sendo fabricado em vários tipos. Em cada lâmina vem gravada sua medida, que varia de 0,04 a 5mm, ou de 0,0015” a 0,2000”. 44 -- LLIIMMAAGGEEMM Descrição É uma ferramenta manual de aço carbono, denticulado e temperada. 19 4.1- UTILIZAÇÃO É utilizada na operação de limar. 4.2 - CLASSIFICAÇÃO Classificam-se pela forma, picado e tamanho. As formas mais comuns são: As limas podem ser de picado simples ou cruzado. Classificam-se ainda em bastardas, bastardinhas e murças. 20 Os tamanhos mais usuais de limas são: 100, 150, 200, 250 e 300mm de comprimento (corpo). Comentários e Conservação: As limas, para serem usadas com segurança e bom rendimento, devem estar bem encabadas, limpas e com o picado em bom estado de corte. Para a limpeza das limas usa-se uma escova de fios de aço e, em certos casos, uma vareta de metal macio (cobre, latão) de ponta achatada. evitar choques; protegê-las contra a umidade a fim de evitar oxidação; evitar o contato entre si para que seu denticulado não se estrague. Aplicações das limas segundo suas formas. 21 55 -- FFUURRAADDEEIIRRAASS A operação de furar é muito antiga. Para realizá-la, é necessário ter não só uma ferramenta, mas também uma máquina que possa movimentá-la. Até o começo deste século, os mecanismos usados para furar não eram muito diferentes da furadeira de arco que você viu na aula anterior. Porém, a evolução dos materiais de construção mecânica iniciada pela Revolução Industrial, exigiu que outros mecanismos mais complexos e que oferecessem velocidades de corte sempre maiores fossem se tornando cada vez mais necessários. Assim, surgiram as furadeiras com motores elétricos que vão desde o modelo doméstico portátil até as grandes furadeiras multifusos capazes de realizar furos múltiplos. 5.1 - DEFINIÇÃO Furadeira é uma máquina-ferramenta destinada a executar as operações como a furação por meio de uma ferramenta chamada broca. 5.2 - TIPOS I- Furadeira portátil São usadas em montagens, na execução de furos de fixação de pinos, cavilhas e parafusos em peças muito grandes como turbinas, carrocerias etc., quando há necessidade de trabalhar no próprio local devido ao difícil acesso de urna furadeira maior. São usadas também em serviços de manutenção para extração de elementos de máquina (como parafusos, prisioneiros, pinos). Pode ser elétrica e também pneumática. 22 II- Furadeira de coluna Chamada de furadeira de coluna porque seu suporte principal é uma coluna na qual estão montados o sistema de transmissão de movimento, a mesa e a base. A coluna permite deslocar e girar o sistema de transmissão e a mesa, segundo o tamanho das peças. A furadeira de coluna pode ser: (A) Bancada (também chamada de sensitiva, porque o avanço da ferramenta é dado pela força do operador) – por ter motores de pequena potência é empregada para fazer furos pequenos (1 a 12 mm). A transmissão de movimentos é feita por meio de sistema de polias e correias. (B) Piso- geralmente é usada para a furação de peças grandes com diâmetros maiores do que os das furadeiras de bancada. Possuem mesas giratórias que permitem maior aproveitamento em peças de formatos irregulares. Possuem, também, mecanismo para avanço automático do eixo árvore. Normalmente a transmissão de movimentos é feita por engrenagens. III- Furadeira radial - é empregada para abrir furos em peças pesadas, volumosas ou difíceis de alinhar. Possui um potente braço horizontal que pode ser abaixado e Ievantado e é capaz de girar em torno da coluna. Esse braço, por sua vez, contémo eixo porta-ferramenta que também pode ser deslocado 23 horizontalmente, ao longo do braço. Isso permite furar em várias posições sem mover a peça. O avanço da ferramenta também é automático. IV- Furadeiras especiais - podem ser: (A) Furadeira múltipla - possui vários fusos alinhados para executar operações sucessivas ou simultâneas em uma única peça ou em diversas peças ao mesmo tempo. É usada em operações seriadas nas quais é preciso fazer furos de diversas medidas. (B) Furadeira de fusos múltiplos - os fusos trabalham juntos, em feixes. A mesa gira sobre seu eixo central. É usada em usinagem de uma peça com vários furos e produzida em grandes quantidades de peças seriadas. Dica tecnológica O eixo porta-ferramenta também é conhecido como cabeçote ou árvore da furadeira. As furadeiras podem ser identificadas por características como: potência do motor; variação de rpm; deslocamento máximo do eixo principal; deslocamento máximo da mesa; distância máxima entre a coluna e o eixo principal. 5.3 - ACESSÓRIOS DAS FURADEIRAS Para efetuar as operações, as furadeiras precisam ter acessórios que ajudem a prender a ferramenta ou a peça. Os principais acessórios das furadeiras são: 24 (A) Mandril- este acessório tem a função de prender as ferramentas, com haste cilíndrica paralela. Para serem fixados na furadeira, eles são produzidos com rosca ou cone. Para a fixação da ferramenta, o aperto pode ser feito por meio de chaves de aperto. Existem também modelos de aperto rápido para trabalhos de precisão realizados com brocas de pequeno diâmetro. Seu uso é limitado pela medida máxima do diâmetro da ferramenta. O menor mandril é usado para ferramentas com diâmetros entre 0,5 e 4 mm e o maior, para ferramentas de 5 a 26 mm. (B) Buchas cônicas - são elementos que servem para fixar o mandril ou a broca diretamente no eixo da máquina. Suas dimensões são normalizadas tanto para cones externos (machos) como para cones internos (fêmeas). Quando o cone interno (eixo ou árvore da máquina) for maior que o cone externo (da broca), usam- se buchas cônicas de redução. O sistema de cone Morse é o mais usado em máquinas-ferramenta e é padronizado com uma numeração de 0 a 6. Cunha ou saca-mandril / bucha - é um instrumento de aço em forma de cunha usado para extrair as ferramentas dos furos cônicos do eixo porta-ferramenta. 25 Para um ajuste correto da ferramenta, antes de efetuar a montagem das brocas, mandris, buchas, rebaixadores, escareadores deve-se fazer a limpeza dos cones, retirando qualquer traço de sujeira. 5.4 - OPERAÇÕES NA FURADEIRA O uso de furadeiras permite a realização de várias operações que se diferenciam pelo resultado que se quer obter e pelo tipo de ferramenta usado. Essas operações são: I- Furar - com o uso de uma broca; produz um furo cilíndrico. II- Escarear furo - consiste em tornar cônica a extremidade de um furo previamente feito, utilizando um escareador. O escareado permite que sejam alojados elementos de união tais como parafusos e rebites cujas cabeças têm formato cônico. 26 III- Rebaixar furos - consiste em aumentar o diâmetro de um furo até uma profundidade determinada. O rebaixo destina-se a alojar cabeças de parafusos, rebites, porcas, buchas. Com esse rebaixo, elas ficam embutidas, apresentando melhor aspecto e evitando o perigo de acidentes com as partes salientes. Como a guia do rebaixador é responsável pela centralização do rebaixo, é importante verificar seu diâmetro de modo que o diâmetro da broca que faz o furo inicial seja igual ao da guia. Operações como alargar furos cilíndricos, cônicos e roscar também podem ser feitas em furadeiras. 5.5 - ETAPAS DA FURAÇÃO Como exemplo, vamos apresentar as etapas para a realização de uma furação com broca helicoidal. Elas são: (A) Preparação da peça por meio de traçagem e puncionamento. (B) Fixação da peça na furadeira: Isso pode ser feito por meio de morsa, grampos, calços, suportes. Se o furo for vazar a peça, deve-se verificar se a broca é capaz de atravessar a peça sem atingir a morsa ou a mesa da máquina. 27 (C) Fixação da broca, por meio do mandril ou buchas de redução, verificando se o diâmetro, o formato e a afiação da ferramenta estão adequados. Ao segurar a broca deve se tomar cuidado com as arestas cortantes. (D) Regulagem da máquina: calcular rpm, e para máquinas de avanço automático, regular o avanço da ferramenta. Para isso, deve-se consultar as tabelas adequadas. Na operação de furar, deve-se considerar o tipo de furo, ou seja, se é passante ou não. No caso de furo não passante, deve-se também regular previamente a profundidade de penetração da broca. A medição da profundidade do furo é sempre feita considerando-se a parede do furo sem a ponta da broca. (E) Aproximação e centralização da ferramenta na marca puncionada na peça. (F) Acionamento da furadeira e execução da furação. Ao se aproximar o fim da furo, o avanço da broca deve ser lento, porque existe a tendência de o material 28 "puxar" a broca o que pode ocasionar acidentes ou quebra da ferramenta. Se necessário, usar o fluido de corte adequado. (G) Verificação com o paquímetro. O furo executado pela broca geralmente não é perfeito a ponto de permitir ajustes rigorosos. Por isso, quando são exigidos furos com exatidão de forma, dimensão e acabamento, toma-se necessário o uso de uma ferramenta de precisão denominada alargador. 5.6 - FURAÇÃO Esta é uma operação muito antiga. Os arqueólogos garantem que ela era usada há mais de 4000 anos no antigo Egito, para recortar blocos de pedra. Ela é tão comum que você já deve ter visto alguém realizar essa operação várias vezes. Por incrível que pareça, 4000 anos depois continuamos a usar esta operação que consiste em obter um furo cilíndrico pela ação de uma ferramenta que gira sobre seu eixo e penetra em uma superfície por meio de sua ponta cortante. Ela se chama furação. Essa operação de usinagem tem por objetivo abrir furos em peças. Ela é, muitas vezes, uma operação intermediária de preparação de outras operações como alargar furos com acabamentos rigorosos, serrar contornos internos e abrir roscas. A ferramenta que faz o trabalho de furação chama-se broca. Na execução do furo, a broca recebe um movimento de rotação responsável pelo corte, e um movimento de avanço, responsável pela penetração da ferramenta O furo obtido tem baixo grau de exatidão e seu diâmetro em geral varia de 1 a 50 mm. 29 66 -- BBRROOCCAASS Na maioria das operações de furar na indústria mecânica são empregada brocas iguais àquelas que usamos em casa, na furadeira doméstica. Ou igual àquela que o dentista usa para cuidar dos seus clientes: a broca helicoidal. A broca helicoidal é uma ferramenta de corte de forma cilíndrica, fabricada com aço rápido, aço-carbono, ou com aço-carbono com ponta de metal duro. A broca de aço rápido pode também ser revestida com nitreto de titânio, o que aumenta a vida útil da ferramenta porque diminui o esforço do corte, o calor gerado e o desgaste da ferramenta. Isso melhora a qualidade de acabamento do furo e aumenta a produtividade, uma vez que permite o trabalho com velocidades de corte maiores. Para fins de fixação e afiação, ela é dividida em três partes: haste, corpo e ponta. A haste é a parte que fica presa à máquina. Ela pode ser cilíndrica ou cônica, dependendo de seu diâmetro e modo de fixação. O corpo é a parte que serve de guia e corresponde ao comprimento útil da ferramenta. Tem geralmente dois canais em forma de hélice espiralada. A ponta é a extremidade cortante que recebe a afiação. Forma um ângulode ponta que varia de acordo com o material a ser furado. A broca corta com as suas duas arestas cortantes como um sistema de duas ferramentas. Isso permite formar dois cavacos simétricos. A broca é caracterizada pelas dimensões, pelo material com o qual é fabricada e pelos seguintes ângulos: 30 1. Ângulo de Cunha C 2. Ângulo de Folga ou de Incidência f 3. Ângulo de Saída ou de Ataque s O ângulo da ponta da broca deve ser de: (A) 118º, para trabalhos mais comuns (B) 150º, para aços duros (C) 125º, p/ aços tratados ou forjados (D) 100º, para o cobre e o alumínio (E) 90º, para o ferro macio e ligas leves (F) 60º, para baquelite, fibra e madeira. I- Ângulo de hélice (indicado pela letra grega , lê-se gama) - auxilia no desprendimento do cavaco e no controle do acabamento e da profundidade do furo. Deve ser determinado de acordo com o material a ser furado: para material mais duro: ângulo mais fechado; para material mais macio: ângulo mais aberto. É formado pelo eixo da broca e a linha de inclinação da hélice. II- Ângulo de incidência ou folga (representado pela letra grega , lê-se alfa) - tem a função de reduzir o atrito entre a broca e a peça. Isso facilita a penetração da broca no material. Sua medida varia entre 6 e 15°. Ele também deve ser determinado de acordo com o material a ser furado: - quanto mais duro é o material, menor é o ângulo de incidência 31 III - Ângulo de ponta (representado pela letra grega , lê-se sigma) - corresponde ao ângulo formado pelas arestas cortantes da broca. Também é determinado pela dureza do material a ser furado. É muito importante que as arestas cortantes tenham o mesmo comprimento e formem ângulos iguais em relação ao eixo da broca (A = A'). 6.1 - TIPOS DE BROCAS Da mesma forma como os ângulos da broca estão relacionados ao tipo de material a ser furado, os tipos de broca são também escolhidos segundo esse critério. O quadro a seguir mostra a relação entre esses ângulos, o tipo de broca e o material. 32 Quando uma broca comum não proporciona um rendimento satisfatório em um trabalho específico e a quantidade de furos não justifica a compra de uma broca especial, pode-se fazer algumas modificações nas brocas do tipo N e obter os mesmos resultados. Pode-se por exemplo modificar o ângulo da ponta, tornando-o mais obtuso. Isso proporciona bons resultados na furação de materiais duros, como aços de alto carbono. Para a usinagem de chapas finas são freqüentes duas dificuldades: a primeira é que os furos obtidos não são redondos; a segunda é que a parte final do furo na chapa apresenta-se com muitas rebarbas. A forma de evitar esses problemas é afiar a broca de modo que o ângulo de ponta fique muito mais obtuso. Para a usinagem de ferro fundido, primeiramente afia-se a broca com um ângulo normal de 118°. Posteriormente, a parte externa da aresta principal de corte, medindo 1/3 do comprimento total dessa aresta, é afiada com 90°. 33 6.2 - BROCAS E FERRAMENTAS ESPECIAIS Além da broca helicoidal existem outros tipos de brocas para usinagem especiais. Elas são por exemplo: BROCA DE CENTRAR É usada para abrir um furo inicial que servirá como guia no local do furo que será feito pela broca helicoidal. Além de furar, esta broca produz simultaneamente chanfros. Ela permite a execução de furos de centro nas peças que vão ser torneadas, fresadas ou retificadas. Esses furos permitem que a peça seja fixada por dispositivos especiais (entre pontas) e tenha movimento giratório. 34 Comentário A Broca de Centrar Simples é utilizada para executar o tipo mais comum de centro, que é o Simples, enquanto que a Broca de Centrar Chanfro de Proteção executa o Centro Protegido. As medidas dos centros devem ser adotadas em proporção com os diâmetros das peças baseadas na tabela abaixo. 35 Algumas medidas devem ser observadas para o perfeito funcionamento das brocas, tais como: As brocas devem ser afiadas, com a haste em boas condições e bem fixadas. As arestas de corte devem ter o mesmo comprimento. O ângulo de folga ou incidência deve ter de 9º a 15º. Evitar quedas, choques, limpá-las e guardá-las em lugar apropriado, após uso. BROCA ESCALONADA OU MÚLTIPLA Serve para executar furos e rebaixos em uma única operação. É empregada em grande produção industrial. BROCA CANHÃO Tem um único fio cortante. É indicada para trabalhos especiais como furos profundos de dez a cem vezes seu diâmetro, onde não há possibilidade de usar brocas normais. 36 BROCA COM FURO PARA FLUIDO DE CORTE É usada em produção contínua e em alta velocidade, principalmente em furos profundos. O fluido de corte é injetado sob alta pressão. No caso de ferro fundido, a refrigeração é feita por meio de injeção de ar comprimido que também ajuda a expelir os cavacos. Existe uma variedade muito grande de brocas que se diferenciam pelo formato e aplicação. Os catálogos de fabricantes são fontes ideais de informações detalhadas sobre as brocas que mostramos nesta aula e em muitas outras. Nunca desperdice a oportunidade de consultá-los. ESCAREADORES E REBAIXADORES Nas operações de montagem de máquinas, é necessário embutir parafusos que não devem ficar salientes. Nesse caso, a furação com uma broca comum não é indicada. Assim, para rebaixos cônicos, como para parafusos de cabeça escareada com fenda, emprega-se uma ferramenta chamada de escareador. Essa ferramenta apresenta um ângulo de ponta que pode ser de 60, 90 ou 120º e pode ter o corpo com formato cilíndrico ou cônico. 37 Para executar rebaixos cilíndricos como os para alojar parafusos Allen com cabeça cilíndrica sextavada, usa se o rebaixador cilíndrico com guia. Tanto para os rabaixos cilíndricos quanto para os cônicos, deve se fazer previamente um furo com broca. 77 -- AALLAARRGGAADDOORREESS Alargadores são ferramentas de corte de uso manual ou em máquinas-ferramentas, em forma cilíndrica de eixos e pinos. Eles podem ser dos seguintes tipos: I. Cilindros com dentes retos e haste cilíndrica. Para ser utilizado manualmente ou à máquina, na calibração de furos cilíndricos. II. Cilíndricos com dentes helicoidais de haste cônica. Para ser utilizado à máquina na calibração de furos cilíndricos. III. Cônicos com dentes retos e haste cônica. Para calibração de furos cônicos à máquina. IV. Cônico com dentes helicoidais e haste cilíndrica. Usado manualmente ou à máquina na calibração de furos cônicos. 38 V. Alargador de pequena expansividade. Usado no acabamento de furos cilíndricos onde não há necessidade de grande variação no diâmetro do alargador. VI. Alargador de grande expansividade de lâminas removíveis. É usado manualmente na calibração de furos cilíndricos. 88 -- MMAACCHHOOSS EE CCOOSSSSIINNEETTEESS DDEE RROOSSCCAARR São ferramentas de corte, construídas em aço-carbono ou aço rápido, destinadas à remoção ou deformação do material. Um de seus extremos termina em uma cabeça quadrada, que é o prolongamento de haste cilíndrica. Dentre os materiais de construção citados, o aço rápido é o que apresenta melhor tenacidade e resistência ao desgaste, características básicas de uma ferramenta de corte. Obs.: Este tipo de alargador é de uso manual e exige muito cuidado, pelo tipo de expansão, que se baseia na elasticidade do aço. Os dentes podem ser retos ou helicoidais, e sua construção é geralmente de aço carbono. Obs.: O alargador de grandeexpansividade pode ser rapidamente ajustado com grande precisão, pois as lâminas deslizam no fundo das canaletas, que são inclinadas. Este tipo de alargador tem a vantagem de ter as lâminas removíveis, o que facilita sua substituição em caso de quebra ou desgaste. 39 I. Machos de roscar – Manual São apresentados em jogos de 2 ou 3 peças, sendo variáveis a entrada da rosca e o diâmetro efetivo. A norma ANSI (American National Standard Institute) apresenta o macho em jogo de 3 peças, com variação apenas na entrada, conhecido como perfil completo. A norma DIN (Deutsche Industrie Normen) apresenta o macho em jogo de 2 ou 3 peças, com variação do chanfro e do diâmetro efetivo da rosca, conhecido como seriado. Observação: Diâmetro efetivo - Nas roscas cilíndricas, o diâmetro do cilindro é imaginário, sua superfície intercepta os perfis dos filetes em uma posição tal que a largura do vão nesse ponto é igual à metade do passo. Nas roscas, cujos filetes têm perfis perfeitos, a interseção se dá em um ponto onde a espessura do filete é igual à largura do vão. 40 II. Machos de roscar - A máquina Os machos, para roscar a máquina, são apresentados em 1 peça, sendo o seu formato normalizado para utilização, isto é, apresenta seu comprimento total maior que o macho manual (DIN). 8.1 - CARACTERÍSTICAS São 6 (seis) as características dos machos de roscar e são definidas como: ( A ) Sistema de rosca As roscas dos machos são de três tipos: Métrico, Whitworth e Americano. ( B ) Sua aplicação Os machos de roscar são fabricados para roscar peças internamente. ( C ) Passo ou número de filetes por polegada Esta característica indica se a rosca é normal ou fina. ( D ) Diâmetro externo ou nominal Refere-se ao diâmetro externo da parte roscada. ( E ) Diâmetro da espiga ou haste cilíndrica É uma característica que indica se o macho de roscar serve ou não para fazer rosca em furos mais profundos que o corpo roscado, pois existem machos de roscas que apresentam diâmetro da haste cilíndrica igual ao da rosca ou inferior ao diâmetro do corpo roscado. ( F ) Sentido da rosca Refere-se ao sentido da rosca, isto é, se é direita (right) ou esquerda (left). 8.2 - TIPOS DE MACHO DE ROSCAR I. Ranhuras retas, para uso geral. II. Ranhuras helicoidais à direita, para roscar furos cegos (sem saída). 41 III. Fios alternados. Menor atrito. Facilita a penetração do refrigerante e lubrificante. IV. Entrada helicoidal, para furos passantes. Empurra as aparas para frente, durante o roscamento. V. Ranhuras curtas helicoidais, para roscamento de chapas e furos passantes. VI. Ranhuras ligeiramente helicoidais à esquerda, para roscar furos passantes na fabricação de porcas. Sem canais. Estes machos para roscar são também conhecidos como machos de conformação, pois não removem aparas e são utilizados em materiais que se deformam plasticamente. 8.3 - SELEÇÃO DOS MACHOS DE ROSCAR, BROCAS E LUBRIFICANTES OU REFRIGERANTES. Para roscar com machos é importante selecionar os machos e a broca com a qual se deve fazer a furação. Deve-se também selecionar o tipo de lubrificante ou refrigerante que se usará durante a abertura da rosca. 42 De um modo geral, escolhemos os machos de roscar de acordo com as especificações do desenho da peça que estamos trabalhando ou de acordo com as instruções recebidas. Podemos, também, escolher os machos de roscar, tomando como referência o parafuso que vamos utilizar. Os diâmetros nominais (diâmetro externo) dos machos de roscar mais usados, assim como os diâmetros das brocas que devem ser usadas na furação, podem ser encontrados nas tabelas. Condições de uso e Conservação dos machos de roscar Para serem usados, eles devem estar bem afiados e com todos os filetes em bom estado. Para se conservar os machos de roscar em bom estado, é preciso limpá-los após o uso, evitar quedas ou choques, e guardá-los separados em seu estojo. Classificação dos machos de roscar, segundo o tipo de rosca 43 99 -- DDEESSAANNDDAADDOORREESS São ferramentas manuais, geralmente de aço carbono, formadas por um corpo central, com um alojamento de forma quadrada ou circular, onde são fixados machos, alargadores e cossinetes. O desandador funciona como uma chave, que possibilita imprimir o movimento de rotação necessário à ação da ferramenta. 9.1 - CLASSIFICAÇÃO Os desandadores podem ser: Fixo em T; Em T, com castanhas reguláveis; Para machos e alargadores; Para cossinetes. I. Desandador fixo “T” Possui um corpo comprido que serve como prolongador para passar machos ou alargadores e em lugares profundos e de difícil acesso para desandadores comuns. II. Desandadores em T com castanhas reguláveis “Possui corpo recartilhado, castanhas temperadas, reguláveis, para machos até 3/16”. 44 III. Desandador para machos e alargadores Possui um braço fixo, com ponta recartilhada, castanhas temperadas, uma delas reguláveis por meio do parafuso existente. Comentários Comprimentos dos desandadores para machos e alargadores: Os comprimentos variam de acordo com os diâmetros dos machos ou alargadores, ou seja: para metais duros 23 vezes o diâmetro do macho ou alargador e para metais macios, 18 vezes esses diâmetros. IV. Desandadores para cossinetes Possui cabos com ponta recartilhada, caixa para alojamento do cossinete e parafusos de fixação. Os comprimentos variam de acordo com os diâmetros dos cossinetes. 45 1100 -- CCOOSSSSIINNEETTEESS OOUU TTAARRRRAACCHHAASS São ferramentas de corte, construídas de aço especial temperado, com furo central filetado. Os cossinetes são semelhantes a uma porca, com canais periféricos dispostos tecnicamente em torno do furo central filetado, e o diâmetro externo varia de acordo com o diâmetro da rosca. Os canais periféricos formam as arestas cortantes e permitem a saída das aparas. Os mesmos possuem geralmente uma fenda, no sentido da espessura, que permite a regulagem da profundidade do corte, através do parafuso cônico, instalado na fenda, ou dos parafusos de regulagem do porta-cossinete. São usados para abrir roscas externas em peças cilíndricas de um determinado diâmetro, tais como parafusos, tubos etc. 10.1 - CARACTERÍSTICAS DOS COSSINETES Sistema da rosca Passo ou número de fios por polegada Diâmetro nominal Sentido da rosca 46 Escolha dos cossinetes As escolhas dos cossinetes são levando-se em conta as suas características, em relação à rosca que se pretende executar. Tipos Cossinete bipartido É formado por duas placas de aço temperado, com formato especial, tendo apenas duas arestas cortantes. As aparas que se formam na operação são eliminadas através dos canais de saída dos cossinetes. Cossinete de pente Constitui-se numa caixa circular, em cujo interior se encontram quatro ranhuras. Nessas ranhuras, são colocados quatro pentes filetados, os quais, por meio de um anel de ranhuras inclinadas, abrem os filetes da rosca na peça, tanto no sentido radial como no sentido tangencial. As partes cortantes são de arestas chanfradas junto ao início, para auxiliar a entrada da rosca. Alguns espaçadores reguláveis separam os pentes entre si e mantêm centralizada a peça que está sendo roscada. Arestas cortantes: c e d f = ângulo de folga E = ângulo de gume S = ângulo de saída das aparas 47 1111 -- EESSMMEERRIILLHHAADDEEIIRRAASS São máquinas destinadas ao esmerilhamento de materiais, principalmente na AFIAÇÃO DEFERRAMENTAS. TIPOS I) Esmerilhadeira de pedestal 48 Os mais comuns o motor tem a potência de 1CV, girando com 1.450 a 1750 rpm Constituição São constituídas geralmente de um motor elétrico, em cujo eixo se fixam, os rebolos: um constituído de grãos médios destinado ao desbaste de materiais e outro de grãos finos para acabamento dos gumes das ferramentas de corte. Comentário Existem esmerilhadeiras de pedestal com motores de maior potência e com rebolos de maiores diâmetros destinados a desbastes grosseiros e rebarbamento de peças de fundição. 49 II) Esmerilhadeira de bancada É fixada na bancada. O motor tem em geral a potência de ¼ a ½ CV com uma rotação de 1.450 a 2.800 rpm. É utilizado na afiação de pequenas ferramentas de corte. Cuidados e conservação: Utilizar rebolos próprios, observando as rotações indicadas nos mesmos. O furo do rebolo deve estar justo no eixo e em esquadro com a face. O rebolo deve estar bem balanceado a fim de evitar vibrações e imperfeições na superfície esmerilhada. Esmerilhadeira Pneumática Operação - Instruções Gerais Verificar o óleo no depósito da “Carcaça da Chave”, tirando o “Bujão de Óleo”. Verificar a rotação recomendada para o rebolo que se deseja usar. Esta rotação não deverá ser inferior a da Esmerilhadeira. Verificar se a ferramenta (rebolo, ponta montada, fresa etc.) está bem apertada. Drenar (Purgar) a mangueira para eliminar a água da instalação ou eventuais impurezas. Verificar a pressão de ar que deverá ser mantida entre 80 a 100 libras (6 a 7 Kgf/cm2) medidas na entrada da Esmerilhadeira quando a mesma estiver em funcionamento. Usar mangueira 5/16” para distâncias até 30 metros. Para distâncias maiores usar mangueira de maior diâmetro. 50 Verificar que o diâmetro da Haste da Ponta Montada coincide com o furo da “Bucha” ou do “Corpo do Mandril” da máquina, ou seja: não misturar ferramentas com haste em milímetro com porta-ferramentas em polegadas e vice versa. Usar mangueira de escapamento 7/16”. Lubrificação Colocar óleo no depósito da “Carcaça da Chave” pelo “Bujão”, cada 8 horas de serviço contínuo. Lubrificar os “Rolamentos da Turbina” cada semana de serviço contínuo. Fazer revisão completa cada 500 horas de serviço contínuo, desmontando e montando a Esmerilhadeira. Limpar as peças com querosene e jato de ar, trocar as peças excessivamente gastas, lubrificar e montar corretamente. Não deixar a máquina parada mais de uma semana sem tê-la revisado previamente. 1122 -- SSEERRRRAAMMEENNTTOO MÁQUINAS DE SERRAR I) SERRA ALTERNATIVA É uma máquina-ferramenta que, através da utilização de um lâmina de serra com movimento alternativo secciona materiais metálicos. Pode ser com Avanço Mecânico e com Avanço Hidráulico. ( A ) Com avanço mecânico 51 ( B ) Com avanço hidráulico 1. Manípulo da morsa. 2. Arco da serra 3. Corrediça do arco. 4. Suporte guia da corrediça. 5. contrapeso. 6. Parafuso da morsa. 7. Morsa. 8. Lâmina 9. Suporte contrapeso. 10. Engr. transmissão. 11. Volante da biela 12. Capa engrenagem. 13. Polia. 14. Pinhão transmissão. 15. Base da morsa. 16. Peça. 17. Desligador automático da chave 18. elétrica. 19. Manivela. 20. Barramento. 21. Motor elétrico 22. Pés. 52 12.1 - MECANISMO DE AVANÇO MECÂNICO - Tem para funcionamento o princípio da alavanca cuja pressão é feita com o próprio peso do arco e regulável com auxílio do contrapeso. 1. Arco 2. Tubo refrigeração 3. Corrediça 4. Peça 5. Manivela 6. Volante da biela 7. Haste de manobra da morsa 8. Articulação do arco 9. Lâmina 10. Pinhão transmissão 11. Morsa 12. Bacia 13. Motor elétrico 14. Caixa 15. Bomba de óleo 16. Base 17. Limitador do corte 53 Mecanismo de Avanço Hidráulico - É feito através de uma bomba hidráulica com uma válvula que permite a regulagem do avanço progressivo e uniforme da lâmina. Comentários A capacidade de corte é limitada pela altura do arco. A velocidade de corte é dada pelo número de golpes por minuto. O movimento retilíneo alternativo da serra é dado através de um conjunto de engrenagens e um sistema biela-manivela que recebem movimento de um motor elétrico. Cuidados Como todas as máquinas, as serras alternativas devem ser lubrificadas periodicamente e limpas após o uso. II) SERRA DE FITA PARA METAIS É uma máquina-ferramenta, cuja fita de serra movimenta-se continuamente através da rotação de volantes e polias acionadas por um motor elétrico. Existem dois tipos que se caracterizam pela posição de funcionamento da fita: vertical e horizontal. ( A ) Serra Fita Horizontal Tem a mesma finalidade da serra alternativa, porém com um rendimento maior devido ao movimento contínuo da fita de serra. 54 Funcionamento O volante condutor é acionado por um redutor de velocidade através de uma engrenagem de dentes internos, acionada por um motor elétrico e polias em “V” escalonadas. Guias da fita de serra Servem para dar estabilidade à fita Avanço da fita É realizado através do próprio peso do arco e regulado por meio da válvula de óleo juntamente com o contrapeso móvel. 1. Caixa da armação 2. Volante conduzido 3. Contrapeso móvel 4. Engr. dentes internos 5. Volante condutor 6. Cx. Mec.redutor de velocidade 7. Parafuso e porca de 8. deslocamento da morsa 9. controle hidráulico do avanço 10. Motorelétrico 11. Mola de tensão da armação 55 Condições de uso Lubrificar a máquina periodicamente Regular a tensão da fita de modo que esta não deslize na superfície de contato do volante. O local da solda da fita deve ser esmerilhado e com acabamento a fim de permitir seu deslizamento entre as guias. ( B ) Serra Fita Vertical Este tipo de máquina é mais apropriada para cortes de contornos externos e internos de peças feitas em chapas e barras. 12.2 - FUNCIONAMENTO O movimento da fita é dado através de dois volantes revestidos de borracha na sua periferia para evitar o deslizamento da mesma. A tensão da fita é feita através da movimentação do volante superior. 56 Movimentação de mesa A mesa é inclinável para permitir cortes em ângulos, o que é conseguido através de um dispositivo de articulação. Guias da fita Servem para estabilizar a fita durante o corte. A guia superior tem sua altura ajustável de acordo com a espessura da peça a ser serrada. 1. Chave de partida 2. Coluna 3. Chaves elétricas do soldador e 4. rebolo. 5. Rebolo. 6. Controle de pressão na soldagem 7. da lâmina. 8. Tesoura 9. Soldador elétrico da serra. 10. Caixa do volante conduzido. 11. Volante de tensor da fita 12. Guia do motor e transmissão 13. Mesa inclinável. 14. Caixa do motor e transmissão 15. Gaveta de ferramentas 16. Caixa do volante condutor. 57 Dispositivos para soldar a fita Estas máquinas possuem um dispositivo elétrico para soldagem das serras e um rebolo para esmerilhamento das serras soldadas. III) Serra Tico-Tico Aplicada nos serviços de corte em chapas de aço, metais não ferrosos, madeira (maciça ou compensada), fórmica, matéria plástica, acrílicos. IV) Arco de Serra É uma ferramenta manual de um arco de aço carbono, onde deve ser montada uma lâmina de aço ou aço carbono, dentada e temperada. Características O arcode serra caracteriza-se por ser regulável ou ajustável de acordo com o comprimento da lâmina. A lâmina de serra é caracterizada pelo comprimento e pelo número de dentes por polegada. Comprimento: 8” - 10” - 12”. Número de dentes por polegada: 18 - 24 e 32. 58 Comentários 1. A serra manual é usada para cortar materiais, para abrir fendas e rasgos. 2. Os dentes das serras possuem travas, que são deslocamentos laterais dos dentes em forma alternada, a fim de facilitar o deslizamento da lâmina durante o corte. 3. A lâmina de serra deve ser selecionada, levando-se em consideração: a) a espessura do material a ser cortado, que não deve ser menor que dois passos de dentes. b) o tipo de material, recomendando-se maior número de dentes para materiais duros. 4. A tensão da lâmina de serra no arco deve ser a suficiente para mantê-la firme. 5. Após o uso do arco de serra a lâmina deve ser destensionada. 1133 -- FFEERRRRAAMMEENNTTAASS DDEE UUSSOO MMEECCÂÂNNIICCOO Neste grupo estão todas as ferramentas de corte montadas em máquinas-ferra- 59 mentas e que desprendem materiais através dos movimentos mecânicos dessas máquinas (figs. 12 a 15). O corte com as ferramentas se realiza fazendo penetrar a cunha na superfície do material, de modo a desprender uma certa quantidade ou penetrando-a total mente para separar uma parte do todo. 13.1 - PRINCIPIO DA CUNHA A cunha e formada por duas superfícies em ângulo. O encontro dessas superfícies determina a aresta de corte, que deve ser viva. Quando o material é atacado por uma cunha se comprime contra as suas faces desviando-se na direção de menor resistência (fig. 16). Inclinando-se a cunha, o material se comprime em maior quantidade sobre a face superior (figo 17). 60 Se a cunha se desloca paralelamente à superfície do material, com uma inclinação adequada, produzirão desprendimento do material sobre a face livre da cunha (fig. 18). UTILIZAÇÃO DAS CUNHAS Resultam da posição conveniente da cunha os ângulos de incidência (a) e de ataque (c), apresentados na figura 19 juntamente com o ângulo de cunha. Estes três ângulos são determinados de acordo com o material a ser cortado, sendo as cunhas de ângulo fechado (fig. 20) utilizadas para o corte de materiais macios, as de ângulo médio (fig. 21) para materiais de dureza média e as de ângulo aberto (fig. 22) para materiais duros. 61 13.2 - CONSTRUÇÃO As ferramentas de uso mecânico são construídas em geral de: aço carbono - para construção de fitas de serra para máquinas, brocas helicoidais e outras. aço rápido ou carboneto metálico - para ferramentas de torno, fresadoras, mandriladoras e outras. CONDIÇOES DE USO Para serem usadas eficientemente, as ferramentas devem ter ângulos convenientes e ser de material adequado. Os ângulos das ferramentas de torno estão determinados pelas superfícies esmerilhadas. Estas formam um perfil de acordo com a operação a executar e uma cunha adequada ao material a trabalhar (fig. 1). Os ângulos adequados e a posição correta da ferramenta permitem ã cunha desprender o material com menor esforço e menor vibração da máquina. Um plano perpendicular ã aresta de corte determina o perfil da cunha (fig. 2). Angulo de incidência lateral (a) É formado pela superfície lateral e o plano vertical que passa pela aresta de corte. Este ângulo facilita a penetração lateral da ferramenta no material (fig. 3). Angulo de cunha (b) 1= Superfície lateral 2= Superfície frontal 3= Superfície de ataque a=Ângulo de incidência lateral b = Ângulo de cunha c = Ângulo de ataque 62 O ângulo de cunha é formado pelas superfícies de saída e de incidência (lateral ou frontal) cuja intersecção constitui o gume da ferramenta (fig. 4). Ângulo de ataque (c) E formado pela superfície de ataque e o plano horizontal. Influi no esforço de retirar o material e no deslocamento do cavaco (fig.5). Quanto maior for este ângulo, tanto menor será o esforço empregado no desprendimento do cavaco. Ângulo de incidência frontal (a') É formado pela superfície frontal e um plano vertical que passa pela aresta de corte. Este ângulo facilita a penetração radial da ferramenta no material (fig.6). Ângulo de direção ou posição (r) È formado pela aresta de corte e pelo eixo do corpo da ferramenta(fig.7). Quanto maior for esse ângulo maior será o aproveitamento da aresta, sendo mantidos a profundidade e o avanço de corte e, também, a posição da ferramenta com respeito à superfície a tornear. 63 13.3 - ALTURA DAS FERRAMENTAS A altura da aresta de corte das ferramentas está relacionada com o eixo geométrico do torno e depende da operação a executar e da dureza do material. Para tornear materiais macios e semi-duros, a aresta de corte deve estar horizontal e na altura do eixo da peça (fig. 8). Para desbastar materiais duros, a aresta de corte deve formar um pequeno ângulo com um plano horizontal (fig. 9) e a ponta da ferramenta deve estar a uma altura h sobre o eixo da peça. Praticamente, cada milímetro da altura h equivale a 22 milímetros do diâmetro da peça. Esta altura é determinada pela fórmula: h = 22 D Exemplo: Para tornear uma peça com 154 mm de diâmetro. A altura h será: h = 22 D h = 22 154 h = 7 mm. Logo, a ponta da ferramenta deve estar 7mm sobre o eixo da peça, 64 formando um ângulo de 5°, conforme mostra a figura 9. VOCABULÁRIO TÉCNICO Ângulo de incidência - ângulo de folga Ângulo de cunha - ângulo de gume Ângulo de ataque - ângulo de saída Ângulo de rendimento - ângulo de posição da aresta de corte 65 1144 -- PPAARRÂÂMMEETTRROOSS DDEE CCOORRTTEE Para efetuar-se o corte de um material por meio de uma ferramenta, é necessário que o material ou a ferramenta se movimente, um em relação ao outro com certa rapidez (figs.1 e 2). A medida usada para determinar ou comparar a rapidez de movimentos é a Velocidade (v) e a fórmula utilizada é v = t e , sendo e o espaço percorrido pelo móvel e t o tempo gasto para percorrê-lo. A rapidez do movimento do material ou da ferramenta no corte dos materiais é denominada Velocidade de Corte, também representada pelo símbolo v. Velocidade de corte e, pois, o espaço que a ferramenta percorre, em um tempo determinado, para cortar um certo material, ou seja, v = t e . 14.1 - UNIDADES Para uso nas máquinas-ferramentas, a velocidade de corte e geralmente indicada dos seguintes modos: 1. Referindo o número de metros na unidade de tempo (minuto ou segundo). Exemplos: 25 m/min (vinte e cinco metros por minuto) 30 m/seg. (trinta metros por segundo) 2. Referindo o número de rotações, na unidade de tempo (minuto), com que deve girar o material ou a ferramenta. Exemplo: 66 300 rpm (trezentas rotações por minuto) Ocorre que, em geral, o diâmetro do material é dado em milímetros. Então, para obter-se a velocidade em metros por minuto, teremos que converter o diâmetro em metros, resultando a fórmula V = 1000 dn ou V = 1000 dn m/min. O mesmo raciocínio é aplicável às máquinas-ferramentas em que a ferramenta gira, tais como: a fresadora, a furadeira, a retificadora (figs. 5, 6 e 7) e outras. No caso, o diâmetro (d) a ser considerado, obviamente, o da ferramenta. Nas máquinas-ferramentas em que o material, ou a ferramenta, está submetido a um movimento retilíneo-alternativo, a velocidade de corte é representada pelo dobro do curso (c) que faz o material ou a ferramenta (fig. 8), multiplicadopelo número de golpes (n) efetuados durante um minuto, ou seja: 67 V = t e em 1 golpe, V = t c2 ; em 1 golpe p/min V = min1 2c ; em n golpes p/min, V = min1 2cn O comprimento do curso é, geralmente, apresentado em milímetros. Por isso, para obter-se a velocidade em metros por minuto, deve-se converter o curso em metros, resultando a fórmula: V = 1000 2xCxn V = 1000 2cn m/min Exemplo de cálculo da velocidade de corte 1. Qual é a velocidade de corte em m/min utilizada,quando se torneia um material de 60mm de diâmetro, girando com 300 rpm ? Cálculo: V = t e V = 1000 dn V = 1000 3006014,3 xx V = 56,52m/min 2. Quando se aplaina com 20 golpes / minuto e um curso de 300mm, qual é a velocidade de corte em m/min utilizada? V = t e V = 1000 2cn V = 1000 203002 xx V = 12m/min O corte dos materiais deve ser feito observando-se velocidades de corte preestabelecidas de acordo com várias experiências, visando a oferecer uma 68 referência para condições ideais de trabalho. Desse modo, a partir, dessas velocidades, deve-se o operador calcular as rotações ou golpes por minuto para que se efetue dentro das velocidades recomendadas. Exemplos 1. Quantas rotações por minuto (rpm) devem-se empregar para desbastar aço de 0,45%C de 50 mm de diâmetro com ferramenta de aço rápido. A velocidade de corte indicada em tabela ê de 15 m/min. Cálculo V = 1000 dn 1000 x V = πdn n = d xV 1000 n = 5014,3 151000 x x n = 95,5 ou seja 96rpm 2. Calcular o número de rotações por minuto para desbastar, com ferramenta de aço rápido, ferro fundido duro de 200 mm de diâmetro. A velocidade de corte indicada em tabela é de 10 m/min Cálculo V = 1000 dn n = xd xV 1000 n = 20014,3 101000 x x n = 15,92 ou seja 16 rpm. NOTA: Para casos práticos, pode-se usar a fórmula simplificada e com aproximação aceitável: V = d.n n = V.318 318 d 1155 –– FFLLUUÍÍDDOO DDEE CCOORRTTEE Do ponto de vista dos custos de produção, nas operações de usinagem com máquinas-ferramenta, quanto maior for a velocidade de corte, maior será a produção e mais econômica ela será. Na procura de níveis cada vez mais altos de produtividade, a utilização de novos materiais para as ferramentas de corte permitiu atingir velocidades de corte inimagináveis alguns anos atrás. Por outro lado, sabe-se que quanto maior é a velocidade de corte, maior é o atrito 69 peça-ferramenta-cavaco, o que libera ainda mais calor. Em tese, isso prejudica a qualidade do trabalho, diminui a vida útil da ferramenta, ocasionando a oxidação de sua superfície e da superfície do material usinado. Diante desse dilema tecnológico, que fazer? A resposta certa para isso são os agentes de melhoria da usinagem e que receberam o nome genérico de fluidos de corte. FLUIDO DE CORTE é um material composto, na maioria das vezes, líquido, que deve ser capaz de: refrigerar a ferramenta e a peça; lubrificar a ferramenta para dar maior durabilidade ao gume e melhor acabamento na superfície dos trabalhos; ; proteger contra a oxidação; facilitar a saída do cavaco, limpando a região da usinagem. Os mais empregados são: Óleos de corte – óleos minerais, aos quais se adicionam compostos químicos. São usados como se apresentam no comércio, para máquinas de produção em série. Emulsões de corte – são misturas de água e outros elementos com óleo solúvel, enxofre, bórax, etc... Geralmente devem ser preparados. O fluído de corte mais utilizado é uma mistura de aspecto leitoso, contendo água como refrigerante, e 5 a 10% de óleo solúvel como lubrificante e antioxidante. FLUIDOS DE CORTE RECOMENDADO DE ACORDO COM O TRABALHO E MATERIAL (PEÇA) . 70 TIPOS DE FLUIDOS DE CORTE ALGUMAS APLICAÇÕES DO FLUÍDO DE CORTE Quando as pressões e as velocidades de deslizamento aumentam, a película de óleo afina até se romper. Para evitar o contato metal com metal, é necessário usar um agente EP. Os AGENTES EP são aditivos que reagem quimicamente com a superfície metálica e formam uma película que reduz o atrito. Entre os tipos de agentes EP pode-se citar: matéria graxa, constituída de ácidos graxos, indicada para trabalhos leves; enxofre, formando o óleo sulfurado, indicado para trabalhos pesados com aço e metais ferrosos. Durante o trabalho de corte, forma sulfeto metálico de características anti-soldantes e lubrificantes; cloro, adicionado sob a forma de parafina dorada e também indicado para operações severas com aço; fósforo que combinado com o enxofre substitui o cloro. Tem propriedades 71 antioxidantes. Os óleos emulsionáveis ou solúveis são fluidos de corte em forma de emulsão composta por uma mistura de óleo e água. Isso é possível com a adição de agentes emulsificadores, ou seja, aqueles que ajudam a formar as gotículas de óleo que ficam dispersas na água. Quanto melhor for esse agente, menor será o tamanho da gota de óleo e melhor a emulsão. Exemplos desses agentes são sabões e detergentes. Dica tecnológica: Para obter uma boa emulsão de óleo solúvel, o óleo deve ser adicionado à água, sob agitação, (e nunca o contrário) em uma proporção de uma parte de óleo para quatro partes de água. A mistura obtida pode então ser diluída na proporção desejada. Em geral, além desses aditivos, adiciona-se aos fluidos de corte agentes biodegradáveis anticorrosivos, biocidas e antiespumantes. Na verdade, não existe um fluido "universal", isto é, aquele que atenda a todas as necessidades de todos os casos. Os óleos solúveis comuns e os EP’s são os que cobrem o maior numero de operações de corte. A diferença entre cada grupo está na composição e na aplicação que, por sua vez, dependerá do material a ser usinado, do tipo de operação de corte e da ferramenta usada (Parâmetros para escolha do Fluído). 1166 -- TTOORRNNEEAAMMEENNTTOO Denomina-se torno mecânico (do latim tornos, este do grego τόρνος, gire, vuelta) uma máquina-ferramenta que permite usinar peças de forma geométrica de revolução. Estas máquinas-ferramenta operam fazendo girar a peça a usinar (presa em um cabeçote (placa de 3 ou 4 castanhas) ou fixada entre os contrapontos de centragem) enquanto uma ou diversas ferramentas de corte são pressionadas em um movimento regulável de avanço de encontro à superfície da peça, removendo material de acordo com as condições técnicas adequadas. 72 É a máquina-ferramenta usada para trabalhos de torneamento, principalmente de metais que, através da realização de operações, permite dar às peças as formas desejadas. As figs. 1 e 2 apresentam um torno mecânico horizontal do tipo comum com motor elétrico e transmissões colocadas. 73 Fig. 1 Torno mecânico horizontal. Vista frontal Os tornos modernos tendem a construir-se cada vez mais blindados, com quase todos os mecanismos alojados no interior das estruturas do cabeçote fixo e do pé correspondente (figs. 4 e 5). A – Barramento B - Cabeçote fixo C – Carro D - Cabeçote móvel 1 – pés 2 - Caixa de acessório 3 - Caixa de câmbio ou Cx. Norton 4 - Caixa engrenagens da grade 5 - Alavanca de velocidade do fuso e da vara 6 - Alavanca de inversão de marcha 7 - Polia em degraus (em "V") 8 - Eixo principal 9 - Placa de castanhas independentes 10 - Mesa do carro principal 11 - Porta-ferramenta 12 - Carro superior 13 - Carro transversal 14 – Volante 15 - Manivela do carro superior 16 - Trava do carro principal 17 – Contraponta 18 – Mangote 19 - Manípulo de fixação 20 - Volante do cabeçotemóvel 21 – Cremalheira 22 – Fuso 23 – Bandeja 24 - Alavanca de engate do fuso 25 - Alavanca de engate da vara 26 – Avental 27 - Volante do carro principal 28 - Fundo da caixa 29 – Vara 30 - Cava e calço da cava. 74 16.1 - CARACTERTSTICAS DO TORNO HORIZONTAL Distância máxima entre - pontas (D, na fig. 4). Altura das pontas em relação ao barramento (A, na fig. 4). Altura da ponta em relação ao fundo da cava (B, na fig. 4). Diâmetro do eixo principal (árvore) VOCABULÁRIO TÉCNICO CARRO SUPERIOR espera EIXO PRINCIPAL árvore CARRO PRINCIPAL carro longitudinal CARRO TRANSVERSAL espera transversal ACESSÓRIOS DO TORNO: 75 76 16.2 - PLACA UNIVERSAL DE TRÊS CASTANHAS È o acessório do torno no qual se fixa o material, por aperto simultâneo das castanhas, que permite uma centragem imediata de materiais, cuja secção seja circular ou poligonal regular com um numero de lados múltiplo do numero de castanhas (fig. 1). Constituição A placa universal se compõe das partes indicadas na figura 1. As placas universais são adaptadas ao eixo principal do torno por meio de uma flange com rosca (fig. 2) ou cone normalizado (fig. 3). Funcionamento No interior da placa está encaixado um disco, em cuja parte anterior existe uma ranhura, de secção quadrada, formando uma rosca espiral. Nesta se adaptam os dentes das bases das castanhas. Na parte posterior do disco há uma coroa cônica, na qual se engrenam três pinhões, cujo giro ê dado por uma chave. O giro da chave determina a rotação do pinhão que, engrenado na coroa, produz o giro do prato. Como a ranhura da parte anterior do prato é em espiral e os dentes das castanhas estão encaixados nela, esta faz com que as castanhas sejam conduzi das para o centro da placa, simultânea e gradualmente, quando se gira no sentido dos ponteiros do relógio. 77 Para desapertar, gira-se em sentido contrário. As castanhas são numeradas segundo a ordem, 1 2 e 3; cada castanha deve ser encaixada unicamente na sua ranhura respectiva (fig. 4) Para isso, é necessário girar o pinhão até aparecer o inicio da rosca espiral no alojamento 1. Introduzida à castanha no alojamento cede-se de igual modo para alojar as castanhas de números 2 e 3. Condições de Uso 1. Ao montar a placa, limpar e lubrificar as roscas do eixo principal e do flange. 2. Usar unicamente a chave para prender o material; os braços da chave já estão calculados para o aperto suficiente. 3. Peças fundidas em bruto, barras irregulares ou cênicas não devem ser ajustadas na placa universal; nesta somente devem ser presas peças bem uniformes, a fim de que a placa não se danifique. 78 4. As peças de grandes diâmetros devem ser presas com castanhas invertidas (fig. 5), de modo que estas fiquem o mais dentro possível da placa, para permitir um maior contato dos dentes com a rosca espiral. 5. A parte saliente da peça (fig. 6) deverá ser igual ou o triplo do diâmetro a. (A 3.d). 6. O barramento deve ser protegido com calço de madeira, ou desmontar a placa do torno. Conservação a) Ao trocar as castanhas, deve-se limpar o alojamento, a rosca espiral da placa e as guias e os dentes de cada castanha. b) Quando houver alguma anormalidade no funcionamento da placa deve-se desmontá-la e limpar todas as peças do seu mecanismo. c) Os pinhões e a coroa da placa devem ser lubrificados com graxa, após qualquer desmontagem. 16.3 - TORNEAMENTO CÔNICO Para tornear cônico, podemos empregar três métodos: 1. Desalinhar o cabeçote móvel; 2. Desviar em graus o carro orientável; 3. Utilizar o copiador para cones. Desalinhando o cabeçote móvel Este método é aplicado somente em peças de cones externos de pouca conicidade, de grandes comprimentos e roscas cônicas externas. Fórmula: 79 Exemplo: Calcular o desalinhamento do cabeçote móvel para tornear o cone da peça representada pela figura 154. Desviando em graus o carro orientável Este método é largamente aplicado para tornear peças cênicas curtas externas e internas em qualquer conicidade. Fórmula: Exemplo: calcular o desvio em graus do carro orientável para usinar o cone interno da figura. Consultando a tabela das tangentes, 0,0249 correspondente aproximadamente ao desvio de 1°25'34. Utilizando o copiador para cones Este método é aplicado em peças até 20° de conicidade em cones externos e internos, cônicas e na usinagem em série, figura 156. 80 Fórmula: Exemplo: Calcular o desvio em graus do copiador para cones para tornear cônico, 20 peças, conforme figura . “Consultando a tabela das tangentes, 0,0251 correspondem aproximadamente ao desvio de 1°26’23”. Recomendações para usinar cones a) A posição da ponta da ferramenta no tomo e dos rebolos nas retificadoras deve 81 ser rigorosamente centrada. Veja figura 158 e figura 159. b) Nunca realizar numa só passada a operação de acabamento. Verificar na primeira passada as diferenças entre diâmetros de preferência com a peça a ser encaixada. Veja figura 160. Depois da verificação do encaixe, conclua o acabamento. c) Consultar sempre as tabelas de dimensões para cones padronizados e verificar o ajuste sempre que possível com calibradores cônicos. Veja figura 161. 1177 -- RREECCAARRTTIILLHHAADDOO Recartilhado é uma operação mecânica executada por uma ferramenta chamada Recartilha. Essa ferramenta possui uma ou duas roldanas de aço temperado, com dentes, que penetram por meio de pressão na superfície de material, formando sulcos paralelos ou cruzados. O recartilhado permite, assim, melhor aderência manual, evitando o deslizamento da mão no manuseio de peças ou ferramentas, como punção. 82 O diâmetro da parte a ser recartilhado terá de ser reduzido com uma diferença igual à metade do passo da recartilha: d1 = d - ½ x P O avanço (s) automático para o torno é determinado também em função do passo da recartilha: s = 1/5 x P As extremidades recartilhadas são sempre chanfradas a 45°. O recartilhado em uma peça é indicado, como exemplo abaixo: 83 1188 -- PPLLAAIINNAA Aplainamento é uma operação de usinagem feita com máquinas chamadas plainas e que consiste em obter superfícies planas, em posição horizontal, vertical ou inclinada. As operações de aplainamento são realizadas com o emprego de ferramentas que têm apenas uma aresta cortante que retira o sobre metal com movimento linear. 84 O aplainamento é uma operação de desbaste. Por isso, e dependendo do tipo de peça que está sendo fabricada, pode ser necessário o uso de outras máquinas para a realização posterior de operações de acabamento que dão maior exatidão às medidas. O aplainamento apresenta grandes vantagens na usinagem de réguas, bases, guias e barramentos de máquinas, porque passada da ferramenta é capaz de retirar material em toda a superfície da peça. Nas operações de aplainamento, o corte é feito em um único sentido. O curso de retorno da ferramenta é um tempo perdido. Assim, esse processo é mais lento do que o fresamento, por exemplo, que corta continuamente. Por outro lado, o aplainamento usa ferramentas de corte com uma só aresta cortante que são mais baratas, mais fáceis de afiar e com montagem mais rápida. Isso significa que o aplainamento é, em regra geral, mais econômico que outras operações de usinagem que usam ferramentas multicortantes. 85 18.1 - EQUIPAMENTOS NECESSÁRIOS
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