Velocidade de corte no torno mecanico

TORNEAMENTO

CONCEITO

O torneamento é a operação por intermédio da qual um sólido indefinido é feito girar ao redor do eixo da máquina operatriz que executa o trabalho de usinagem (o torno) ao mesmo tempo em que uma ferramenta de corte lhe retira material perifericamente, de modo a transformá-lo numa peça bem definida, tanto em relação à forma como às dimensões.

Principais partes de um torno paralelo ou universal

No torneamento, a matéria prima (tarugo) tem inicialmente a forma cilíndrica. A forma final é cônica ou cilíndrica. Na operação de corte a ferramenta executa movimento de translação, enquanto a peça gira em torno de seu próprio eixo.

Evolução Histórica I

O torno desde antigamente vem sendo usado como meio de fabricar rodas, partes de bombas de água, cadeiras, mesas, e utensílios domésticos. Sabe-se que antigas civilizações, a exemplo dos egípcios, assírios e romanos, já utilizavam antigos tornos como um meio fácil de fazer objetos com formas redondas.

Os Tornos de Vara foram muito utilizados durante a idade média e continuaram a ser utilizados até o século 19 por alguns artesões. Nesse sistema de torno a peça a ser trabalhada era amarrada com uma corda presa numa vara sobre a cabeça do artesão e sua outra extremidade era amarrada a um pedal. O pedal quando pressionado puxava a corda fazendo a peça girar, a vara por sua vez fazia o retorno. Por ser fácil de montar esse tipo de torno permitia que os artesões se deslocassem facilmente para lugares onde houvesse a matéria prima necessária para eles trabalharem.

A necessidade por uma velocidade contínua de rotação fez com que fossem criados os Tornos de Fuso. Esses tornos necessitavam de duas pessoas para serem utilizados (mais, dependendo do tamanho do fuso), enquanto um servo girava a roda o artesão utilizava suas ferramentas para dar forma ao material. Esse torno permitia que objetos maiores e com materiais mais duros fossem trabalhados.

Com a invenção da máquina a vapor por James Watt, os meios de produção como teares e afins foram adaptados à nova realidade. O também inglês Henry Moudslay adaptou a nova máquina a um torno criando o primeiro torno a vapor.

 Essa invenção não só diminuía a necessidade de mão de obra, uma vez que os tornos podiam ser operados por uma pessoa apenas, como também fez com que a mão de obra se tornasse menos especializada. A medida que a manufatura tornava-se mais mecânica e menos humana as caras habilidades dos artesões eram substituídas por mão de obra barata.

Isso deu condições para que Whitworth em 1864 mantivesse uma fábrica com 700 funcionários e 600 máquinas ferramenta. Moudslay e Whitworth ainda foram responsáveis por várias outras mudanças nos tornos da época, como o suporte para ferramenta e o avanço transversal.

Evolução Histórica II

1906: Torno já tem incorporadas todas as modificações feitas por Moudsley e Whitworth. A correia motriz é movimentada por um conjunto de polias de diferentes diâmetros, o que possibilitava uma variada gama de velocidades de rotação. Sua propulsão era obtida através de um eixo acionado por um motor, o que fixava a máquina a um local específico.

1925: Torno Paralelo. O problema de ter de fixar o torno é resolvido pela substituição do mesmo por um motor elétrico nos pés da máquina. A variação de velocidades vinha de uma caixa de engrenagem e desengates foram postos nas sapatas para simplificar alcances de rotação longos e repetitivos. Apesar de apresentar dificuldades para o trabalho em série devido a seu sistema de troca de ferramentas é o mais usado atualmente

1960: Torno Automático. Para satisfazer a exigência de grande rigidez criou-se uma estrutura completamente fechada. A máquina é equipada com um engate copiador que transmite o tipo de trabalho do gabarito através de uma agulha.

1978: Torno CNC. Apesar de não apresentar nenhuma grande mudança na sua mecânica, o torno de CNC como é chamado substituiu os mecanismos usados para mover o cursor por microprocessadores. O uso de um painel permite que vários movimentos sejam programados e armazenados permitindo a rápida troca de programa.

Evolução Histórica III – Ferramentas de Corte

As ferramentas para torneamento sofreram um processo evolutivo ao longo do tempo. A demanda da produção, cada vez mais acelerada forçou a procura por ferramentas mais duráveis e eficientes. Dos cinzéis utilizados nas operações manuais até as pastilhas cerâmicas de alta resistência.

Os primeiros passos de pesquisa passaram pela procura das melhores geometrias para a operação de corte. A etapa seguinte dedicou-se à busca de materiais de melhores características de resistência e durabilidade. Finalmente passou-se a combinar materiais em novos modelos construtivos sincronizando as necessidades de desempenho, custos e redução dos tempos de parada no processo produtivo. Como resultado desta evolução consagrou-se o uso de ferramentas compostas, onde o elemento de corte é uma pastilha montada sobre uma base.

TIPOS DE TORNOS

Torno horizontal

É o tipo mais generalizado e presta-se a um grande número de operações de usinagem.

Torno vertical

 Usado principalmente para peças muito pesadas que não poderiam ser fixadas em um torno horizontal.

Torno faces

Usado principalmente para peças grandes e de pouca espessura.

PARÂMETROS GEOMÉTRICOS

Principais movimentos:

1 – Rotação da peça – CORTE 2 – Translação da ferramenta – AVANÇO 3 – Transversal da ferramenta – PROFUNDIDADE

Os Parâmetros de Corte

Para compreendermos melhor a interação entre a peça e a ferramenta precisamos entender os movimentos relativos entre elas. Esses movimentos são referidos a peça, considerando-a parada.

• Movimento de Corte – 1: é o movimento entra a ferramenta e a peça, que, sem o movimento de avanço gera apenas uma remoção de cavaco durante um curso.

• Movimento de Avanço – 2: é o movimento entre a peça e a ferramenta, que, junto com o movimento de corte, gera um levantamento repetido ou contínuo de cavaco durante vários cursos ou voltas.

• Movimento Efetivo de Corte: é o resultado dos movimentos de corte e avanço realizados de maneira simultânea.

• Movimento de Profundidade – 3: é o movimento entre a peça e a ferramenta no qual a espessura da camada de material a ser retirada é determinada de antemão.

As principais operações executáveis através de torneamento são:

Torneamento externo  

 Torneamento interno

Faceamento

Sangramento

Rosqueamento      

Recartilhamento   

FERRAMENTAS DE CORTE

Características

A principal característica que uma ferramenta de corte deve apresentar é a dureza a quente. Para trabalhar metais, os principais materiais usados são os aços especiais, o aço rápido (HSS) e o metal duro (numa escala crescente de dureza). Entretanto a maior dureza do metal duro é obtida em detrimento de sua tenacidade, resistindo menos a eventuais choques com a peça usinada.

Parâmetros geométricos – Ângulos da ferramenta de corte

    G - Angulo de Saída: tem influência direta sobre a direção do plano de cisalhamento. Quando o ângulo de saída diminui, aumenta o comprimento do plano do plano de cisalhamento, aumentando o esforço cisalhante e a potencia necessária ao corte.

B - Angulo de Cunha: depende do tipo de material, da peça, da ferramenta e do tipo de serviço. Para materiais de grande resistência ou serviços de desbaste aumenta-se o ângulo de cunha, facilitando dessa forma a dissipação de calor gerado no corte.

A - Angulo de Folga: depende do material a ser usinado. É menor para os materiais duros e frágeis e, maior para os materiais dúcteis.

VELOCIDADE DE CORTE

A velocidade de corte no torno é a que têm um ponto da superfície que se corta quando esta gira. Mede-se em metros por minuto e o valor correto se consegue fazendo com que o torno gire nas rotações adequadas.

A velocidade de corte depende, entre outros, dos seguintes fatores:

• Material a tornear.
• Diâmetro desse material.
• Material da ferramenta.
• Operação a ser executada.

Conhecidos esses fatores, tabelas como a do exemplo abaixo permitem determinar a velocidade de corte para cada caso. Com isso pode-se encontrar a velocidade de rotação adequada.

Fluidos de corte

FLUIDOS DE CORTE    

A busca por valores maiores de vc sempre foi almejado em virtude de uma maior produção de peças, e isso foi possível devido ao surgimento de novos materiais de corte (metal duro, cerâmicas, ultra-duros “PCB” e “PCD”) capazes de usinar os materiais com altíssimas vc, em contrapartida grandes valores de temperaturas foram geradas na região de corte devido a um grande atrito entre a peça e a ferramenta.

1 - O calor excessivo prejudica a qualidade do trabalho por várias razões:

• Diminui a vida útil da ferramenta;

• Aumenta a oxidação da superfície da peça e da ferramenta;

• Aumenta a temperatura da peça, provocando dilatação, erros de

   medidas e deformações.

Os fluidos de corte podem se sólidos, gases e , na maioria das vezes, líquidos. Freqüentemente são chamados de lubrificantes ou refrigerantes em virtude das suas principais funções na usinagem :

2 - FUNÇÕES DOS FLUIDOS DE CORTE:

As principais funções dos fluidos de corte são:

• Refrigeração a altas velocidades;

• Lubrificação a baixas velocidades.

Outras funções:

·        Ajudar a retirar cavaco da zona de corte;

·        Proteger a máquina, a ferramenta e a peça da corrosão atmosférica;

·        Reduzir o desgaste da ferramenta;

·        Melhorar o acabamento da superfície.

 Como refrigerante o fluido de corte evita que a ferramenta atinja uma temperatura elevada, tanto pela dissipação do calor (refrigeração), como também pela redução da geração de calor (lubrificação).

Quando um fluido de corte é a base de água a dissipação de calor (refrigeração) é mais importante que a redução de calor (lubrificação).

A eficiência do fluido de corte em reduzir a temperatura, diminui com o aumento da vc (velocidade de corte) e do ap (profundidade de corte).

3 - RAZÕES PARA SE USAR FLUIDOS DE CORTE

• Aumento da vida da ferramenta pela lubrificação e refrigeração (diminuição da temperatura);

• Redução das forças de corte devido a lubrificação, portanto redução de potência;

• Melhora do acabamento superficial;

• Fácil remoção do cavaco da zona de corte;

• Menor distorção da peça pela ação da ferramenta (controle dimensional da peça).

4 - ADITIVOS

Conferem propriedades especiais aos fluidos de corte. Os aditivos mais usados são:

• Antiespumantes: evitam a formação de espuma que poderia impedir a boa visão da região de corte e comprometer o efeito de refrigeração do fluido;

• Anticorrosivos: protegem a peça, a ferramenta e a máquina-ferramenta da corrosão (são produtos à base se nitrito de sódio);

• Antioxidantes: tem a função de impedir que o óleo se deteriore quando em contato com o oxigênio no ar;

• Detergentes: reduzem a deposição de iodo, lamas e borras (composto de magnésio, bário, cálcio, etc);

• Emulgadores: são responsáveis pela formação de emulsões de óleo na água;

• Biocidas: substâncias ou misturas químicas que inibem o crescimento de microorganismos;

• Agentes EP (extrema pressão): para operações mais severas de corte, eles conferem aos fluidos de corte uma lubricidade melhorada para suportarem elevadas temperaturas e pressões de corte, reduzindo o contato da ferramenta com o material. Os principais agentes EP são à base de enxofre, cloro e fósforo.5 - GRUPO DOS FLUIDOS DE CORTE

Sem sombras de dúvidas o grupo dos fluidos de corte líquidos, é o mais importante e mais amplamente empregado, eles ocupam lugar de destaque por apresentarem propriedades refrigerantes e lubrificantes, enquanto os gasosos (Ar, CO2 e N ) só refrigeram e os sólidos (grafite, bissulfeto de mobilidênio, dentre outros) só lubrificam.

Podemos ainda subdividir o grupo dos fluidos refrigerantes em três grandes grupos:

• Óleos de corte integrais (puros): óleos minerais (derivados de petróleo), óleos graxos (de origem animal ou vegetal), óleos sulfurados (enxofre) e clorados (cloro) que são agentes EP;

• Óleos emulsionáveis ou solúveis: são fluidos de corte em forma de emulsão composto por uma mistura de óleo e água na proporção de 1:10 a 1:1000. Sua composição é à base de óleos minerais, óleos graxos, emulsificados, agentes EP (enxofre, cloro, fósforo ou cálcio) e água.

• Fluidos químicos ou sintéticos: não contêm óleo mineral em sua composição, formam soluções transparentes (boa visibilidade no processo de corte). Composto por misturas de água e agentes químicos (aminas e nitritos, fosfatos e boratos, sabões e agentes umectantes, glicóis e germicidas).

6 - SELEÇÃO DO FLUIDO DE CORTE

Não existe um fluido universal, a escolha do fluido com determinada composição depende do material a ser usinado, do tipo de operação e da ferramenta usada.

• Os fluidos de corte solúveis e  os sintéticos são indicados quando a refrigeração for mais importante;

• Os óleos minerais e graxos usados juntos ou separados, puros ou contendo aditivos especiais, são usados quando a lubrificação for o fator mais determinante. Em operações de corte onde o calor gerado pelo atrito é maior do eu o calor gerado pela deformação. Ex: Brochamento.

7 - DICAS TECNOLÓGICAS

• Fofo cinzento : são normalmente usinados a seco, porém um óleo emulsionável pode ser útil para ajudar a remover o cavaco que é o tipo de ruptura;

• O alumínio e suas ligas : podem ser usinados a seco. Para algumas ligas é necessário o fluido de corte, que pode ser uma emulsão com mistura de óleo mineral e graxo e a maioria das emulsões solúveis. Não requer aditivos EP e o enxofre ataca o metal instantaneamente;

•Magnésio e suas ligas : normalmente são usinados secos e a altíssimas velocidades de corte, entretanto, um refrigerante pode ser usado. Emulsões são proibidas, pois a água reage com o cavaco para liberar hidrogênio, que apresenta riscos de ignição. O enxofre ataca o metal;

• O cobre e suas ligas geralmente usam óleos solúveis. O enxofre causa descoloração das peças;

. Devido a altas fragilidades das ferramentas cerâmicas, deve-se tomar cuidado ao aplicar um refrigerante, porque os choques térmicos podem causar trincas superficiais.

8 - DIREÇÕES DE APLICAÇÃO DO FLUIDO

Existem três direções de aplicação dos fluidos de corte, como mostrado na Figura abaixo:

9 -  MÉTODOS DE APLICAÇÃO DOS FLUIDOS DE CORTE

Existem basicamente três métodos de aplicação do fluido:

• Jorro de fluido à baixa pressão (sobre-cabeça);

• Pulverização;

• Sistema à alta pressão.

Figura  – Aplicação por jorro de um fluido de corte semi-sintético,

vazão total de 1230 l/h.

Nos últimos tempos, na tentativa de reduzir custos e atender as normas ambientais, tem-se observado uma necessidade de reduzir o consumo de fluido de corte. A técnica de aplicação de Mínima Quantidade de Fluido de Corte (MQF) tem sido objeto de pesquisas nos últimos anos.

Nesta técnica o fluido é aplicado em volumes muito baixos chegando a 10 ml/h. Normalmente, eles são aplicados juntamente com um fluxo de ar (método da pulverização), e direcionados contra a saída do cavaco, ou entre a superfície de folga da ferramenta e a peça.

 10 - MANUSEIO DOS FLUIDOS E DICAS DE HIGIENE

Providências e cuidados no manuseio de fluidos de corte:

• Armazenamento: local adequado sem variações de temperaturas,

   limpos e livres de contaminação;

• Alimentação: deve-se aplicar diretamente sobre a aresta de corte, a

   alimentação deve ser iniciada antes do início do corte;

• Purificação e recuperação: por meio de decantação e filtragem;

  Controle de odor: contornado por meio de limpeza do local e pelo uso

  de bactericida da emulsão;

O contato do operador com os fluidos de corte mais os resíduos da usinagem formam compostos que aderem à pele das mãos e dos braços.

Essas substâncias entopem os poros e os folículos capilares, impedindo a formação normal do suor e a ação da limpeza natural da pele, o que causa a dermatite.

O controle desse problema é mais uma questão de higiene pessoal (vestir um avental a prova de óleo, lavar as áreas da pele que entram em contato com o fluido, sujeiras e partículas metálicas ao menos duas vezes ao dia. Tratar e proteger imediatamente os cortes e arranhões, aplicar cremes adequados as mãos e aos braços antes do início do trabalho e depois de lavá-los, instalar nas máquinas protetores contra salpicos, etc.).

Usinabilidade