Torno Copiador e Rosca, Exercícios de Cultura
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Torno Copiador e Rosca, Exercícios de Cultura

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Relatório de atividade prática sobre torno copiador e usinagem de rosca
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Universidade Metodista de Piracicaba (UNIMEP) Faculdade de Engenharia Arquitetura e Urbanismo (FEAU) Curso de Engenharia de Controle e Automação Grupo 2 PROCESSO DE FABRICAÇÃO E METROLOGIA: Torno Copiador e Usinagem de Rosca Santa Bárbara D' Oeste — SP Junho / 2009 Torno Copiador e Usinagem de Rosca Ivan De Latorre Monfrinato RA: 0609248 Lucas Jacette RA: 0605667 Rubens da Silveira Lara Jr. RA: 0604413 PROFESSOR: Antonio Fernando Godoy Relatório de Experimento apresentado para avaliação da Disciplina de Processos de Fabricação e Metrologia do 7º semestre, do Curso de Engenharia de Controle e Automação, da Universidade Metodista de Piracicaba sob orientação do Prof. Antônio Fernando Godoy. Data da realização: 20/05/2009 Data da entrega: 03/06/2009 Santa Bárbara D' Oeste — SP Junho / 2009 SUMÁRIO 3.1 3.2 OBJETIVO... een eraeerene eae ear re nec nerenaeneanana 4 INTRODUÇÃO............... nenem een emeer mermo 5 DESCRIÇÃO DA PRÁTICA... temente 9 Materiais Utilizados...................... site erereeretereeaerereerereeaearerereetenos 9 Método ................ is crererrereeereatererer reto reaearereree rare reararereraereerraranererserena 9 RESULTADOS................... reter teeeraeateareereaateararrenataas 13 ANÁLISE DE RESULTADOS................. ines meee eee 14 RESPOSTAS ÀS QUESTÕES DO ROTEIRO DA AULA PRÁTICA.................... 15 CONCLUSÃO... nenem neem 20 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS................. ii sni 21 LISTA DE FIGURAS Figura 2.1 Machos de Aço-Rápido .............reemrereremeeeereeearerererereeeerererereerecerarareresereneares 6 Figura 2.2 Incertos de metal-duro e de Cerâmica .. 8 Figura 2.3 Ferramentas de usinagem interna ............eseeaeerereremeererererereeeeereacarerererereme 8 Figura 3.1 Peça pronta para usinar ...........semen eee eeeereeearerererereeerererereererecerarareresereneares 9 Figura 3.2 Torno Copiador .............rereeemerereremeererererare er earararerereremerereereneee ce cacareerereera 10 Figura 3.3 Dispositivo Hidrocopiador ..............riememerereremeerereararerereremeererereramerececacarererero 10 Figura 3.4 Alguns componentes do hidrocopiador .............umreremememereremeereeeeerararererereneos 10 Figura 3.5 Processo de usinagem com dispositivo hidrocopiador ..............eeaererem E! Figura 3.6 Processo de usinagem da rosca ............aeemere neem rererererecerararerereneaos 12 Figura 4.1 Peça pronta após processo de usinagem e rosca . 3 Figura 6.1 Pastilhas intercambiáveis para rosca ............enererememerereremeeeeereerarererereremrere 18 Figura 6.2 Ângulos e sentidos de movimento em um macho ................iiiiiis 18 Figura 6.3 Cossinete ............ eee rerereneaeererereme ese rererare eres cacarererereneerererereresesescacararerereara 19 Figura 6.4 Pente de Rosqueamento .............riememereeremeeeeneararererereneererererareeeceeacarenerero 19 1 OBJETIVO Essa prática foi realizada para compreender o funcionamento de um torno utilizando-se do dispositivo copiador que permite a usinagem de contorno através de gabaritos, assim como a usinagem de rosca através de um torno convencional. 2 INTRODUÇÃO As principais operações internas são furação, faceamento, alargamento, escareamento, rosqueamento interno, entre outras. Para tais operações, se faz necessário o uso de uma ferramenta adequada, dentre elas podemos citar as brocas, os machos os alargadores, pastilhas intercambiáveis, entre outras. Como toda ferramenta de usinagem, as ferramentas de operações internas também poder ser fabricadas em aços rápidos, metal duro, cerâmica, metal ultra- duro, entre outros. E como toda ferramenta de usinagem, ela tem que prover de algumas características tais como resistência a altas temperaturas, resistência ao choque, resistência a tensões, alta dureza, entre outras. As primeiras ferramentas que surgiram foram as ferramentas de pedras, porém as ferramentas metálicas teve seu surgimento no final do século IX, com as ferramentas em aço carbono e aços ferramentas, em 1940 os aços-rápidos foram desenvolvidos revolucionando a indústria metal-mecânica. Em seguida foram surgindo algumas ligas fundidas de Tungstênio que, se adicionado alguns outros elementos forneciam uma alta resistência ao desgaste, surgindo o metal duro, o metal ultra-duro, alguns compósitos de metal com cerâmica e a própria cerâmica. Os aços ferramentas foram muito utilizados devido ao seu baixo custo de obtenção, porém eles não são capazes de suportar altas temperaturas, por isso essas ferramentas de usinagem interna eram usadas para usinar materiais moles, como alumínio e madeira. O aço rápido revolucionou a prática de usinagem, dando um grande aumento na produtividade. Por terem alta tenacidade e suportarem altas temperaturas, as velocidades de corte puderam ser aumentadas para 30 a 35 m/min. Além disso esse material foi muito utilizado devido sua capacidade de afiação, podendo deixar a ferramenta com qualquer formato. O uso principal do aço rápido em ferramentas de usinagem interna continua a ser na fabricação de brocas. Para aumentar a vida útil do aço rápido, as ferramentas são as vezes revestidas por uma camada de outro metal. Um exemplo é o TIN (Nitreto de Titânio). Figura 2.1 Machos de Aço-Rápido. (Fonte: http://www. planetamecanico.com.br/index. php ?option) Os metais duros é o material mais utilizado atualmente na usinagem, tanto externa quanto interna, devido à sua maior durabilidade (se usada corretamente). A grande aplicação dos metais duros se deve ao fato deles possuírem a combinação de resistência ao desgaste, resistência mecânica e tenacidade em altos níveis. Porém devido sua alta dureza, elas tendem a quebrar, submetidas a paradas repentinas ou esforços muito grandes. Esse tipo de material foi uma segunda revolução na parte da indústria, pois com os metais duros, novamente, as velocidades de corte puderam ser aumentadas para 250 a 300 m/min. As ferramentas de corte são fabricadas por um processo de sinterização do pó metálico e esse pó é constituído por diversos metais diferentes. Mesmo sendo um material muito duro, muitas vezes ainda é feito uma cobertura dessas ferramentas com outro tipo de material, sejam outros Nitretos, deixando a ferramenta mais dura, ou ainda Alumina, que é um material q possui uma alta resistência a temperatura. As principais ferramentas de usinagem interna fabricadas nesse material são as brocas, os machos, os insertos intercambiáveis. Os materiais ultra-duros, são considerados os diamante monocristalino, diamante policristalino, Nitreto cúbico de Boro (CBN). Esses materiais devido à sua fragilidade, baixa resistência ao impacto e também seu alto custo, o diamante natural tem a sua aplicação limitada como ferramenta de corte, principalmente após o surgimento dos diamantes sintéticos, que podem substituí-lo com bastante eficiência. O diamante sintético policristalino (PCD) não é usado para usinar materiais ferrosos, há desintegração química quando as temperaturas ultrapassam 700 “C. Ferramentas com diamante policristalino servem para usinagem de materiais não ferrosos e não metálicos (alumínio, cobre, bronze, fibras de vidro e carbono, resinas) e ferramentas com CBN policristalino servem para usinagem de ferrosos acima de 35 HRC (aços ferramenta, aços rápidos, ferro fundido, etc..), proporcionando acabamento superior, longa vida das arestas de corte e muitas vezes eliminando operações de retífica e acabamento. As pastilhas em cerâmicas utilizadas em Jusinagens internas são constituídas basicamente de grãos finos de Al>Os (óxido de Alumina) e SisN4 (Nitreto de Silício) sinterizados, a velocidade de corte de 3 a 6 vezes maiores que a do metal duro. As ferramentas cerâmicas têm como principais característica a capacidade de suportar altas temperaturas (materiais refratários), alta resistência ao desgaste (alta dureza), baixa condutividade térmica, boa estabilidade química, porém são frágeis e fáceis de sofrerem algum tipo de desgastes (fratura, lascas) devido a sua baixa resistência ao choque. As ferramentas de usinagem interna fabricadas de cerâmicas podem ser brocas e insertos. Essas ferramentas são muito utilizada na usinagem de ferro fundido cinzento. Figura 2.2 Incertos de metal-duro e de Cerâmica. (Fonte: http:/Amww.ngkntk.com.br'f corte'new features.html c Figura 2.3 Ferramentas de usinagem interna. A representa ferramenta de rosquear interno. B representa ferramenta para tornear furo passante. C representa ferramenta para tornear furo não-passante. (Fonte: htto://www.cimm.com.br/portal/usinagem) 3 DESCRIÇÃO DA PRÁTICA 3.1 Materiais Utilizados - Torno; - Dispositivo Copiador; - Ferramentas; - Aparelhos de Medição; - Peça de aço 1020. Figura 3.1 Peça pronta para usinar. 3.2Método Primeiramente foi apresentado o Torno Convencional que dispunha de um equipamento copiador longitudinal acoplado, bem como os devidos cuidados com a segurança. Foi explicado que sem esse copiador dificultaria a padronização de peças, ou seja, ocorreria a variação de dimensões e perfis de uma peça para a outra, sendo que essa ferramenta permite que seja copiada peça côncava, convexa, angular e cônica. O copiador é um conjunto hidráulico, recebendo o nome de hidrocopiador. Esse conjunto é constituído por um porta ferramentas, uma agulha de referência, contra-pontos para fixação tanto da peça, quanto do gabarito, um dispositivo provido de parafusos “em degrau” que, a cada passe de usinagem dado, ele 10 rotaciona, podendo assim determinar as profundidades de corte. Além disso, o hidrocopiador possui duas réguas fixadas no barramento do torno. Figura 3.2 Torno Copiador. Figura 3.4 Alguns componentes do hidrocopiador. O processo de usinagem consiste em ligar o torno, bem como o hidrocopiador, e encostar a agulha no gabarito a ser copiado, obtendo assim uma referência da agulha. Após isso foi fixada a peça a ser usinada na castanha e no contra-ponto. A ferramenta é encostada levemente na peça, dando um pequeno passe para que fosse zerada a ferramenta. Foi ajustada a rotação do torno bem como o avanço, podendo assim operar de forma automática. Foi observado algumas marcas de usinagem, isso se deu devido ao fato da imprecisão do torno e da velocidade de corte. Para correção dessas marcas, o ultimo passa foi repetido, porém com uma velocidade de corte mais baixa, retirando qualquer imperfeição e dando um melhor acabamento. 11 Figura 3.5 Processo de usinagem com dispositivo hidrocopiador. Depois do processo de usinagem com hidrocopiador foi encerrado, foi explicado sobre as nomenclaturas para roscas que podem ser métricas (M20 por exemplo), Whitworth (10 fio por polegada), entre outros tipos. Ainda sobre roscas, foram apresentados alguns equipamentos de verificação de roscas e ângulo da ferramenta, como os pentes de roscas e escantilhão. Para a prática foi utilizado uma ferramenta com ângulo de 55º. Para realização das roscas já não foi utilizado o dispositivo copiador, então foi utilizado o porta ferramenta do próprio torno. Em seguida foi a rotação foi modificada do barramento para os fusos. Em seguida a ferramenta foi zerada. A partir desse momento, não foi mais mexido no carro de avanço, pois se for mexido, iria desalinhar a rosca, pois os fios poderiam de “colidirem”. Com todos esses ajustes já feitos, foi dado um passe com uma profundidade muito pequena, em seguida, com um pente de roscas, foi conferido se estava realmente com 10 fios por polegada. Com a verificação feita, foi se dando vários passes até se obter a rosca desejada. Para verificar se a rosca estava correta, foi utilizado de um cálibre de rosca. 12 Para a operação de usinagem com hidrocopiador e operação de rosca, não foi utilizado de óleo refrigerante. Figura 3.6 Processo de usinagem da rosca. 13 4 RESULTADOS Como resultado final, foi obtido uma peça usinada semelhante ao gabarito com uma rosca de 10 fios por polegada em uma das extremidades do corpo de prova. A figura abaixo evidencia o resultado final. e CA Figura 4.1 Peça pronta após processo de usinagem e rosca. 14 5 ANÁLISE DE RESULTADOS Levando-se em consideração o processo efetuado, verificou-se que o torno com copiador é muito importante no caso de produções de mesma peça em alta escala, garantido assim o mesmo perfil e dimensões. No caso de roscas efetuadas em tornos convencionais, se faz necessário a utilização do mesmo em boas condições, para que não haja erro de usinagem, uma vez que a ferramenta depois de zerada, não deve mais ser modificada, apenas deve-se mexer na profundidade do corte, evitando que um fio de rosca acabe “colidindo” com o outro. 15 6 RESPOSTAS ÀS QUESTÕES DO ROTEIRO DA AULA PRÁTICA 6.1 Algumas geometrias mais complexas são difíceis de serem realizadas no torno, e quando possível, não permite alta produção. Para resolver este problema, existem alguns dispositivos como o dispositivo copiador hidráulico. Neste sentido explique o seu funcionamento usando uma operação de usinagem sem ser a da prática. Para poder usinar utilizando o dispositivo copiador, primeiramente é preciso fixar o gabarito que será copiado no contra-ponto do dispositivo copiador, em seguida deve-se escolher a ferramenta adequada e fixá-la no porta ferramenta do dispositivo. Posteriormente deve-se configurar o sistema de parafusos do dispositivo, sistema esse que a cada passa dado, é rotacionado. Com esses parâmetros ajustados o material a ser usinado é preso a placa e através do diâmetro do mesmo e das especificações do fabricante da ferramenta, deve-se determinar a rotação, velocidade de corte e avanço. Pode-se agora realizar a usinagem. Após ter dado o primeiro passe, o dispositivo é retornado para a sua posição inicial, mas antes, é preciso acionar a alavanca que faz com que o sistema de parafuso rotacione, podendo assim, realizar os demais passes. Através desse sistema de parafusos, é possível realizar a repetição do passe. O procedimento para isso é rotacionar os parafusos até que os mesmo cheguem novamente na posição do passe a ser repetido, com isso, é possível retirar algumas imperfeições que possam ter restado. 6.2 Explique, passo a passo, a preparação (programação) do dispositivo copiador para usinagem da peça (corpo-de-prova) usada na prática. Primeiramente, se faz necessário ter um corpo de prova padrão, que será feito de gabarito. Esse gabarito é que será copiado. Tendo o gabarito, o mesmo é fixado nos contra-pontos do dispositivo copiador. Em seguida, a agulha é encostada no gabarito a ser copiado, obtendo 16 uma referência da agulha. Após isso, é fixada a peça a ser usinada na castanha e no contra-ponto. Com a peça fixada, é ajustada a rotação do torno bem como o avanço, podendo assim operar de forma automática. A ferramenta é encostada levemente na peça, dando um pequeno passe para zerar a mesma. Conforme o carro da ferramenta vai avançando a agulha vai tocando o gabarito e esse “movimento” é transferido para a ponta da ferramenta, realizando a usinagem do corpo de prova. 6.3 Como é o processo de usinagem de uma rosca externa e interna usando o torno convencional? Qual a função do fuso para confecção da rosca? O processo de usinagem de uma rosca externa e interna em um torno convencional, geralmente é realizado através de uma pastilha intercambiável, de machos, pentes de rosqueamento, entre outras ferramentas. Para realização de uma rosca externa, primeiramente se deve usinar a peça de acordo que o diâmetro da mesma seja igual o diâmetro externo da rosca. No caso de uma rosca interna, é necessário fazer um furo (Broquear) com diâmetro interno da rosca. Para a realização dessa rosca (Filetar), se faz necessário ter uma combinação do movimento de rotação da peça e do movimento de translação da ferramenia. O procedimento de usinagem de rosca pode ser descrito da seguinte forma: ajustar o avanço e a velocidade de corte e função do tipo de rosca a ser realizado. Em seguida deve-se escolher a ferramenta respectiva. Então, a rosca é levemente riscado e, através de um pente de rosca, pode-se verificar se a rosca foi feito de forma correta. Se tudo estiver correto, vários passes são dados até obter a rosca desejada. Não se deve esugecer de sempre conferir a rosca com o pente, até que a mesma coincida com as ranhuras do pente. A principal função do fuso é de transmitir a movimentação do motor para o carro transversal, podendo assim realizar a abertura de roscas. O avanço se torna mais rápido de acordo com a velocidade de rotação da placa 17 6.4 Sabe-se que existem diversos tipos de roscas. Quais são elas e para que servem cada uma? Quais são os tipos que podem ser obtidos utilizando o torno da prática? Os filetes das roscas apresentam vários perfis. Esses perfis dão nome as roscas e condicionam sua aplicação. Podemos citar: Rosca Triangular: Parafusos e porcas de fixação na união de peças. Ex.: Fixação da roda do carro. Rosca Trapezoidal: Parafusos que transmitem movimento suave e uniforme. Ex.: Fusos de máquinas. Rosca Redonda: Parafusos de grandes diâmetros sujeitos a grandes esforços. Ex.: Equipamentos ferroviários. Rosca Quadrada: Parafusos que sofrem grandes esforços e choques. Ex.: Prensas e morsas. Rosca Dente de Serra: Parafusos que exercem grande esforço num só sentido Ex.: Macacos de catraca. O torno utilizado na prática foi um torno copiador, por isso, com o dispositivo hidrocopiador, seria impossível a realização das roscas, porém se esse for retirado, qualquer tipo de rosca pode ser realizada pelo torno. 6.5 Quais são os principais fatores a serem considerados para se determinar a velocidade de corte, o avanço, a profundidade de corte e a rotação para a usinagem de uma rosca? Ao usinar uma rosca, devem-se considerar alguns fatores, tais como: o material a ser usinado, qual o tipo de rosca, se vai ser usinado uma rosca interna ou externa, diâmetro da rosca, e ferramenta utilizada, com esses parâmetros firmados, deve-se seguir tabelas de combinações de avanço (fixadas no torno), e especificações do fabricante da ferramenta de corte. 18 6.6 Que tipo de ferramenta é utilizada para usinar uma rosca? Fazer esquema. Para usinagem de roscas externas, podem ser usadas pastilhas intercambiáveis de metal duro (simples ou múltiplas), cossinetes. Para roscas internas, podem ser usados machos de roscar, pentes de rosqueamento e também, pastilhas intercambiáveis de metal duro. Os tipos de ferramentas variam de acordo com o tipo de rosca que se deseja. AV -SA Figura 6.1 Pastilhas intercambiáveis para rosca. (Fonte: htto://www.cimm.com.br/portal/produtos/exibir/5 148) Ângulo de saída | vista de topo Movimento de to ângulo de Folga |; Movimento de avanço Figura 6.2 Ângulos e sentidos de movimento em um macho. (Fonte: hi Figura 6.3 Cossinete. ://w ww ferramentasalfa.com.br ) (Fonte: hi Figura 6.4 Pente de Rosqueamento. www. hlam.com.br/Usinagem% %20R 19 ) 20 7 CONCLUSÃO O torneamento copiador é um processo de fabricação amplamente utilizado na confecção de peças cilíndricas, cônicas ou com diâmetros e geometrias variáveis e complexas. Verificou-se que o torno com copiador é muito importante no caso de produções de mesma peça em alta escala, garantido assim o mesmo perfil e dimensões. Em relação à rosca, pode-se dizer que é um processo lento e não muito produtivo, uma vez que devem ser dados vários passes de usinagem, até que a rosca se encaixa perfeitamente no verificador de rosca, ou no pente de rosca. Em alguns casos especiais (corpo de prova de tração) há mais de um local que deve ser roscado, o que leva ainda mais tempo. Porém em relação ao acabamento da rosca, pode-se dizer que é muito satisfatório. 21 8 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS Disponível em: http://pt.wikipedia.org/wiki/Rosca, Rosca, acessado em 01 de Junho de 2009, ás 20h26min. Disponível em: http://www .hlam.com.br/Usinagem%20de%20Roscas.pof, Processo de usinagem de roscas. Realizado por Prof. Dr. Eng. Rodrigo Lima Stoeterau, acessado em 01 de Junho de 2009, ás 20h50min. Disponível em: http://in3.dem.ist.utlpt'mscdesign/02ed/01tecmecrfile3.pdf, Corte por Arranque de Apara, acessado em 02 de Junho de 2009, ás 01h05min.
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