TORNO MECÂNICO, utilização, componentes etc, Outro de Pesquisas Operacionais. Universidade Federal do Paraná (UFPR)
mayra-teixeira
mayra-teixeira20 de Junho de 2017

TORNO MECÂNICO, utilização, componentes etc, Outro de Pesquisas Operacionais. Universidade Federal do Paraná (UFPR)

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Processos de Usinagem I, avanço torno mecânico
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sumário

1 introdução.............................................................................................................4

2 desenvolvimento...................................................................................................5

2.1 - Evolução do Torno............................................................................................... 5

2.2 –Tipos de Tornos...................................................................................................5

2.3 – Partes Fundamentais do Torno Horizontal Semi - automático..............................7

2.4 – Materiais Utilizados Para Ferramentas de Corte.................................................. 9

2.5 – Normas de segurança e cuidados com o torno..................................................11

3 Conclusão...........................................................................................................13

4 referências bibliográficas....................................................................................14

8

1 INTRODUÇÃO

O torno mecânico é uma maquina -ferramenta que trabalha com movimento de rotação de uma peça geralmente cilíndrica e uma ferramenta que tem apenas uma aresta cortante.

O torno é o resultado de um longo processo evolutivo. Costuma-se dizer que o torno é o pai de todas as máquinas ferramentas, é um equipamento utilizado na fabricação de peças metálicas, plásticas etc., permitem usinar peças de forma geométrica que necessitam de rotação, como eixos, polias, pinos, roscas, peças cilíndricas, cones e esferas, são essenciais para o desenvolvimento tecnológico.

A NBR 6175:1971 classifica torneamento como o processo mecânico de usinagem destinado à obtenção de superfícies de revolução com auxílio de uma ou mais ferramentas monocortantes. Para tanto, a peça gira em torno do eixo principal de rotação da máquina e a ferramenta se desloca simultaneamente segundo uma trajetória coplanar com o referido eixo.

2

2 HISTÓRICO

2.1 Evolução do Torno.

É uma das máquinas operatrizes mais antigas que se tem história, o Torno. Inicialmente serviu para a usinagem de rodas e eixos na marcenaria, e posteriormente, foram feitas adaptações e projetos novos para a usinagem de metais. Estas máquinas inteiramente desenvolvidas para extrair a maior competência e habilidade dos seus operadores dependiam deles para a conclusão de qualquer atividade. Estas máquinas foram desenvolvidas com barramentos paralelos e transmissão, inicialmente por correias e, posteriormente, com caixa de recambio para ajuste das rotações e avanços.

A estrutura da máquina serviu como referencia para a base do projeto de tornos CNC (Comando Numérico Computadorizado). Na verdade, os primeiros tornos CNC foram desenvolvidos em cima da estrutura do Torno Paralelo Universal Mecânico. Hoje em dia os tornos mais modernos têm motor acoplado diretamente no eixo árvore, a variação de rotação é eletrônica, não mais dependendo de sistemas de recâmbio.

Em 1769 James Watt dava início a revolução das máquinas, inventado a máquina a vapor. Aproveitando a nova tecnologia Henry Moudslay adaptou a nova maravilha a um torno, criando o primeiro torno a vapor. Essa incrível mudança para época diminuía a necessidade de mão de obra cara e especializada pois com um torno altamente produtivo, era necessário apenas um operador. A manufatura se tornava cada vez mais mecânica e menos humana.

2.2 Tipos de Tornos.

Torno de Vara

Este foi o primeiro torno que existiu. Tratava-se de uma corda com uma das pontas amarrada na ponta de um galho ou uma vara e a outra ponta enrolada na peça. O trabalho era realizado quando a o galho subia e puxava a corda fazendo a peça girar.

Torno de Fuso

Este torno precisava de duas pessoas para ser operado. Enquanto um servo girava a polia, uma correia movimentava um fuso onde a peça era presa. Um artesão, o operador do torno, segurava a ferramenta com as mãos e cortava o material.

Torno de Da Vinci

O gênio Leonardo da Vinci também contribuiu com sua parcela para a evolução do torno mecânico. Ele inventou uma máquina ferramenta operada por uma pessoa que pudesse manter velocidade constante. O sistema motriz é parecido com uma máquina de costura.

Torno paralelo

Em meados do século XIX, dois inventores ingleses, Henry Maudslay e Joseph Whitworth, colocaram vários acessórios nos tornos da época, o que proporcionou um grande avanço na produção de peças torneadas. Eles criaram o porta-ferramentas (que possibilitou trabalhar com materiais mais duros, pois o torneiro não precisaria mais segurar as peças com as mãos), o recambio e o fuso para avanços automáticos, acoplaram o torno a um motor a vapor e adicionaram uma polia escalonada para fazer troca de rotações.

Torno Modificações de Moudslay e Witworth Fonte: dc172.4shared.com

Torno de placa

Indicado para trabalhar com peças de grande diâmetro, a altura da ponta em relação ao barramento é bem grande.

Torno Vertical

É utilizado para trabalhar com peças pesadas. Recebe este nome devido à posição do seu eixo árvore.

Torno revolver

É um torno semi-automatizado. Possui uma torre que aloja várias ferramentas, o que traz grande praticidade durante sua operação.

Torno CNC

Em 1978, é inventado o torno de CNC (Comando Numérico Computadorizado), que é uma máquina operatriz que trabalha em conjunto com uma unidade de comando, um computador. Interpretando uma linguagem específica, a máquina usina a peça programada, e apesar de não apresentar nenhuma grande mudança na sua mecânica, substituiu os mecanismos manuais para mover o cursor por microprocessadores e CLP (Controlador Lógico Programável).

2.3 Partes Fundamentais do Torno Horizontal Semi - automático.

Cabeçote Fixo: Onde está montada a caixa de velocidades e a árvore principal.

O sistema permite estabelecer e fornecer o movimento de rotação da árvore principal.

Cabeçote Móvel: É utilizado como encosto ou apoio para montagem entre pontos no torneamento de peças compridas. Para furações é colocado no lugar do contraponto uma ferramenta.

No interior do corpo do cabeçote móvel mostrado há uma haste (mangote) que tem um furo cónico para adaptar a contraponto. Com a alavanca de fixação do mangote aliviada, o contraponto pode ser movimentada longitudinalmente pela ação de um volante manual.

Eixo Principal: Além de movimentar o material na rotação adequada de encontro a ferramenta, recebe a rotação do motor elétrico pela polia ou engrenagem e transmite os movimentos a todos os demais mecanismos do torno. É constituído de aço liga, endurecido e retificado, com um furo que permite a passagem de material comprido a ser usinado. Na extremidade direita possui rosca com encosto para fixar as placas e, na extremidade esquerda possui rosca para permitir a regulagem da folga longitudinal do eixo entre os mancais.

Barramento: Suporta todas as partes principais do torno. Está apoiado sobre a base (pés) do torno. O carro porta ferramentas e o cabeçote móvel deslocam-se sobre as suas guias e fusos.

Caixa Norton: Também conhecida por caixa de engrenagem, é formada por carcaça, eixos e engrenagens; serve para transmitir o movimento de avanço do recâmbio para a ferramenta.

Recâmbio: O recâmbio é a parte responsável pela transmissão do movimento derotação do cabeçote fixo para a caixa Norton. É montado em uma grade e protegido por uma tampa a fim de evitar acidentes. As engrenagens do recâmbio permitem selecionar o avanço para a ferramenta.

Caro Principal: O carro principal é um conjunto formado por avental, mesa, carro transversal, carro superior e porta-ferramenta.

O avanço do carro principal pode ser manual ou automático. No avanço manual, o giro do volante movimenta uma roda dentada, que engrenada a uma cremalheira fixada no barramento, desloca o carro na direção longitudinal.

Carro Transversal: O carro transversal é responsável pelo movimento transversal da ferramenta e desliza sobre a mesa por meio de movimento manual ou automático.

Carro Superior: O carro superior possui uma base giratória graduada que permite o torneamento em ângulo. Nele também estão montados o fuso, o volante com anel graduado e o porta-ferramentas ou torre.

O porta-ferramentas ou torre é o local onde são fixados os suportes de ferramentas, presos por meio de parafuso de aperto.

Luneta: A luneta é outro acessório usado para prender peças de grande comprimento e finas que, sem esse tipo de suporte adicional, tornariam a maquinação inviável, por causa da vibração e flexão da peça devido ao grande vão entre os pontos. A luneta pode ser fixa ou móvel.

A luneta fixa é presa no barramento e possui três castanhas reguláveis. A luneta móvel geralmente possui duas castanhas. Ela apoia a peça durante todo o avanço da ferramenta, pois está fixada no carro do torno.

Mandril: São pequenas buchas universais de três castanhas mais comummente conhecidas como mandris, que são utilizadas para fixar brocas, alargadores, machos e peças cilíndricas de pequeno diâmetro.

Placa de Arrasto: A placa de arrasto é um acessório que transmite o movimento de rotação do eixo principal às peças que devem ser torneadas entre pontos. Tem o formato de disco, possui um cone interior e uma rosca externa para fixação. As placas arrastadoras podem ser placa com ranhura, placa com pino, placa com segurança.

Placa de Castanhas: A Placa lisa fornece uma superfície plana para apoio de peças de formas irregulares. Ela tem várias ranhuras que permitem a utilização de parafusos para fixar a obra. É aparafusada na extremidade do cabeçote fixo, sendo usada para peças cujos centros não são alinhados com outros tipos de suporte, para furar e alargar furos que devem ser colocados cuidadosamente.

Placas:

2.4 Materiais Utilizados Para Ferramentas de Corte.

Nas operações mais comuns, utiliza como ferramenta um material mais duro que o da peça. Por outro lado, a usinagem de matérias frágeis e/ou operações de cortes interrompidos requerem materiais de ferramentas com suficiente tenacidade para suportar os choques e os impactos inerentes a tais processos.

As principais propriedades que a ferramenta de corte tem que apresenta é alta dureza, tenacidade suficiente para evitar falha por fratura, alta resistência ao desgaste, alta resistência a compressão, alta resistência ao cisalhamento, boas propriedades mecânicas e térmicas a temperaturas elevadas, alta resistência ao choque térmico, alta resistência ao impacto, ser inerte quimicamente.

São feitos de aço carbono quanto aços liga, aços rápidos, aços rápidos sintetizado ligas fundidas, metal duro, cerâmicas, cermets, e o diamantes naturais ou sintéticos. Já o material de ferramenta ideal deveria ter a dureza do diamante natural, a tenacidade do aço rápido e a inércia química da alumina.

Os de aço carbono e aço liga possuem de 0,8% a 1,5 de C e mínima porcentagem de outros elementos de liga. Até 1900 eram os únicos materiais disponíveis para ferramentas. Obtém dureza por tratamento térmico. Apresentam baixa resistência a quente (~200o C), o que permite sua utilização em baixas velocidades de corte (~25m/min), tornando-os impróprios para usinar aços de alta resistência. São utilizados em aplicações secundárias, tais como: limas, cinzéis, serras para madeira, ferramentas domésticas, ferramentas de forma para usinagem de latão e ligas de alumínio, ferramentas para ser utilizada uma única vez ou para poucas peças. Para melhorar a sua qualidade adiciona-se à sua composição pequenas quantidades de Cr, V e W. Suas principais vantagens é seu Baixo custo, facilidade de usinagem (gumes muito vivos), fácil tratamento térmico, Quando bem temperado, elevada dureza e resistência ao desgaste, Boa tenacidade.

Os de aço rápido são ferramentas que mantém a dureza até temperaturas em torno de 600ºC, possuindo maior resistência à abrasão associada à resistência a quente, o que permite a utilização de velocidades de corte maiores que os aços ferramenta. Apresentam como desvantagens o preço elevado e difícil tratamento térmico. A aplicação sobre o aço rápido de um revestimento de TiN (1 a 3 m de espessura) aplicado por processos PVD (Physical Vapor Deposition) abaixo de 550º C conferem aparência dourada às ferramentas. Este revestimento reduz o desgaste da face e do flanco, pelo aumento da dureza. O revestimento com TiN protege o metal base contra temperatura, sendo que o sucesso da ferramenta depende mais da adesão do revestimento do que da sua espessura. O lascamento do revestimento tem sido a principal causa de falha deste tipo de ferramenta. Apresenta bons resultados em usinagem com corte interrompido (fresamento, plainamento, etc.)

As de aço rápido sinterizado são obtidos por processos de metalurgia do pó (sinterização), o que resulta numa estrutura cristalina muito fina e uniforme, apresentando uma menor deformação na têmpera e no revenido, além de possuírem menor tendência a trincas e tensões internas. Apresentam uma tenacidade um pouco mais alta que os aços rápidos comuns, além de uma vida mais longa e melhor aderência de revestimentos de TiN.

De ligas fundidas o material apresenta altas porcentagens de W, Cr e Co. As ligas são fundidas e vazadas em moldes, sendo as peças depois limpas de carepas de fundição e retificadas até a medida final. Uma composição tópica deste tipo de liga é: W = 17%, Cr = 33%, Co = 44%, Fe = 3%. Possuem elevada resistência a quente permitindo a utilização em temperaturas em torno de 800ºC. Apresentam qualidades intermediárias entre o aço rápido e o metal duro.

O metal duro, o tungstênio (W) é o metal de mais alto ponto de fusão (3387o C), maior resistência à tração (4200 N/mm2) e mais baixo coeficiente de dilatação térmica. A dificuldade de fusão do W levou ao desenvolvimento da metalurgia do pó. Quando foi verificado as execelentes propriedades de dureza e resistencia ao desgaste desse material, os alemães logo o batizaram de “widia” (wie diamond = como o diamante).

Cermets é constituído por TiC, TiN e geralmente tem o Ni como elemento de ligação. Sua principal aplicação é no acabamento dos aços, com altas velocidades e baixos avanços, embora também possam ser usadas nas operações de desbaste. Sua principal característica é a alta dureza a elevadas temperaturas e a grande estabilidade química, com pouca tendência à difusão, e os pontos fracos são as propriedades térmicas.

Os de cerâmicas são muito importantes nos últimos anos na usinagem em alta velocidade de aço e FoFo. A velocidade de corte pode ser de 4 a 5 vezes maior que as ferramentas de metal duro (menor tempo de usinagem), a possibilidade de usar pequenos avanços (da ordem de 0,1 mm/rot) e altas velocidades de corte (da ordem de 1000 m/min) permite excelente acabamento (semelhante à retificação). Durante muitos anos não obtiveram sucesso comercial por exigirem máquinas-ferramenta de alta velocidade de corte, grande potência e extrema rigidez. As cerâmicas são classificadas segundo o seu teor de óxidos de alumínio em cerâmica óxida e cerâmica mista, sendo as cerâmicas oxidas de Materiais com óxido de alumínio superior a 90% o que dá a cor branca. O componente principal é o

coríndon (Al2O3), o qual é uma forma estável da alumina, a qualidade de uma ferramenta de cerâmica depende de sua pequena porosidade associada a pequenos tamanhos de grãos. Isto exige controle rigoroso da sinterização.

Já as mistas possuem teor de Al2O3 menor que 90%, com adição de óxidos e carbonetos metálicos, especialmente o TiC e o WC. Também denominados CERMETS (cerâmica +metal). Cerâmicas mistas, elevada dureza, maior tenacidade e resistência a impactos, ao desgaste do gume e à formação de crateras. São condutores elétricos, tem razoável condutibilidade térmica e são menos frágeis. São menos sujeitas as trincas térmicas do que as cerâmicas óxidas.

E o diamante que é o material mais duro conhecido. Classificam-se em diamantes naturais e sintético, naturais: São indicados para usinagens de metais leves, bronze, cobre, ligas de estanho, borracha dura e mole, vidro, plásticos e pedras. Aplicam-se para a usinagem fina (grande precisão e qualidade superficial semelhante ao polimento). A usinagem de aço e FoFo não é possível, em virtude da afinidade do ferro com o carbono. Na zona de contato da peça com a ferramenta o carbono, devido à alta temperatura, transforma-se em grafite e reage com o ferro. Isto leva a um rápido desgaste do gume. A velocidade de corte praticamente não tem limite superior. Velocidades de 2000 m/min foram experimentadas com sucesso. A velocidade de corte mínima é de 100 m/min, avanços entre 0,02 e 0,06 mm/ rot, profundidades de corte entre 0,01 e 0,2 mm (excepcionalmente 1mm). E os sintéticos: que é uma ferramenta revestida com uma camada de diamante sintético policristalino (PCD). A camada de diamante policristalino é produzida pela sinterização de partículas de diamante com cobalto num processo de alta pressão (6000 a 7000 Mpa) e alta temperatura (1400 a 2000o C). A camada de 0,5mm de espessura, ou é aplicada diretamente sobre a pastilha de metal duro pré- sinterizado ou então é ligada ao metal duro através de uma fina camada intermediária de um metal de baixo módulo de elasticidade. Diamante sintético • São usados na usinagem de metais leves, latão, cobre, bronze, estanho, plásticos, asbesto, fibras reforçadas de vidro carbono, carvão grafite, metal duro pré sinterizado, em operações de acabamento e desbaste. Especial aplicação na usinagem de ligas alumínio-silício, que são de difícil usinagem.

2.5 Normas de segurança e cuidados com o torno.

Segundo as normas de segurança brasileira (NR) diz que: ''o risco deve ser evitado e isolado de modo a isentar o tralhador de qualquer possibilidade de dano a sua saúde e integridade''. Com isto, o torno mecânico deve possuir a adequação estrutural e funcional a NR-12.

• Enclausuramento dos elementos de transmissão de força. • Enclausuramento da placa universal. • Aterramento elétrico conforme NR-10. • Travamento do painel elétrico.

• Plaquetas de sinalização e advertência. • Integridade geral do equipamento.

Além das considerações de segurança com relação equipamento existe também a necessidade de atenuar os riscos caso não seja possível elimina-lo completamente, que é através do EPI - (Equipamentos de Proteção Individual), neste caso temos alguns EPIs indispensáveis a esta operação, são eles:

• Óculos de proteção;

• Sapatos;

• Botas;

• Protetor auricular;

• Abafadores;

• Avental.

Temos que tomar muito cuidado, no entanto, porque se certos tipos de proteção não forem empregados corretamente, em vez de proteger, elas podem provocar acidentes, como por exemplo, o uso de luvas em tornos. De maneira alguma pode-se usar esse tipo de proteção nesse tipo de máquina, nem adornos, cintos, roupas de comprimentos excessivos, sob pena de enganchar em alguma parte rotativa e ocasionar em um acidente. Seguindo esses cuidados conseguiremos desempenhar perfeitamente nossa função sem comprometer nossa segurança.

3 CONCLUSÃO

Percebemos que ao passar do tempo o avanço da tecnologia vem proporcionando para o torno e as maquinas ferramentas em geral um grande avanço. O que começou com apenas uma corda com uma das pontas amarrada na ponta de um galho ou uma vara e a outra ponta enrolada na peça, hoje esta disponível no mercado o tornos de comando numérico (CNC).

E nos proporciona torneamento cilíndrico, facejamento, torneamento cônico, torneamento de forma, rosqueamento, dentre outro processos.

Temos que ter certos cuidados ao operar, usar os EPI’s, Com esse objetivo foi criada a Cipa (Comissão Interna de Prevenção de Acidentes), responsável por supervisionar a segurança no trabalho dentro de uma empresa. A CIPA é composta por representantes indicados pelo empregador e membros eleitos pelos trabalhadores, com o intuito de prevenir acidentes causados dentro da indústria.

Apesar de a empresa ser responsável por fornecer os equipamentos essenciais à função, o maior responsável pela segurança no desempenho de suas atividades somos nós.

4 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

Rogério Vieira, Curso de Engenharia Mecatrônica. Disponível em <http://www.ebah.com.br/ content/ABAAABQ-gAD/torno-mecanico> . Acesso em 20 de Setembro de 2016.

Portal CIMM, Torno: a mais antiga das máquinas-ferramenta. Disponível em <http:// www.cimm.com.br/portal/noticia/exibir_noticia/7118-torno-a-mais-antiga-das-maquinas- ferramenta>. Acesso em 20 de Setembro de 2016.

Wikipédia, a enciclopédia livre, Torno Mecânico. Disponível em <https://pt.wikipedia.org/wiki/ Torno_mec%C3%A2nico>. Acesso em 20 de Setembro de 2016.

SENAI, Prof. Elton Ricardo, Aula 02 torno mecânico. Disponível em < http://pt.slideshare.net/ EltonRicardo/aula-02-torno-mecnico> Acesso em 25 de Setembro de 2016.

IFES, Materiais para ferramentas de corte, Prof. João Paulo Barbosa. Disponível em <ftp:// ftp.sm.ifes.edu.br/professores/JoaoPaulo/PRONATEC/PROCESSOS%20DE% 20USINAGEM/MATERIAL%20DE%20FERRAMENTA.pdf> Acesso em 25 de Setembro de 2016.

Opus Securitis, Por Clinton da Silva Santos. Disponível em <http:// opussecuritis.blogspot.com.br/2015/07/nr-12-seguranca-em-equipamentos-e.html> Acesso em 27 de Setembro de 2016.

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