Fundamentos da ferramenta de torno: Classificações e dicas de afiação

I. Estrutura da ferramenta de torneamento

As ferramentas de torneamento são divididas em quatro tipos com base na estrutura: integral, soldada, de aperto mecânico e indexável, com as suas características estruturais e ocasiões aplicáveis apresentadas na Tabela 1.

Quadro 1 Características estruturais e ocasiões de aplicação das ferramentas de torneamento

II. Composição e ângulos da ferramenta de torneamento

A ferramenta de torneamento é a forma mais simples de ferramenta de corte de aresta única, e todas as outras ferramentas complexas podem ser consideradas como combinações e evoluções da ferramenta de torneamento. As definições dos ângulos da ferramenta de torneamento são igualmente aplicáveis a outras ferramentas.

1. Composição da ferramenta de torneamento

A ferramenta de torneamento consiste na cabeça da ferramenta (parte cortante) e no corpo da ferramenta (parte de suporte). A parte de corte da ferramenta de torneamento é composta por três superfícies, duas arestas e uma ponta. A composição da ferramenta de torneamento é mostrada na Figura 1.

1-Borda de corte secundária
2-Face frontal
Cabeça de 3 ferramentas
Corpo de 4 ferramentas
5-Borda de corte principal
6-Face traseira principal
7-Face traseira secundária
Ponta de 8 ferramentas

(1) Face frontal

A superfície através da qual as aparas saem durante o corte.

(2) Face traseira principal

A superfície oposta à superfície da peça de trabalho que está a ser maquinada durante o corte.

(3) Face posterior secundária

A superfície oposta à superfície já maquinada da peça de trabalho durante o corte.

(4) Aresta de corte principal

A intersecção da face dianteira com a face traseira principal. Pode ser reta ou curva, suportando o trabalho de corte principal.

(5) Aresta de corte secundária

A intersecção entre a face anterior e a face posterior secundária. Geralmente, efectua uma pequena quantidade de trabalho de corte.

(6) Ponta da ferramenta

A parte de intersecção entre a aresta de corte principal e a aresta de corte secundária. Para reforçar a ponta da ferramenta, esta é frequentemente rectificada num arco redondo ou numa linha reta curta para formar uma aresta de transição, como mostra a Figura 2.

2. Ângulos da ferramenta de torneamento

Os principais ângulos da ferramenta de torneamento incluem o ângulo de inclinação γ _o , ângulo de folga α _o , ângulo principal da aresta de corte k _r , ângulo da aresta de corte secundária k' _r e ângulo de inclinação λ _s , como mostra a Figura 3. Os ângulos da ferramenta de torneamento desempenham um papel importante na qualidade e produtividade da maquinagem.

Durante o corte, a cabeça da ferramenta forma três superfícies, duas arestas e uma ponta, que constituem os ângulos efectivos reais da ferramenta de torneamento. A base da ferramenta de torneamento é horizontal e paralela à parte inferior da ferramenta de torneamento. O plano de corte, o plano ortogonal e a base são perpendiculares entre si, como mostra a Figura 4.

(1) Ângulo de inclinação γ_o

É o ângulo entre a face de ataque e o plano de base, indicando a inclinação da face de ataque. O ângulo de inclinação pode ser positivo, negativo ou zero. Se a face de ataque estiver abaixo do plano de base, o ângulo de ataque é positivo; caso contrário, é negativo; se coincidir, é zero. Geralmente, o ângulo de ataque mencionado refere-se ao ângulo de ataque positivo.

A Figura 5 mostra a vista em corte do ângulo de inclinação e do ângulo de folga. Aumentar o ângulo de inclinação pode tornar a aresta de corte mais afiada, reduzir a força de corte, baixar a temperatura de corte, diminuir o desgaste da ferramenta e melhorar a qualidade do acabamento da superfície. No entanto, um ângulo de ataque demasiado grande reduzirá a resistência da aresta de corte, tornando-a propensa a danos.

Para maquinar peças de aço (materiais plásticos, etc.) com ferramentas de torneamento de carboneto, o ângulo de inclinação é geralmente escolhido entre 10° e 20°, e para maquinar ferro fundido cinzento (materiais frágeis, etc.), o ângulo de inclinação é geralmente escolhido entre 5° e 15°. Um ângulo de inclinação maior pode ser selecionado para acabamento, e um menor deve ser escolhido para maquinação em bruto. Quando a resistência e a dureza do material da peça de trabalho são elevadas, é escolhido um ângulo de inclinação mais pequeno, por vezes até um valor negativo.

(2) Ângulo de folga α_o

É o ângulo entre a face principal do flanco e o plano de corte, indicando a inclinação da face principal do flanco. A função do ângulo de folga é reduzir o atrito entre a face principal do flanco e a peça de trabalho, e afecta a resistência e a nitidez da aresta de corte. Geralmente, o ângulo de folga α _o pode ser escolhido para ser 5°~7°.

(3) Ângulo da aresta principal de corte k_r

É o ângulo entre a aresta principal de corte e a direção de avanço projectada no plano de base. A função do ângulo da aresta principal de corte é afetar o comprimento de trabalho da aresta de corte, a força de retorno, a resistência da ponta e as condições de dissipação de calor. Quanto menor for o ângulo da aresta principal de corte, maior será o comprimento de trabalho da aresta de corte, melhores serão as condições de dissipação de calor, mas maior será a força de retorno.

Os ângulos de corte principais mais utilizados para ferramentas de torneamento são 45°, 60°, 75°, 90°. Pode ser escolhido um valor mais pequeno quando a peça de trabalho tem boa rigidez. Ao tornear veios finos, para reduzir a força de retorno e evitar a deformação por flexão da peça de trabalho, deve ser selecionado um valor maior. O ângulo principal da aresta de corte da ferramenta de torneamento é apresentado na Figura 6.

(4) Ângulo da aresta de corte secundária k'_r

É o ângulo entre a aresta de corte secundária e a direção de avanço projectada no plano de base. A função do ângulo da aresta de corte secundária é afetar a superfície rugosidade da superfície maquinada, a redução do ângulo da aresta de corte secundária pode diminuir o valor da rugosidade da superfície maquinada. O ângulo da aresta de corte secundária da ferramenta de torneamento é apresentado na Figura 6. k' _r é geralmente escolhido para ser 5°~15°, 5°~10° para torneamento fino e 10°~15° para torneamento grosseiro.

(5) Ângulo de ataque λ_s

É o ângulo entre a aresta principal de corte e o plano de base, sendo a ponta da ferramenta o ponto mais alto da aresta de corte como um valor positivo, caso contrário como um valor negativo. A função do ângulo de ataque afecta principalmente a resistência da aresta principal de corte e controla a direção do fluxo de aparas.

Tomando como referência a superfície inferior da haste da ferramenta, quando a ponta da ferramenta é o ponto mais alto da aresta principal de corte, λ _s >0°, as aparas fluem em direção à superfície a maquinar, como se mostra na Figura 7a; quando a aresta principal de corte é paralela à superfície inferior da haste da ferramenta, λ _s =0°, as aparas fluem numa direção perpendicular à aresta principal de corte, como se mostra na Figura 7b; quando a ponta da ferramenta é o ponto mais baixo da aresta principal de corte, λ _s <0°, as aparas fluem em direção à superfície maquinada, como mostra a Figura 7c.

Em geral, λ_s é escolhido entre -5°~+5°. Para maquinagem em bruto, λ_s é frequentemente negativo, embora as aparas fluam em direção à superfície maquinada, assegurando a resistência da aresta de corte principal. Para a maquinagem fina, λ_s é frequentemente positivo, fazendo com que as aparas fluam em direção à superfície a maquinar, não riscando assim a superfície maquinada.

III. Afiação da ferramenta de torneamento

A afiação da ferramenta de torneamento depois de ficar sem corte é feita numa mó. Rectifique ferramentas de torneamento de aço rápido com uma mó de óxido de alumínio (branco) e rectifique pontas de ferramentas de carboneto com uma mó de carboneto de silício (verde).

1. Passos para afiar a ferramenta de torneamento

• Retificar a face principal do flanco, ao mesmo tempo que se rectifica o ângulo principal da aresta de corte e o ângulo de folga principal, como se mostra na Figura 8a.
• Retificar a face secundária do flanco, ao mesmo tempo que se rectifica o ângulo da aresta de corte secundária e o ângulo de folga secundário, como se mostra na Figura 8b.
• Rectifique a face de inclinação, ao mesmo tempo que rectifica o ângulo de inclinação, como mostra a Figura 8c.
• Afiar cada face e a ponta, como mostra a Figura 8d.

2. Postura e método de afiar a ferramenta de torneamento

• Coloque-se ao lado da mó para evitar ferimentos provocados por fragmentos voadores, caso a mó se parta.
• Ao segurar a ferramenta com as duas mãos, mantenha uma certa distância e prenda os cotovelos à cintura para reduzir a vibração durante a afiação.
• Ao afiar uma ferramenta, a ferramenta de corte deve ser colocada no centro horizontal da mó, com a ponta ligeiramente inclinada para cima entre 3° e 8°. Depois de a ferramenta de corte entrar em contacto com a mó, deve mover-se horizontalmente na direção esquerda e direita. Quando a ferramenta de corte sai da mó, tem de ser levantada para cima para evitar que a aresta de corte afiada seja danificada pela mó.
• Ao afiar a superfície posterior da ferramenta, a cauda da barra da ferramenta deve ser inclinada para a esquerda num ângulo igual ao ângulo de folga primário; ao afiar a superfície posterior secundária, a cauda da barra da ferramenta deve ser inclinada para a direita num ângulo igual ao ângulo de folga secundário.
• Ao retificar o raio da ponta, é comum segurar a extremidade dianteira da ferramenta de corte com a mão esquerda como um pivô e rodar a cauda da ferramenta de corte com a mão direita.

IV. Conhecimentos de segurança na retificação de ferramentas de corte

• Antes de retificar as ferramentas, é necessário verificar primeiro se há rachaduras no rebolo, garantir que a porca do eixo do rebolo esteja apertada e usá-lo após um teste para evitar que o rebolo se quebre ou voe e cause ferimentos.
• Não aplique demasiada força ao esmerilar as ferramentas, pois isso pode fazer com que a sua mão escorregue e entre em contacto com a superfície da mó, provocando acidentes de trabalho.
• Usar óculos de proteção quando afiar ferramentas para evitar que a areia e as aparas entrem em contacto com os olhos.
• Não se coloque diretamente em frente da direção de rotação da mó quando estiver a afiar ferramentas, para evitar acidentes.
• Ao afiar cabeças de ferramentas pequenas, estas devem ser montadas na barra de ferramentas.
• A distância entre o suporte da mó e a mó não deve ser superior a 3 mm; se for demasiado grande, deve ser ajustada em conformidade.

V. Instalação de ferramentas de corte

A ferramenta de corte deve ser corretamente e firmemente instalada no suporte da ferramenta, como se mostra na Figura 9. Ao instalar a ferramenta de corte, a ponta tem de estar precisamente alinhada com o centro de rotação da peça de trabalho, caso contrário, será difícil remover a saliência central da peça de trabalho; e avançar do centro para fora, tanto quanto possível, bloquear o selim, se necessário. Os seguintes pontos devem ser observados ao instalar a ferramenta de corte:

1. A cabeça da ferramenta não deve ficar demasiado tempo saliente

A cabeça da ferramenta não deve sobressair demasiado, caso contrário, vibrará facilmente durante o corte, afectando a precisão da maquinação e a rugosidade da superfície da peça de trabalho. Geralmente, o comprimento de protrusão da cabeça da ferramenta não deve exceder 1,5 a 2 vezes a espessura da barra de ferramentas, e é suficiente para ver o corte da ponta da ferramenta.

2. A ponta da ferramenta deve estar à mesma altura que a linha central do fuso do torno

Se a ferramenta de corte for instalada demasiado alto, o ângulo traseiro diminuirá, causando uma fricção intensa entre a superfície traseira principal da ferramenta de corte e a peça de trabalho; se for instalada demasiado baixo, o ângulo frontal diminuirá, dificultando o corte e fazendo com que a ponta da ferramenta se lasque. A altura da ponta da ferramenta pode ser ajustada de acordo com a altura do centro do cabeçote móvel. A instalação da ferramenta de corte é mostrada na Figura 9a.

3. O calço por baixo da ferramenta de corte deve ser plano

O calço por baixo da ferramenta de corte deve ser plano e utilizar calços grossos tanto quanto possível para reduzir o número de calços. Depois de ajustar a altura da ponta da ferramenta, devem ser utilizados pelo menos dois parafusos para apertar a ferramenta de corte alternadamente.