Usinagem de torno 101: Ferramentas, dicas e técnicas

O método de processamento de corte, utilizando o movimento de rotação da peça de trabalho e o movimento da ferramenta no torno, é designado por processamento de torneamento. O movimento de rotação da peça de trabalho é o movimento principal e o movimento da ferramenta na máquina-ferramenta é o movimento de avanço. O processamento de torneamento é o método mais básico de processamento de corte de metal e é amplamente utilizado na indústria de fabrico de máquinas.

I. Características do processamento de torneamento

1. Vasta gama de processos

O processamento de torneamento é utilizado principalmente para o processamento de várias superfícies rotativas e das faces finais de corpos rotativos, podendo também efetuar cortes, ranhuras, roscas, perfurações, escareamentos e mandrilamentos, como mostra a Figura 1. Se forem instalados acessórios no torno ou se forem utilizados dispositivos especiais de torneamento, podem ser processadas peças com formas mais complexas; se o torno for adequadamente modificado, pode também efetuar perfurações, esmerilagens, polimentos e outros processos.

2. Produtividade elevada

Durante o torneamento, a rotação da peça de trabalho não é geralmente limitada por forças de inércia, e a peça de trabalho está sempre em contacto com a ferramenta de torneamento durante o processo de maquinagem, basicamente sem fenómenos de impacto, pelo que é possível obter valores muito elevados de velocidades de corte pode ser utilizado. Além disso, o comprimento do porta-ferramentas que se estende para fora da coluna de ferramentas pode ser muito curto, o tamanho do porta-ferramentas pode ser maior e pode ser selecionada uma grande profundidade de corte posterior e uma grande taxa de avanço, daí a elevada produtividade.

3. Baixo custo de maquinagem

A estrutura da ferramenta de torneamento é simples, e a afiação e a instalação são muito convenientes. Além disso, muitos acessórios de torno foram produzidos como acessórios de torno, que podem atender às necessidades de fixação de peças gerais, o tempo de preparação da produção é curto, portanto, o custo de maquinação do torneamento é menor.

4. Ampla gama de precisão de maquinação

Dependendo dos requisitos de utilização das peças, o torneamento pode atingir uma precisão de maquinação baixa, média e bastante elevada.

(1) Torneamento irregular

Quando a peça em bruto é um forjamento livre ou uma fundição grande, a sua margem de maquinagem é grande e irregular, o torneamento em bruto pode remover a maior parte da margem, reduzir os erros geométricos e o grau de tolerância dimensional para o torneamento em bruto é geralmente IT18~IT15, rugosidade da superfície Ra>80μm.

(2) Torneamento semi-abrupto

As peças forjadas e fundidas médias e pequenas podem ser diretamente torneadas semi-rugosas, o grau de tolerância após o torneamento semi-rugoso é IT13~IT11, e o valor da rugosidade da superfície é Ra30~12,5μm.

(3) Torneamento semi-acabado

As peças de trabalho que não requerem elevada precisão dimensional ou antes do processo de maquinagem fina podem ser organizadas para torneamento de semi-acabamento, o grau de tolerância após o torneamento de semi-acabamento é IT10~IT8, o valor da rugosidade da superfície é Ra6.3~3.2μm.

(4) Acabamento do torneamento

Geralmente, como processo final ou processo de pré-usinagem para acabamento, o grau de tolerância da peça de trabalho após o torneamento de acabamento pode atingir IT8 ~ IT7, o valor da rugosidade da superfície é Ra1.6 ~ 0.8μm.

5. O torneamento de precisão a alta velocidade é o principal método de maquinagem de superfícies rotativas de alta precisão de metais não ferrosos

O torneamento de precisão a alta velocidade é o método de maquinação fina de peças de trabalho com ferramentas de liga dura, nitreto de boro cúbico ou diamante, utilizando velocidades de corte elevadas, pequena profundidade de corte posterior e taxa de avanço.

Para não ferrosos metaisSe for utilizada a retificação, as aparas aderem facilmente à superfície do rebolo, impossibilitando a retificação normal. No entanto, num torno de alta precisão, a utilização de ferramentas diamantadas para corte a alta velocidade pode obter resultados muito bons, o grau de tolerância dimensional pode geralmente atingir IT6~IT5, o valor da rugosidade da superfície é Ra1.0~0.1μm.

Além disso, os tornos CNC podem maquinar peças com requisitos de precisão geométrica muito elevados. Em tornos horizontais, a coaxialidade dos passos, a perpendicularidade da face final em relação ao eixo, etc., são fáceis de assegurar, mas para algumas peças com muitos passos, dimensões de posicionamento rigorosas ou requisitos de elevada precisão de forma, tais como superfícies esféricas, formas especiais, etc., não são fáceis de assegurar em tornos horizontais.

Nesta altura, podem ser utilizados tornos CNC. Os tornos CNC podem completar superfícies complexas que são difíceis ou impossíveis de maquinar em tornos gerais, podem atingir uma precisão de maquinação muito elevada e a qualidade do produto é estável, com elevada produtividade.

II. Tipos de tornos

Nas fábricas de fabrico mecânico comuns, os tornos representam a maior proporção de máquinas-ferramentas para corte de metais, cerca de 20%~35% do número total de máquinas-ferramentas para corte de metais, e existem muitos tipos.

Os tornos podem ser divididos em tornos de instrumentos, tornos automáticos, tornos semi-automáticos, tornos de torre, tornos verticais, tornos de chão, tornos horizontais, tornos de cópia, tornos de cambota e de árvore de cames, tornos de moldagem de engrenagens, etc., entre os quais os tornos horizontais são os mais utilizados.

1. Torno horizontal

A seguir, toma-se como exemplo o torno horizontal modelo CA6140 (ver figura 2) para explicar os componentes do torno horizontal e as suas funções.

1, 11-Pernas
2-Caixa de alimentação
3-Cabeça de gado
4-Saddle
5-Tábua de lamelas intermédia
Suporte para 6 ferramentas
7-Mesa giratória
8-Placa de deslizamento pequena
9-Tailstock
10-camas
12-Barra lisa
Parafuso de 13 pinos
Caixa de 14 lâminas

(1) Caixa de fuso

A caixa do fuso 3 é fixada na extremidade esquerda da cama 10, e o seu interior está equipado com um fuso e um eixo de transmissão, bem como mecanismos para mudança de velocidade, mudança de direção, lubrificação, etc. É acionado por um motor elétrico através de um mecanismo de mudança de velocidade para rodar o fuso, alcançando o movimento principal e obtendo a velocidade e direção necessárias. A extremidade frontal do fuso pode ser equipada com um mandril auto-centrante de três mandíbulas, um mandril de ação simples de quatro mandíbulas e outros acessórios para fixar peças de trabalho.

(2) Caixa de alimentação

A caixa de alimentação 2 é fixada na parte frontal esquerda da mesa 10, utilizada para mudar o avanço da rosca que está a ser maquinada ou a quantidade de alimentação da alimentação eléctrica.

(3) Caixa de lâminas

A caixa de deslizamento 14 é fixada na parte inferior do selim 4, a sua função é transmitir o movimento da caixa de alimentação através da haste lisa ou do parafuso de avanço para o porta-ferramentas, fazendo com que o porta-ferramentas execute o avanço longitudinal, o avanço transversal ou o movimento de rosca.

Além disso, ao acionar os manípulos longitudinais e transversais e os botões eléctricos acima, um motor elétrico de alta velocidade instalado na caixa de deslizamento pode ser iniciado, realizando o movimento rápido longitudinal e transversal do suporte da ferramenta. A caixa de deslizamento está equipada com várias pegas e botões, que podem operar convenientemente a máquina-ferramenta.

(4) Sela

O selim 4 está situado na parte superior da mesa 10 e pode deslocar-se longitudinalmente ao longo das calhas de guia da mesa. Está equipado com uma placa de deslizamento média 5, uma mesa rotativa 7, uma placa de deslizamento pequena 8 e um suporte de ferramenta 6, permitindo que a ferramenta efectue um movimento de avanço longitudinal, transversal ou diagonal.

(5) Cabeçote móvel

O cabeçote móvel 9 é instalado na calha de guia da base 10 e pode ser ajustado longitudinalmente ao longo da calha de guia, sendo depois fixado na posição necessária para acomodar peças de trabalho de diferentes comprimentos. A manga no cabeçote móvel pode ser equipada com centros e várias ferramentas de maquinação de furos para suportar a peça de trabalho ou efetuar maquinação de furos na peça de trabalho. A rotação do volante movimenta a manga, conseguindo o avanço longitudinal da ferramenta.

(6) Cama

A base 10 é fixada na perna esquerda da base 1 e na perna direita da base 11. A base é a parte básica de suporte do torno, com todos os componentes principais do torno instalados nela. Mantém as posições relativas exactas entre os componentes e suporta a força de corte e o peso dos componentes.

2. Torno vertical

O torno vertical é utilizado principalmente para maquinar peças grandes ou pesadas com grandes dimensões radiais e dimensões axiais relativamente pequenas, e formas complexas. É um equipamento de processamento indispensável em fábricas que fabricam maquinaria pesada, como turbinas a vapor, motores eléctricos pesados, mineração e metalurgia, e também é comummente utilizado em fábricas de maquinaria geral.

A principal caraterística da estrutura do torno vertical é que o fuso está disposto verticalmente e existe uma mesa de trabalho circular para fixar as peças de trabalho (ver Figura 3). Uma vez que a mesa de trabalho está disposta horizontalmente, é muito conveniente fixar peças volumosas.

a) Torno vertical de uma coluna
b) Torno vertical de dupla coluna
1-Base
2-Mesa de trabalho
3-Coluna
4-Posto de ferramentas vertical
5-Viga transversal
Caixa de alimentação da coluna de ferramentas 6-Vertical
Posto de ferramentas de 7 lados
Caixa de alimentação da coluna de ferramentas de 8 lados
9-Viga superior

Os tornos verticais existem em dois tipos: de coluna simples e de coluna dupla. A figura 3a é do tipo monocoluna, que processa peças de trabalho com um diâmetro mais pequeno, geralmente inferior a 1600 mm. A mesa de trabalho 2 é accionada para rodar pelo fuso vertical instalado no interior da base 1, sendo a peça fixada na mesa de trabalho e rodando com ela, o que constitui o movimento principal.

O movimento de avanço é efectuado pela coluna vertical 4 e pela coluna lateral 7. A coluna vertical 4 pode deslocar-se na calha de guia da viga transversal para alimentação lateral e pode também deslocar-se verticalmente ao longo da calha de guia da base deslizante da coluna, podendo rodar círculos externos, faces de extremidade, orifícios internos, etc. Ao rodar a coluna da ferramenta num ângulo, esta pode avançar diagonalmente para rodar superfícies cónicas internas e externas.

Existe uma torre pentagonal na coluna vertical de ferramentas que, para além de montar ferramentas de torneamento, pode também montar várias ferramentas de maquinação de furos, expandindo a gama de maquinação. A viga transversal 5 é normalmente fixada na coluna 3, e para acomodar a altura da peça de trabalho, o dispositivo de fixação pode ser solto para ajustar a posição vertical da viga transversal. A coluna lateral 7 pode efetuar a alimentação lateral e vertical, para tornear círculos externos, faces de extremidade, ranhuras e chanfros.

A figura 3b é um torno vertical de coluna dupla, com um diâmetro máximo de processamento superior a 2500 mm. A sua estrutura e movimento são basicamente semelhantes aos do torno vertical de coluna única, com a diferença de que o torno vertical de coluna dupla tem duas colunas, com uma viga superior a ligar os topos das colunas, formando uma estrutura de quadro fechado com elevada rigidez, adequada para o processamento de peças mais pesadas.

3. Torno de sela

O torno de sela é uma variante do tipo básico de torno horizontal, como mostra a Figura 4. A sua principal diferença em relação ao torno horizontal é que está equipado com uma calha de guia amovível em forma de sela junto à extremidade do cabeçote. A remoção da calha de guia em forma de sela pode aumentar o diâmetro máximo da peça de trabalho que está a ser processada, expandindo assim a gama de processamento.

No entanto, devido à montagem e desmontagem frequentes da calha de guia do selim, a sua rigidez e precisão de trabalho são reduzidas. Por conseguinte, este tipo de máquina é utilizado principalmente em pequenas fábricas e oficinas de reparação com menos equipamento e produção de pequenos lotes.

4. Torno de torre

Embora o torno horizontal tenha maior flexibilidade e uma gama de processamento mais alargada, a coluna de ferramentas quadrada só pode conter quatro ferramentas e o cabeçote móvel só pode conter uma ferramenta de maquinagem de furos, dependendo do manual

movimento, apertando o cabeçote móvel na posição desejada, e a ferramenta montada no cabeçote móvel não pode ser alimentada automaticamente.

Ao processar peças complexas, especialmente aquelas com furos internos e roscas internas, a necessidade de mudanças frequentes de ferramentas, ajuste de ferramentas, movimento do cabeçote móvel, corte experimental, medição, etc., prolonga o tempo auxiliar, reduz a produtividade, aumenta a intensidade do trabalho, especialmente na produção em lote, estas deficiências são particularmente proeminentes.

O torno de torre foi desenvolvido com base no torno horizontal para resolver as deficiências acima mencionadas. A principal diferença entre este tipo de torno e o torno horizontal é a remoção do cabeçote móvel e do parafuso de avanço, sendo instalada uma torre de múltiplas posições na posição do cabeçote móvel do torno.

Os tipos mais comuns destes tornos incluem o torno de cabrestante, o torno de torre tipo sela e o torno de torre tipo deslizante. Tomando o torno de sela como exemplo, apresentam-se as características e aplicações deste tipo de torno. Como se pode ver na Figura 5, para além da coluna de ferramentas frontal 3, o torno de torre tipo sela também tem uma torre que pode rodar em torno de um eixo vertical na parte de trás da base, que pode efetuar um avanço rápido longitudinal, um recuo rápido e um avanço de trabalho ao longo da calha de guia da base.

1-Caixa de alimentação
2-Cabeçalho
3-Posto de ferramentas frontal
4 torres
5-Deslizamento longitudinal
6-Dispositivo de paragem fixo
7-camas
Caixa deslizante de 8 torres
9-Caixa deslizante da coluna de ferramentas frontal
10-Fuso principal

A coluna de ferramentas da torre é hexagonal e em cada face pode ser instalada uma ferramenta de torneamento ou de perfuração com a ajuda de uma ferramenta auxiliar, utilizada principalmente para a maquinagem de superfícies cilíndricas internas e externas. Este tipo de torno não tem parafuso de avanço e não pode fazer roscas, mas a coluna de ferramentas da torre pode ser equipada com machos e matrizes para fazer roscas internas e externas mais curtas; a coluna de ferramentas frontal pode ser alimentada longitudinalmente e transversalmente, para tornear grandes superfícies cilíndricas, faces de extremidade, ranhuras, cortes, etc.

Antes da maquinação, o torno de torreta requer que as posições das ferramentas sejam previamente ajustadas de acordo com o processo de maquinação da peça, bem como os batentes longitudinais e transversais da máquina. Durante a maquinação, após a conclusão de cada passo da operação, a coluna da ferramenta roda uma vez e, em seguida, o passo seguinte é executado até à conclusão.

Uma vez que o torno de torre está equipado com várias ferramentas, depois de a máquina ser ajustada, processa em sequência sem a necessidade de mudanças frequentes de ferramentas, ajuste de ferramentas ou medições, o que melhora consideravelmente a produtividade. É adequado para o processamento em lote de peças rotativas pequenas e relativamente complexas, mas o ajuste de paragens e ferramentas antes da maquinação é demorado, limitando a sua aplicação na produção de peças únicas e de pequenos lotes.

III. Acessórios para tornos

Na maquinagem de torneamento, os acessórios de uso geral são amplamente utilizados, e muitos acessórios de uso geral tornaram-se acessórios de torno, produzidos em especificações uniformes por fábricas especializadas em acessórios de máquinas-ferramenta para satisfazer as necessidades dos utilizadores. Os principais acessórios de torno incluem mandris, placas de marcação, centros, placas frontais, apoios de centro e apoios de seguimento, etc.

1. Mandril de três maxilas auto-centrante

A estrutura da bucha autocentrante de três maxilas é mostrada na Figura 6, que pode ser montada no fuso principal através de uma flange. No interior do corpo do mandril 6, existe uma grande engrenagem cónica 3, que engrena com três pequenas engrenagens cónicas uniformemente distribuídas com orifícios para chaves 5.

Ao inserir uma chave no orifício da chave 5 para rodar a engrenagem cónica pequena, a engrenagem cónica grande pode ser accionada para rodar, e as roscas planas na parte de trás da engrenagem cónica grande 2 engrenam com as roscas planas na parte de trás dos três mordentes 1. À medida que a engrenagem cónica grande roda, os mordentes 1 podem mover-se radialmente para dentro ou para fora, fixando ou libertando assim a peça de trabalho.

O mandril autocentrante de três maxilas pode centrar automaticamente a peça de trabalho sem necessidade de alinhamento, especialmente adequado para segurar peças de trabalho com secções transversais circulares, triangulares equiláteras, hexagonais, etc. No entanto, a bucha auto-centrante de três maxilas tem uma força de aperto pequena e não transmite um binário grande, sendo apenas adequada para fixar peças de trabalho médias e pequenas.

2. Mandril independente de quatro maxilas

A estrutura do mandril independente de quatro mandíbulas é mostrada na Figura 7, as suas quatro mandíbulas são independentes umas das outras, a parte de trás de cada mandíbula tem uma rosca interna de meio fio que se encaixa com um parafuso, permitindo um ajuste independente. Por conseguinte, o mandril independente de quatro maxilas pode não só segurar peças de trabalho com secções transversais circulares, mas também segurar peças de trabalho com formas quadradas, rectangulares, elípticas e outras formas irregulares.

O mandril independente de quatro mandíbulas tem uma força de aperto maior na peça de trabalho e, como não pode centrar automaticamente, é necessário um alinhamento cuidadoso ao fixar a peça de trabalho. Por isso, requer um maior nível de habilidade do operador e é mais usado em peças únicas, produção de pequenos lotes e produção de peças grandes.

3. Placa frontal, placa de flexão

O painel frontal é um grande disco montado no fuso principal, cuja face final é plana e perpendicular ao eixo do fuso. Se a face final não for plana ou não for perpendicular ao eixo do fuso, pode ser finamente torneada no torno durante a utilização. A face final do painel frontal tem muitas ranhuras longas para a passagem de parafusos para pressionar a peça de trabalho.

O painel frontal é utilizado principalmente para maquinar peças complexas assimétricas que requerem paralelismo à superfície de referência A e perpendicularidade do eixo rotativo à superfície de base A, como mostra a Figura 8. A superfície de referência A pode ser pré-elaborada, com a superfície A encostada ao prato frontal, fixada após o alinhamento da posição do furo de acordo com a marcação, podendo depois ser torneado o furo e o plano paralelo à superfície A.

A figura 9 mostra o diagrama de fixação de uma biela no prato frontal. As duas faces da extremidade da biela devem ser paralelas e o eixo do furo da extremidade grande deve ser perpendicular à face da extremidade, pelo que uma face da extremidade da biela deve ser utilizada como referência e entrar em contacto com o plano do prato, maquinando o furo e a outra face da extremidade. Ao fixar, deve ser selecionada uma posição adequada para colocar a placa de prensagem para evitar a deformação da peça de trabalho. Se a peça de trabalho for inclinada para um lado, deve ser colocado um bloco de equilíbrio.

1-Bloco de balanço
2-Peça de trabalho
3-Ranhura para parafusos
4 parafusos
5-Placa de pressão
6-Shim
7-Placa frontal

Quando o plano a maquinar na peça de trabalho tem um requisito de perpendicularidade em relação à superfície de referência A, ou o eixo do furo ou círculo exterior a maquinar tem um requisito de paralelismo em relação à superfície de referência A (ver Figura 10), pode ser fixado na placa de flexão do prato frontal, como mostra a Figura 11.

1-Disco de flores
2-Ranhura para parafusos
3-Bloco de equilíbrio
4-Peça de trabalho
5-Superfície de referência de posicionamento
6-Placa de flexão

4. Centro, pinça, mostrador

Ao tornear peças de trabalho do tipo eixo, é comum usar centros, pinças (um tipo também é chamado de mandril de coração de galinha) e mostradores para fixar as peças de trabalho, como mostrado na Figura 12. O centro é um acessório frequentemente utilizado para maquinar peças de trabalho do tipo eixo, como se mostra na Figura 13.

a) Centro fixo
b) Centro vivo

A peça de trabalho é suportada pelo centro montado no fuso e pelo centro montado no contra-ponto, acionado para rodar pelo mostrador e pela pinça. O centro frontal roda com o fuso, enquanto o centro traseiro roda com a peça de trabalho, conhecido como centro ativo. O que não gira com a peça de trabalho é chamado de centro fixo.

A vantagem do centro fixo é que é mais preciso na centragem, tem boa rigidez e fixa a peça de trabalho de forma mais estável, mas gera mais calor, e o centro e o furo central podem queimar a altas velocidades, adequado para cortar a velocidades mais baixas e requisitos de alta precisão. O centro ativo é adequado para corte a alta velocidade, mas a precisão de maquinação é inferior. Para fixar a peça de trabalho com um centro, um furo central deve primeiro ser perfurado na face final da peça de trabalho.

5. Mandril

Ao maquinar o círculo exterior e a face final de peças de trabalho do tipo manga de disco com furos, é comum montar a peça de trabalho num mandril. Existem muitos tipos de mandris, os mais utilizados incluem mandris cónicos, mandris cilíndricos e mandris expansíveis, como se mostra na Figura 14.

a) Mandril cónico
b) Mandril cilíndrico
c) Mandril expansível

6. Apoio central e apoio da placa de pressão

A estrutura do apoio central e do apoio da placa de pressão é mostrada na Figura 15. Ao tornear veios delgados, devido à fraca rigidez da peça de trabalho, ocorrem flexões e vibrações sob a ação do seu próprio peso, da força centrífuga e da força de corte, dificultando a maquinagem, daí a necessidade de utilizar mecanismos de fixação auxiliares, tais como apoios centrais, apoios de seguidor, etc.

a) Utilizar o descanso central para rodar veios longos
b) Utilizar o descanso do seguidor para rodar veios longos

A parte inferior do descanso central é fixada na cama com parafusos e placas de pressão, e as suas três garras de apoio individualmente ajustáveis suportam a peça de trabalho, que são normalmente feitas de ferro fundido, cobre, etc. Quando a superfície da peça de trabalho é áspera, um pescoço de eixo liso deve ser girado na posição de instalação das garras de suporte primeiro.

A utilização do descanso central pode efetivamente melhorar a rigidez do suporte de veios finos, melhorando assim a precisão da maquinação. O descanso central também pode ser utilizado para maquinar as faces finais de veios longos, peças de trabalho do tipo manga longa, bem como perfuração, corte, etc.

A base de apoio é fixada na sela do torno e move-se juntamente com a ferramenta, o que é uma medida eficaz para resistir à força de corte radial e evitar que a peça de trabalho se dobre e deforme. No torneamento em bruto com o apoio da placa de pressão, deve ser primeiro torneada uma secção do círculo exterior na extremidade direita da peça de trabalho, ajustar o aperto das garras de apoio da placa de pressão com base no círculo exterior, colocar a ferramenta de corte à esquerda das garras de apoio e o mais próximo possível das garras de apoio, e depois o torneamento pode ser efectuado.

Ao terminar o eixo leve, a ferramenta deve ser colocada no lado direito da garra de suporte e o mais próximo possível da garra de suporte para evitar que a garra de suporte arranhe a superfície após o acabamento. Quando se utiliza a estrutura central e o suporte da ferramenta seguidora, a velocidade do fuso não deve ser demasiado elevada, e deve ser adicionado óleo de máquina para lubrificação na garra de suporte.

IV. Suporte de ferramentas

O porta-ferramentas é a ferramenta de corte mais utilizada no processamento de corte de metais. Pode ser utilizado num torno para processar círculos externos, faces de extremidade, orifícios internos, chanfrar, ranhurar e cortar, roscar e formar superfícies, etc.

Existem muitos tipos de porta-ferramentas, que podem ser divididos em porta-ferramentas de círculo externo, porta-ferramentas de furo interno, etc., como mostra a Figura 16. De acordo com a estrutura, podem ser divididos em porta-ferramentas de tipo integral, porta-ferramentas de tipo soldado, porta-ferramentas de tipo de aperto mecânico, porta-ferramentas de tipo indexável, porta-ferramentas de moldagem, etc., como mostra a Figura 17.

Suporte de ferramentas para cotovelos de 1-45º
Porta-ferramentas de círculo externo de 2 a 90° (ferramenta de desvio à direita de 90°)
3-Suporte para ferramentas de rosca externa
Porta-ferramentas de círculo externo 4-75
5-Porta-ferramentas de moldagem
Porta-ferramentas de círculo externo 6-90° (ferramenta de desvio de 90° à esquerda)
7-Ferramenta de ranhurar
8-Ferramenta para abertura de furos interiores
9-Porta-ferramentas de rosca interna
10-Porta-ferramentas para furos não passantes
11-Porta-ferramentas de furo passante

a) Porta-ferramentas de tipo integral
b) Porta-ferramentas do tipo soldado
c) Porta-ferramentas de aperto mecânico
d) Porta-ferramentas do tipo indexável
e) Suporte da ferramenta de conformação

1. Porta-ferramentas de metal duro soldado

O porta-ferramentas do tipo soldado é formado pela soldadura de uma lâmina de carboneto num cabo de aço estrutural. As suas vantagens são a estrutura simples, o fabrico conveniente, a boa rigidez da ferramenta e a utilização flexível, pelo que continua a ser amplamente utilizado na China.

2. Porta-ferramentas de fixação mecânica em metal duro

O porta-ferramentas do tipo de fixação mecânica não solda a lâmina, mas prende-a mecanicamente no punho, como mostra a Figura 18. Os porta-ferramentas do tipo de fixação mecânica de metal duro dividem-se em tipo de retificação de fixação mecânica e tipo indexável.

1-Punho
2-Shim
3 lâminas
4-Apertar o parafuso
5-Parafuso de ajuste
6-Placa de pressão

(1) Ferramenta de torneamento tipo pinça para trabalhos pesados

A principal vantagem desta ferramenta de torneamento é que a lâmina não é sujeita a soldadura a alta temperatura, evitando defeitos como a redução da dureza, fissuras e lascagem, melhorando assim a vida útil da ferramenta.

Quando a aresta de corte se torna baça, só é necessário remover e retificar a lâmina, e pode ser utilizada novamente após a instalação. O suporte da ferramenta pode ser reutilizado várias vezes e as lâminas podem ser retificadas coletivamente, garantindo a qualidade da retificação, o que é benéfico para melhorar a qualidade e a eficiência do processamento e também reduz os custos. Existem muitas formas estruturais de ferramentas de torneamento do tipo pinça.

(2) Ferramenta de torneamento indexável

A ferramenta de torneamento indexável é uma ferramenta de torneamento formada pela fixação mecânica de uma pastilha de carboneto indexável (cerâmica) no suporte da ferramenta. Como mostra a Figura 19, as pastilhas de metal duro (cerâmica) indexáveis utilizadas são fabricadas por fabricantes especializados e existem muitos tipos de pastilhas, cada uma com mais de três arestas de corte para indexação.

1-Porta-ferramentas
2-Shim
3-Inserir
4, 5 - Elementos de fixação

Quando uma aresta de corte ficar cega, solte o dispositivo de fixação, rode a pastilha para uma nova aresta de corte, fixe-a novamente e continue a utilizá-la até que todas as arestas de corte fiquem cegas, substituindo-a depois por uma nova pastilha. A pastilha removida não é rectificada, pelo que os parâmetros da pastilha não são afectados pelo nível de retificação. Esta é uma ferramenta que está atualmente a ser promovida, e pode consultar a norma nacional GB/T2076-2007 para os tipos de pastilhas intercambiáveis.

V. Processamento típico do torneamento de superfícies

1. Torneamento cilíndrico externo

O torneamento cilíndrico externo é o tipo mais básico de trabalho de torneamento.

(1) Ferramentas de torneamento comummente utilizadas no torneamento cilíndrico externo

A ferramenta lateral de 90°, a ferramenta de torneamento de cabeça curvada de 45° e a ferramenta de torneamento de cabeça reta de 75° são as três ferramentas básicas de torneamento para torneamento cilíndrico externo.

Durante o torneamento, a ferramenta de torneamento deve ser instalada corretamente para garantir ângulos geométricos razoáveis e para realçar o desempenho da ferramenta. Em primeiro lugar, o comprimento da ferramenta que se estende a partir da coluna quadrada deve ser o mais curto possível para melhorar a rigidez da ferramenta; em segundo lugar, a ponta da ferramenta deve estar à mesma altura que o centro do eixo da máquina, de modo a garantir que o ângulo frontal e o ângulo traseiro da ferramenta não mudem durante o trabalho, igual ao ângulo de retificação.

Se a ferramenta for instalada mais acima do centro do fuso da máquina, aumentará o ângulo frontal e diminuirá o ângulo traseiro. Por vezes, para melhorar a eficiência durante o torneamento em desbaste, o ângulo frontal pode ser aumentado ligeiramente acima do centro do fuso da máquina. Se a ferramenta for instalada abaixo do centro, diminuirá o ângulo frontal e aumentará o ângulo traseiro. Se a ferramenta for instalada fora do centro, também irá alterar o ângulo da aresta de corte principal e o ângulo da aresta de corte secundária.

(2) Seleção dos métodos de fixação da peça de trabalho

Existem vários métodos diferentes para fixar peças de trabalho ao tornear cilindros externos, cada um com as suas próprias características, vantagens e desvantagens, que devem ser consideradas de forma abrangente com base no tamanho, forma, requisitos de processamento e volume de produção da peça de trabalho.

Ao selecionar um método de fixação, devem ser considerados principalmente os seguintes pontos:

1) Para peças individuais de forma irregular e de grandes dimensões ou pequenos lotes de peças em bruto, devem ser utilizados mandris independentes de quatro maxilas para a fixação. Quando for inconveniente fixar num mandril independente de quatro garras, considere a fixação numa placa frontal ou numa placa de dobragem de placas frontais; na produção de lotes médios e superiores, considere a utilização de dispositivos especiais para fixação.

2) Para peças com veios mais compridos ou do tipo parafuso que requerem fresagem, retificação, etc., após o torneamento cilíndrico externo, devem ser utilizados centros duplos para fixação, com placas de marcação e centros activos para ajudar na fixação.

3) Para peças de eixo longo mais pesadas, ao desbastar o cilindro externo, uma extremidade deve ser fixada com um mandril e a outra extremidade suportada por um centro.

4) Para peças maquinadas com um furo interior, que necessitam de coaxialidade com o cilindro exterior e que são curtas em comprimento, pode ser utilizado um mandril para fixação.

5) Para tornear veios longos com uma grande relação comprimento/diâmetro e grande volume de corte, ou veios longos que precisam de ser rodados, pode ser utilizado um apoio central para fixação.

6) Para o torneamento fino de veios finos com uma pequena margem de corte e onde não é permitido virar, pode ser utilizado um descanso de seguimento para fixação.

(3) Passos para o torneamento cilíndrico externo

1) O torneamento cilíndrico externo pode ser dividido em torneamento de desbaste, torneamento de semi-acabamento e torneamento de acabamento. Antes de iniciar o torneamento, é necessário determinar primeiro as tolerâncias para o torneamento em bruto, o torneamento de semi-acabamento e o torneamento de acabamento.

2) Durante o torneamento em desbaste, o desempenho da ferramenta e da máquina deve ser totalmente utilizado, e a profundidade de corte posterior deve ser tão grande quanto possível para completar a margem de maquinagem em desbaste num único curso de trabalho. Para cilindros externos forjados ou fundidos, porque a superfície é mais dura ou tem moldes de areia, para evitar o desgaste da ferramenta, chanfre primeiro a peça de trabalho e, em seguida, escolha uma profundidade de corte posterior maior para o torneamento.

3) No torneamento de acabamento, utilize o método de corte experimental para controlar o tamanho. Ao tornear, é difícil garantir a precisão confiando apenas nas escalas do mostrador para determinar a profundidade de corte posterior. Na produção de uma peça única e de pequenos lotes, o método de corte experimental é uma forma comum de obter precisão dimensional. Durante o torneamento de acabamento, pode ser utilizado o torneamento de acabamento a alta velocidade com ferramentas de carboneto cimentado ou o torneamento de acabamento a baixa velocidade com ferramentas de lâmina larga de aço de alta velocidade.

4) As peças de trabalho que necessitam de ser temperadas ou normalizadas após o torneamento em desbaste devem considerar o impacto de tratamento térmico deformação na peça de trabalho, e deve ser deixada uma margem de 1,5~2,5 mm.

5) As peças que requerem retificação não precisam de ser torneadas no acabamento e pode ser deixada uma margem para retificação durante o torneamento de semi-acabamento. Na produção de peças únicas e de pequenos lotes, para peças que apenas necessitam de torneamento de acabamento, se a rugosidade da superfície não cumprir os requisitos, pode ser devidamente polida com uma lixa ou um pano de esmeril.

6) Antes de iniciar o torneamento cilíndrico externo, a face final deve ser torneada primeiro para determinar o tamanho na direção do comprimento durante a maquinação.

7) Ao rodar um veio escalonado, o cilindro externo de maior diâmetro deve ser maquinado primeiro e depois o cilindro externo de menor diâmetro, para garantir a rigidez da peça de trabalho.

2. Torneamento de superfícies cónicas

O torneamento de superfícies cónicas é uma tarefa relativamente difícil, que exige não só precisão dimensional, precisão geométrica e rugosidade da superfície, mas também precisão angular ou cónica. Para superfícies cónicas com requisitos elevados, deve ser utilizado um calibre cónico para a inspeção do método de coloração para avaliar a sua precisão com base no tamanho e na área de contacto da superfície.

Os três métodos seguintes são normalmente utilizados para maquinar superfícies cónicas num torno.

(1) Método de reposicionamento de pequenas placas deslizantes

Como se mostra na Figura 20, quando o ângulo cónico das superfícies cónicas interna e externa é α, o reposicionamento da pequena coluna de ferramentas em α/2 pode permitir a maquinagem. Este método é simples de utilizar e pode maquinar superfícies cónicas internas e externas com qualquer ângulo de cone. No entanto, só pode ser alimentado manualmente e é adequado para maquinar comprimentos curtos.

a) Maquinação de superfícies cónicas exteriores

b) Maquinação de superfícies cónicas internas

Uma vez que o ângulo de rotação da pequena placa deslizante não pode ser tão exato, o torneamento da superfície cónica é feito medindo enquanto se roda e ajustando o ângulo da pequena placa deslizante. Para os cones exteriores, podem ser utilizados para a inspeção anéis de medição e réguas angulares universais e, para os cones interiores, podem ser utilizados para a inspeção os medidores de encaixe e o método de coloração.

(2) Método do desvio do cabeçote móvel

O método de desvio do cabeçote móvel, como mostra a Figura 21, só pode maquinar as superfícies cónicas externas de peças de trabalho do tipo eixo ou peças de trabalho do tipo disco de manga montadas num mandril.

A peça de trabalho ou mandril é fixada entre os centros dianteiro e traseiro, e o centro traseiro é deslocado para a frente ou para trás por uma certa distância S, fazendo com que o eixo de rotação da peça de trabalho forme um ângulo igual a metade do ângulo do cone α/2 com o eixo principal do fuso do torno, permitindo assim o torneamento de avanço automático. Este método é adequado para maquinar peças de trabalho com comprimentos maiores, cones mais pequenos e requisitos de precisão mais baixos.

(3) Método do modelo

O método do gabarito é uma forma de tornear superfícies cónicas utilizando um dispositivo de gabarito. A vantagem do método do gabarito é que é conveniente e preciso, com um bom contacto do furo central e alta qualidade. Permite o torneamento com alimentação eléctrica de superfícies cónicas externas, com um ângulo de bisel geralmente inferior a 12°, adequado para a produção em lote. Devido à utilização generalizada de tornos CNC, o método de gabarito para o torneamento de superfícies cónicas é raramente utilizado.

3. Processamento de torneamento de roscas

O torneamento de roscas é um método comum de processamento de roscas. Embora existam muitos tipos de roscas, os princípios de processamento são os mesmos.

(1) Retificação da aresta de corte da ferramenta

1) Retificação da ferramenta de torneamento de rosca triangular

O ângulo de ponta de uma ferramenta de torneamento de rosca comum deve ser de 60°, o ângulo de ponta de uma ferramenta de torneamento de rosca triangular imperial deve ser de 55°, o ângulo de inclinação da ferramenta γ _p deve ser zero graus, e os ângulos de alívio em ambos os lados devem ser diferentes devido à influência do ângulo de hélice da rosca, mas podem ser os mesmos para roscas com passos pequenos.

Ao tornear roscas com ferramentas de aço rápido a baixas velocidades, um ângulo de ataque pequeno dificulta a obtenção de uma superfície de rosca lisa. Quando se utiliza um ângulo de inclinação γ _p =5°~15°, a maquinagem é muito suave, mas como a aresta de corte não passa pelo eixo da peça, o perfil da rosca não é uma linha reta mas uma curva. Este erro pode ser ignorado para roscas com requisitos baixos, mas um ângulo de avanço maior afecta significativamente o ângulo de ponta.

Quando γ _p =10°~15°, o ângulo da ponta da ferramenta de torneamento deve ser reduzido em 40′~1°40'. Para roscas com elevada precisão, o ângulo de inclinação γ _p das ferramentas de torneamento de aço rápido deve ser de 0°~5°, e para as ferramentas de torneamento de metal duro, γ _p deve ser 0°.

As ferramentas de torneamento de metal duro são adequadas para o corte de roscas a alta velocidade. Durante o torneamento, o ângulo do perfil do dente da peça de trabalho aumentará, portanto, o ângulo da ponta deve ser reduzido em 30 '. Ao girar roscas com maior dureza, moa um chanfro negativo de 0,2 ～ 0,4 mm de largura nas duas arestas de corte, com seu γ _o1 =-5°. A correção da retificação pode ser verificada com um gabarito.

2) Retificação de ferramentas de rosca retangular e trapezoidal

Ao tornear roscas, devido à influência do movimento de avanço, a posição do plano de corte e do plano de base muda, fazendo com que o ângulo frontal e o ângulo traseiro da ferramenta durante o trabalho sejam diferentes do ângulo frontal e do ângulo traseiro da ferramenta retificada. O grau de alteração depende do tamanho do ângulo de avanço da rosca. As roscas rectangulares, as roscas trapezoidais e as roscas de arranque múltiplo têm frequentemente um grande ângulo de avanço e um maior ângulo de hélice, pelo que esta questão deve ser tida em conta na retificação.

A alteração do ângulo de retorno em ambos os lados da ferramenta de torneamento. O ângulo de retorno de trabalho em ambos os lados da ferramenta de torneamento é geralmente considerado como 3°~5°, como mostra a Figura 22. Ao tornear roscas à direita, devido à inclinação do plano de corte, o ângulo de retorno de trabalho no lado esquerdo diminuirá pelo ângulo de avanço da rosca φ, tornando a ferramenta de torneamento incapaz de trabalhar normalmente.

Por conseguinte, o ângulo de recuo do solo α _oL do lado esquerdo deve ser igual ao ângulo de fundo de trabalho mais o ângulo de avanço da rosca φ. Para garantir a resistência da ferramenta de torneamento, o ângulo de fundo de trabalho α _oR do lado direito deve ser igual ao ângulo de fundo de trabalho menos o ângulo de avanço da linha φ. No torneamento de roscas à esquerda, a situação é inversa.

α_oL=（3°～5°）+ φ

α_oR = (3° ～ 5°) - φ

A alteração do ângulo frontal em ambos os lados da ferramenta de torneamento. Devido à alteração da posição do plano de base, o ângulo frontal de trabalho em ambos os lados da ferramenta de torneamento torna-se desigual ao ângulo frontal retificado (ver Figura 23). Se, ao tornear roscas à direita, o ângulo frontal de ambos os lados da ferramenta for de 0°, então o ângulo frontal de trabalho γ _oeR do lado direito torna-se negativo, o que dificulta o corte.

a) Instalação horizontal da ferramenta
b) Instalação normal da ferramenta

Para melhorar o estado de corte, a face frontal da ferramenta é fixada perpendicularmente à linha de hélice, ou seja, instalação normal, então os ângulos frontais de trabalho em ambos os lados da ferramenta são iguais, γ _oeL =γ _oeR =0°; a ferramenta também pode ser instalada horizontalmente, e grandes canais de apara são retificados em ambos os lados da face frontal para aumentar o ângulo frontal, tornando a usinagem suave.

(2) Instalação da ferramenta

Ao instalar a ferramenta de torneamento de roscas, a ponta da ferramenta deve estar à mesma altura que o eixo da rosca da peça de trabalho, e a bissetriz do ângulo da ponta da ferramenta deve ser perpendicular ao eixo da peça de trabalho, para garantir a correção do perfil da rosca. As ferramentas de torneamento de roscas utilizam frequentemente modelos para encontrar a posição correcta da ferramenta para instalação, como mostra a Figura 24.

a) Giro de fios triangulares
b) Torneamento de roscas trapezoidais

(3) Métodos de alimentação da ferramenta para roscar

1) Método de alimentação direta

Durante o torneamento, após cada curso recíproco, a ferramenta é alimentada lateralmente. Através de múltiplas reciprocidades e alimentação lateral, a rosca é bem torneada. Este método corta ambos os lados simultaneamente durante o torneamento, o que é propenso ao encravamento da ferramenta, pelo que é frequentemente utilizado para cortar roscas triangulares de pequeno passo.

2) Método de corte à esquerda e à direita

Durante o processo de torneamento, para além da alimentação lateral, a pequena corrediça também é utilizada para alimentar a ferramenta ligeiramente para a esquerda ou para a direita. Repetindo isto várias vezes, a rosca fica bem torneada. Este método permite que a ferramenta corte com uma única aresta, melhorando a distribuição da força, e pode obter uma superfície com um valor de rugosidade mais pequeno.

Para o torneamento em bruto, por conveniência, a pequena corrediça pode mover-se numa direção, enquanto que para o torneamento de acabamento, a pequena corrediça deve mover-se alternadamente para a esquerda e para a direita para polir ambos os lados. Os últimos um ou dois cortes do torneamento de acabamento podem utilizar o método de alimentação direta para garantir a correção do perfil do dente.

(4) Causas do enfiamento cruzado e métodos para o evitar

Geralmente, a maquinagem de roscas requer várias passagens para ser concluída. Se a ponta da ferramenta não estiver alinhada com a ranhura da rosca cortada na passagem anterior, mas estiver deslocada para a esquerda ou para a direita, isso resultará em rosca cruzada. Este fenómeno é designado por rosqueamento cruzado.

A principal causa de roscagem cruzada é quando o parafuso de avanço roda uma vez, mas a peça de trabalho não completa uma volta completa. Ao fazer a rosca, tanto a peça de trabalho como o parafuso de avanço estão a rodar. Depois de levantar a meia porca, é necessário esperar que o parafuso de avanço dê uma volta completa antes de o pressionar novamente. Quando o parafuso de avanço tiver rodado uma vez e a peça de trabalho tiver dado uma volta completa, a ferramenta pode entrar na ranhura em espiral previamente cortada sem causar rosca cruzada. Se a peça de trabalho não tiver dado uma volta completa depois de o parafuso de avanço ter dado uma volta, ocorrerá rosca cruzada.

De acordo com o princípio acima referido, o encadeamento não ocorrerá quando P _丝 /P _工 é igual a um número inteiro, e ocorrerá quando não for um número inteiro. No torno CA6140, o roscamento de roscas imperiais e de módulos também resulta em roscagem cruzada. Quando se faz um rosqueamento sem rosca cruzada, pode-se abrir a meia porca para retrair a ferramenta.

Para evitar o enfiamento cruzado, não abrir ou fechar arbitrariamente a meia porca durante o processo de maquinagem, mas utilizar o método de rotação para a frente e para trás, ou seja, manter a meia porca fechada no final da primeira passagem, retrair a ferramenta radialmente, depois inverter o fuso principal, retrair a ferramenta longitudinalmente e, em seguida, proceder ao corte seguinte.

Desta forma, uma vez que a transmissão entre o fuso principal, o parafuso de avanço e a coluna da ferramenta nunca foi desligada durante o processo recíproco, não ocorrerá rosca cruzada.

(5) Método de alinhamento da ferramenta

Durante o processo de torneamento, depois de mudar ou retificar a ferramenta, esta deve ser realinhada (ver Figura 25), primeiro feche a meia porca, posicione a ferramenta na posição 1, ligue a máquina e mova a coluna da ferramenta para a frente uma distância para posicionar a ferramenta na posição 2, para eliminar a folga entre o parafuso de avanço e a porca, depois rode o carro pequeno e o carro médio para deixar cair a ferramenta na ranhura de rosca original, posicione a ferramenta na posição 3, retraia a ferramenta lateralmente, depois mova a ferramenta para alguns milímetros fora da face da extremidade direita da peça de trabalho, para continuar a rodar.

(6) Corte a alta velocidade de roscas normais

As roscas comuns são maquinadas com ferramentas de aço rápido, que só podem utilizar velocidades de corte relativamente baixas, e o número de cursos de trabalho recíprocos é elevado. Por exemplo, para tornear uma rosca com um passo de 2 mm, são geralmente necessários pelo menos 12 cursos de trabalho recíprocos. No entanto, utilizando ferramentas de torneamento de metal duro, podem ser adoptadas velocidades de corte muito elevadas, com menos cursos de trabalho recíprocos, melhorando assim consideravelmente a produtividade e a qualidade da maquinação. Os métodos específicos são os seguintes:

Use ferramentas de torneamento de metal duro com velocidades de corte de 50 ～ 100m / min, alimente a ferramenta diretamente e é ideal para que os cavacos sejam expelidos verticalmente em relação ao eixo ou em forma esférica. Ao cortar, não use o método de alimentação esquerda e direita, pois isso puxará a superfície da rosca do outro lado.

Ao cortar a alta velocidade roscas externas, a compressão da ferramenta de torneamento fará com que a dimensão radial da rosca se expanda. Portanto, o diâmetro externo antes de girar a rosca deve ser menor que o diâmetro maior da rosca. Para aço carbono médio, girando roscas métricas com um passo de 1,5 ～ 3,5 mm, o diâmetro externo pode ser 0,2 ～ 0,4 mm menor.

Quando se cortam roscas internas a alta velocidade, o diâmetro do furo antes de girar a rosca interna deve ser um pouco maior do que o diâmetro menor da rosca interna, e pode ser calculado aproximadamente pela seguinte fórmula:

Para metais dúcteis D _buraco ≈D-P

Para metais frágeis D_buraco ≈D-1.05P

Onde

• D - Diâmetro maior da rosca (mm);
• P - Passo da rosca (mm).

Para garantir a maquinagem de peças qualificadas, a fórmula da altura do dente h ₁ =0.5413P deve ser usado para calcular a altura do dente, e alocar a quantidade de corte de volta para cada vez. Comece com um valor maior durante o torneamento bruto, geralmente em torno de 0,2 ～ 0,3 mm, e leve 0,1 ～ 0,15 mm durante o torneamento de acabamento.

Para maquinar uma rosca com um passo de 1,5mm, são necessários apenas 3～5 cursos de trabalho alternativos para completar a maquinação. Para passos maiores, são efectuadas mais passagens de corte, e a quantidade de corte posterior para o último torneamento de acabamento não pode ser inferior a 0,1 mm, após o que a peça de trabalho pode ser inspeccionada com ferramentas de medição.