Noções básicas de enfiamento: Ferramentas e técnicas explicadas

Os métodos comuns de roscagem incluem principalmente a roscagem (vulgarmente conhecida como rosca) e as matrizes de roscagem (vulgarmente conhecidas como matrizes). O corte de roscas internas no furo da peça de trabalho com uma torneira é designado por rosqueamento. O corte de roscas externas numa haste cilíndrica com uma matriz é designado por roscagem.

I. Ferramentas de corte de rosca

Um macho é uma ferramenta utilizada para cortar roscas internas e existe em três tipos: machos manuais, machos para máquinas e machos para roscas de tubos. Normalmente, um conjunto de machos manuais para os tamanhos M6 a M24 é composto por duas peças, enquanto os conjuntos para tamanhos inferiores a M6 ou superiores a M24 são compostos por três peças. Independentemente do tamanho, os machos de rosca fina são sempre fornecidos em conjuntos de dois.

Os machos para máquinas são fornecidos em conjuntos de dois. Cada jogo de machos tem diâmetros maior, médio e menor iguais (por isso também chamados machos de diâmetro igual), diferindo apenas no comprimento e no ângulo de conicidade da parte cortante.

A parte cortante varia de longa a curta, e o ângulo de conicidade (2φ) varia de pequeno a grande, referidos sequencialmente como cone da cabeça (cone inicial), segundo cone (cone médio) e terceiro cone (cone final). Durante o rosqueamento, o cone da cabeça corta 60% do metal, o segundo cone 30% e o terceiro cone 10%, servindo para finalizar o diâmetro e polir a rosca.

As torneiras de rosca para tubos apresentam-se sob a forma cilíndrica e cónica. A torneira de rosca de tubo não estanque de 55° (vulgarmente designada por torneira de rosca cilíndrica) é semelhante a uma torneira manual, mas tem uma secção de trabalho mais curta, geralmente constituída por duas peças por conjunto, capaz de cortar várias roscas de tubo não estanques de 55°.

O diâmetro de um macho de rosca de tubo estanque de 55° aumenta gradualmente da frente para trás, enquanto o perfil da rosca permanece perpendicular ao eixo central do macho, assegurando um bom contacto entre os perfis das roscas interna e externa. Devido à elevada carga de corte durante o funcionamento, os machos de máquina são mais utilizados, embora também existam machos manuais.

II. Bater palmas

A abertura de roscas inclui a abertura manual de roscas e a abertura de roscas por máquina.

1. Ferramentas de roscar

As principais ferramentas para a abertura de roscas incluem: cabos de chave (vulgarmente conhecidos como chaves de torneira), mandris de segurança e mandris de segurança de troca rápida para torneiras.

(1) Punho da chave inglesa.

O punho da chave, também conhecido como chave de torneira, é essencial quando se bate manualmente com uma torneira manual. A estrutura do punho da chave é apresentada na Figura 1.

a) Punho fixo da chave inglesa
b) Punho da chave ajustável
c) Chave de fendas com cabo em T
d) Chave T
e) Chave ajustável

Geralmente, os cabos de chave fixos são adequados para abrir furos de M5 e mais pequenos. Os cabos de chave ajustáveis existem em seis tamanhos, entre 150 e 600 mm, e podem efetuar furos de M5 a M24. Para efetuar furos perto de degraus altos em peças de trabalho ou dentro de caixas, é necessária uma chave T.

(2) Mandril de segurança para roscar.

Durante a abertura de roscas numa máquina, um mandril de segurança é utilizado para fixar a torneira, proporcionando proteção de segurança, evitando a quebra e facilitando a substituição. Permite também a retirada automática do macho sem alterar a direção da máquina. Os mandris de segurança mais comuns são os seguintes:

1) Mandril de segurança de fricção elástica.

Este mandril de segurança ajusta o binário através da rotação de uma porca de ajuste. Durante a abertura de roscas, se o binário de corte exceder subitamente o binário definido, a manga exterior deixa de rodar com o corpo do mandril, proporcionando proteção de segurança. É possível acomodar machos de tamanhos diferentes mudando o mandril e o anel de borracha correspondentes.

2) Mandril de segurança com rosca de troca rápida.

Este mandril gera fricção entre o corpo do mandril, o eixo central e as placas de fricção ao apertar a porca de ajuste, accionando o macho para roscar. O aperto da porca de ajuste é definido com base no tamanho do macho para garantir que desliza quando excede um determinado binário, proporcionando proteção de segurança.

2. Determinação do diâmetro do furo pré-perfurado

Durante a roscagem, o macho não só corta o metal como também exerce uma pressão considerável. Para evitar que o macho encrave e parta, o diâmetro do furo pré-rosqueado deve ser superior ao diâmetro menor especificado nas normas de rosca.

(1) Determinação do diâmetro do furo pré-perfurado para roscas comuns.

O diâmetro do furo pré-perfurado para roscas comuns depende do tipo de material processado, determinado pelas seguintes fórmulas:

1) Para aço ou materiais altamente plásticos, o diâmetro da broca d0 é d0=D-P, em que D é o diâmetro maior da rosca (mm) e P é o passo (mm).

2) Para ferro fundido e materiais menos plásticos, o diâmetro da broca d0 é d0=D-(1,05~1,1)P.

O diâmetro da broca para furos pré-perfurados para roscas normais pode ser consultado no Quadro 1.

Tabela 1 Diâmetros de broca para furos pré-perfurados para roscas comuns (Unidade: mm)

(2) Determinação do diâmetro do furo inferior ao roscar em polegadas (vulgarmente conhecidas como roscas britânicas).

Ao roscar em polegadas, o diâmetro da broca do furo inferior é geralmente calculado utilizando as seguintes fórmulas empíricas:

1) Na maquinagem de aço ou de materiais elástico-plásticos, d₀ = (D-0,9P) × 25,4 mm.

2) Ao maquinar ferro fundido ou materiais com ductilidade inferior, d₀ = (D-0.98P) × 25.4mm, onde P é o passo da rosca em polegadas, que é o recíproco do número de dentes por polegada. Por exemplo, para 12 dentes por polegada, P=1/12.

3. Determinação da profundidade do furo inferior para roscar

Ao fazer furos cegos, devido ao ângulo de conicidade da parte cortante do macho, a profundidade H indicada no desenho geralmente inclui apenas a parte com roscas completas. Por isso, a profundidade H1 do furo inferior deve ser maior do que a profundidade H do furo da rosca. Geralmente, H1 pode ser determinado como H1=H+0,7D, onde D é o diâmetro maior da rosca.

4. Pontos-chave para as operações manuais de abertura de roscas

Os principais pontos e métodos das operações manuais de roscagem são os seguintes:

1) A boca do orifício inferior deve ser chanfrada e ambas as extremidades do orifício de passagem devem ser chanfradas para evitar que a rosca se parta quando a torneira entra e sai.

2) A peça de trabalho deve ser fixada com firmeza e nivelada. Durante a roscagem, a torneira deve ser posicionada corretamente na boca do furo e, em seguida, uma mão deve pressionar a torneira enquanto a outra mão roda a chave. Observar e ajustar continuamente a posição da torneira para garantir a sua correção. Depois de bater 3-4 roscas, não é necessário aplicar mais pressão, basta rodar uniformemente a chave com as duas mãos.

3) Quando a torneira entra no furo, deve ser invertida em 0,5 voltas por cada 0,5-1 volta para quebrar as aparas, facilitando a sua remoção do furo. Isto é especialmente importante quando se rosca com roscas inferiores a M5, furos profundos ou materiais altamente elástico-plásticos.

Ao abrir furos cegos, retirar frequentemente a torneira para retirar as aparas do furo. Ao atingir o furo inferior, certificar-se de que as aparas são removidas para evitar que a torneira fique presa.

4) Utilizar primeiro a torneira principal e depois a torneira secundária. Durante a mudança de torneira, enroscar manualmente a torneira no furo até deixar de ser possível rodá-la e, em seguida, utilizar a chave para a rodar. Aplicar lubrificante ao abrir furos em material elástico-plástico.

5) Ao recolher a torneira, primeiro desaperte-a fazendo marcha-atrás com a chave, depois retire a chave e rode-a manualmente para evitar danificar o acabamento da superfície do orifício da rosca.

5. Métodos comuns de abertura de roscas

Os métodos habitualmente utilizados para a abertura de roscas são os seguintes:

(1) Completar a perfuração do furo inferior e a rosca numa única fixação.

Ao roscar manualmente uma peça única, depois de fazer o furo inferior na máquina de perfuração, utilizar um mandril de perfuração para fixar um cone de 60°, apoiar o furo central da haste da torneira, utilizar uma chave inglesa para roscar algumas roscas para garantir a verticalidade, depois retirar a peça e roscar manualmente a rosca.

Para roscar à máquina, depois de perfurar o orifício inferior, substitua-o por um macho de máquina para roscar diretamente a rosca.

(2) Ferramentas e dispositivos comuns para a abertura de roscas.

Ao roscar um grande número de peças roscadas, para garantir a qualidade do rosqueamento e melhorar a eficiência, as ferramentas de rosqueamento comumente usadas são mostradas na Figura 2.

a) Utilizar porcas de precisão para alinhar os machos
b) Ferramentas de alinhamento de múltiplos furos para machos, do tipo placa
c) Ferramentas de alinhamento polivalentes com casquilhos de guia substituíveis

6. Afiação de machos

Quando o macho se desgasta durante a abertura de roscas, podem ser utilizados os seguintes métodos para afiar.

(1) Afiar a face frontal de corte da torneira.

Quando o desgaste na face de corte frontal não é grave, utilize primeiro uma pedra de óleo cilíndrica para retificar a face frontal das ranhuras dos dentes e, em seguida, afie ligeiramente a face de corte frontal com uma pedra de óleo triangular, como se mostra na Figura 3. Durante a retificação, certifique-se de que as pontas dos dentes não estão arredondadas.

Se o macho estiver muito gasto, tem de ser afiado numa afiadora de ferramentas. Controlar o ângulo frontal durante a afiação, como se mostra na Figura 4.

A dimensão do ângulo frontal γ₀ do macho é determinado principalmente com base nas propriedades do material que está a ser processado. De um modo geral, consultar a Tabela 2 para seleção.

Tabela 2 Seleção do tamanho do ângulo frontal para as torneiras [Unidade: (°)]

(2) Afiar a face posterior de corte da torneira.

Quando a parte cortante da torneira se desgasta, a face posterior de corte pode ser rectificada numa máquina de retificação de ferramentas para garantir a consistência do ângulo do cone de corte e do ângulo de alívio de cada ranhura do dente da torneira. Na produção real, os operadores podem também retificar a face posterior de corte numa máquina de retificação, como mostra a Figura 5. O método de retificação é semelhante ao da retificação de brocas e os requisitos são basicamente os mesmos.

III. Morrer

A matriz é uma ferramenta para o processamento de roscas externas. De acordo com os diferentes tipos de roscas que estão a ser processadas, existem dois tipos: matrizes circulares e matrizes de rosca de tubo de vedação de 55°. São fabricados em liga de aço para ferramentas ou em aço rápido e são submetidos a um tratamento de têmpera.

1. Matriz circular

A forma da matriz circular é semelhante à de uma porca, com vários orifícios de remoção de aparas perfurados perto do diâmetro maior da rosca para formar arestas de corte. A matriz é composta por uma parte de corte e uma parte de calibração, e a sua estrutura é mostrada na Figura 6.

2. Matriz de rosca de tubo de vedação de 55°

Este molde é utilizado especificamente para roscar as roscas cónicas na extremidade dos tubos de pequeno diâmetro, como mostra a Figura 7. O troquel de rosca de tubo de vedação de 55° só tem um cone de corte de um lado e só pode ser utilizado sozinho; as outras partes da sua estrutura são semelhantes às do troquel circular.

IV. Enfiamento

As roscas são normalmente efectuadas em hastes cilíndricas por operação manual, o que se designa por roscagem manual.

1. Ferramentas para roscar

A principal ferramenta para o enfiamento manual é o suporte de matriz circular. O suporte de matriz circular é usado para instalar a matriz, e a sua estrutura comum é mostrada na Figura 8. Durante a utilização, apertar o parafuso 8 e o parafuso de ajuste para fixar firmemente a matriz no suporte.

2. Determinação do diâmetro da haste redonda antes da rosca

Tal como para roscar com uma torneira, quando se utiliza uma matriz circular para roscar numa peça de trabalho, o material deforma-se devido à compressão e a crista da rosca será ligeiramente elevada. Por conseguinte, o diâmetro da haste redonda antes da roscagem deve ser ligeiramente inferior ao diâmetro maior da rosca. Geralmente, o diâmetro da haste redonda é calculado utilizando a seguinte fórmula:

d₀=d-0.13P

Na fórmula:

• d₀ - Diâmetro recalculado da haste redonda antes da rosca (mm);
• d - Diâmetro maior da rosca (mm);
• P - Passo da rosca (mm).

O diâmetro da haste redonda antes da rosca também pode ser determinado de acordo com a Tabela 3.

Tabela 3 Diâmetro da haste ao rosquear com uma matriz

① in é uma unidade de medida não legal, 1in = 25,4mm.

3. Pontos-chave da operação de enfiamento manual

Os principais métodos e pontos-chave da operação de enfiamento manual são os seguintes:

1) Antes de roscar, a extremidade da haste redonda deve ser chanfrada num ângulo de 15°~20°, como mostra a Figura 9. O diâmetro mínimo da extremidade superior deve ser mais pequeno do que o diâmetro menor da rosca, facilitando o alinhamento e o corte da matriz.

2) Ao roscar, o binário de corte é muito grande e a parte roscada da haste redonda deve estar perto da mandíbula. Ao fixar, utilize madeira dura ou placa de cobre espessa como almofadas de mandíbula para fixar a haste redonda, garantindo que está apertada sem danificar a superfície da haste redonda.

3) Ao roscar, a face do punção deve estar perpendicular ao eixo da haste redonda. Pressionar o molde com a palma da mão esquerda e rodar o suporte do molde com a mão direita. Assim que a matriz começar a enfiar a haste redonda, deixe de aplicar força e rode apenas uniformemente. Para partir as aparas, inverter frequentemente. Utilizar fluido de corte ao roscar varas de aço para melhorar o acabamento da superfície das roscas e prolongar a vida útil da matriz.