O corte de roscas é um processo essencial na fabricação, usado para criar as ranhuras em espiral em parafusos, porcas e outros fixadores. Você já se perguntou como essas roscas precisas são feitas? Este artigo explica os vários métodos e ferramentas envolvidos no corte de roscas, como machos, matrizes e máquinas de rosqueamento. Ao ler, você obterá informações sobre as técnicas usadas no rosqueamento manual e automatizado e entenderá a importância da produção precisa de roscas em produtos de engenharia e do cotidiano.
A ferramenta de torneamento de rosca é mostrada na Figura 1 e geralmente é fixada em um suporte de ferramenta elástico para uso, conforme mostrado nas Figuras 1b e 1c. Isso serve para proteger a ponta da ferramenta, atuando como um amortecedor quando forças irregulares são encontradas durante o corte. Ao tornear roscas, o uso do fluido de corte correto pode reduzir o valor da rugosidade da superfície usinada.
a) Ferramenta de torneamento de rosca com ângulo de inclinação γ₀ = 0°
b) Ferramenta de torneamento de rosca montada em um porta-ferramentas elástico comum
c) Ferramenta de rosqueamento montada em um suporte de ferramenta rotativa
O ângulo de inclinação na ponta da ferramenta de torneamento de rosca é chamado de ângulo de inclinação radial γ₀. Teoricamente, ele está em conformidade com a definição de ângulo de inclinação, enquanto as duas bordas laterais não estão em conformidade com a definição de ângulo de inclinação, mas ainda são convencionalmente chamadas de ângulos de inclinação. Ao girar roscas comuns, o ângulo de inclinação radial γ₁ da ferramenta é de 0° e o ângulo de ponta da ferramenta ε₂ é igual ao ângulo de forma da rosca α, ou seja, ε₃ = α = 60°, de modo que a forma da rosca torneada esteja correta.
Quando o ângulo de inclinação radial γ₀ da ferramenta de torneamento de rosca (Figura 2) é maior ou menor que 0°, as duas bordas de corte no torneamento de rosca não são paralelas ao eixo da peça de trabalho, e os lados da rosca torneada não são linhas retas, mas linhas ligeiramente curvas. Além disso, quanto maior for o ângulo de inclinação radial, maior será o erro no meio-ângulo do formato da rosca, ou seja, o ângulo real do formato da rosca é maior do que o ângulo padrão do formato da rosca. A seção transversal da forma de rosca axial é mostrada na Figura 3.
a) Ferramenta de torneamento de rosca com ângulo de inclinação radial γ₀ > 0°
b) Corte da peça de trabalho com ferramenta de torneamento de rosca γ₀ > 0°
Portanto, ao fazer o torneamento fino de peças roscadas com requisitos de alta precisão, para garantir a exatidão da forma da rosca, o ângulo de inclinação da ferramenta é geralmente considerado de 0° a 5°.
Conforme mencionado anteriormente, quando o ângulo de inclinação radial γ₀ da ferramenta de torneamento de rosca for > 0°, ele afetará o ângulo de formação da rosca e, quanto maior o ângulo de inclinação radial, maior será o impacto. Quando o ângulo de inclinação radial γ₁ > 0°, se o ângulo da ponta da ferramenta ε₂ for igual ao ângulo de forma da rosca α, o ângulo de forma da rosca torneada será maior do que o necessário.
No entanto, para roscas com requisitos de precisão mais baixos, para aumentar o ângulo de inclinação da ferramenta para facilitar o corte, no trabalho prático, o método de redução adequada do ângulo da ponta da ferramenta pode ser usado para obter um ângulo de formato de rosca relativamente preciso. Quando o ângulo de inclinação radial γ₀ da ferramenta de torneamento de roscas for < 12°, o ângulo da ponta da ferramenta ε₁ poderá ser calculado aproximadamente com a seguinte fórmula:
εr=αcosγo
Onde
α - Ângulo de forma da rosca (°);
γ₀ - Ângulo de inclinação radial da rosca (°).
Em situações em que os cálculos não são convenientes, quando o ângulo de inclinação radial γ₀ da ferramenta de torneamento de rosca é < 12°, o ângulo da ponta da ferramenta pode ser 1° ± 0,3° menor do que o ângulo do formato da rosca.
No torneamento de roscas, a ranhura torneada é uma linha helicoidal. Devido à inconsistência dos ângulos de avanço da rosca em diferentes peças de trabalho, o ângulo de contato entre a parte traseira da ferramenta de torneamento de rosca e a lateral da forma da rosca também varia. Quanto maior for o ângulo de avanço da rosca da peça de trabalho, maior será o ângulo de alívio da ferramenta durante o corte.
Se essa mudança de ângulo não for levada em conta, poderá fazer com que a parte traseira da ferramenta entre em contato com a lateral da forma da rosca, ou até mesmo arranhá-la. A influência desse fator deve ser considerada especialmente na usinagem de roscas de passo grande.
Por esse motivo, ao girar roscas à direita, o ângulo de alívio esquerdo α₀ na borda de corte esquerda da ferramenta de giro de rosca deve ser ligeiramente aumentado, adicionando um ângulo de avanço de rosca τ ao ângulo de alívio original α₁, ou seja, α₂ = α₃ + τ, α₂ = α₃ + τ. Nesse momento, o ângulo de alívio direito α₄ na borda de corte direita deve ser reduzido, subtraindo um ângulo de avanço da rosca τ do ângulo de alívio original α₅, ou seja, α₆ = α₇ - τ.
Os ângulos de alívio da ferramenta para o torneamento de roscas à esquerda são opostos aos acima, a saber
αo esquerda=αo-τ，αo certo=αo+τo
O ângulo de avanço da rosca τ é mostrado na Figura 4 e calculado com a seguinte fórmula
tanτ=P/πd2
Onde
P - Passo da rosca (mm);
d₀ - Diâmetro do passo da rosca (mm).
Ao ajustar os dois ângulos de alívio da borda lateral da ferramenta de torneamento de rosca durante o torneamento de rosca, pode ser usado um suporte de ferramenta de mola rotativa.
Ao girar roscas em peças de trabalho de eixo fino, elas tendem a se dobrar sob a ação da força de retorno devido à sua baixa rigidez. Para evitar e reduzir essa ocorrência, além de usar um descanso de acompanhamento, uma ferramenta de descanso estável também pode ser usada.
Conforme mostrado na Figura 5, ao tornear roscas em peças finas, é usado um descanso estável e leve. O bloco de fixação é instalado no centro do cabeçote móvel, a haste de suporte é fixada no bloco de fixação e a haste fixa de bronze é fixada na haste de suporte. Há um entalhe em forma de V na extremidade da haste fixa que entra em contato com a peça de trabalho em rotação para neutralizar as forças produzidas pela ferramenta de corte durante o torneamento.
1-Peça de trabalho
2-Haste fixa de cobre
3-Haste de suporte
4-Bloco de grampos
5-Ferramenta de corte
6-Tailstock
Ao instalar esse dispositivo, a haste fixa deve estar em um ângulo em relação ao plano horizontal, e o entalhe em forma de V da haste fixa deve estar ligeiramente inclinado na direção da ferramenta de corte para equilibrar a força combinada da ferramenta de corte na haste.
Devido à limitação do comprimento da haste de suporte, esse dispositivo é adequado para girar hastes roscadas relativamente finas de comprimento curto.
A Figura 6 mostra a ferramenta de descanso constante usada ao tornear uma haste de rosca fina M3 em situações em que é inconveniente usar um centro de cabeçote móvel.
Coloque a haste fixa no cabeçote móvel e ajuste adequadamente o deslocamento do cabeçote móvel para garantir um bom contato com a superfície da peça de trabalho. O uso dessa ferramenta pode garantir que a peça de trabalho não se dobre após a usinagem.
Ao fabricar essa ferramenta, deve-se usar aço dúctil e garantir que a superfície de apoio da haste fixa esteja paralela à linha central do eixo do torno.
Ao girar hastes roscadas longas com requisitos de alta precisão, a ferramenta de descanso estável mostrada na Figura 7 pode ser usada. Ao usar um descanso de acompanhamento, um pino com mola é instalado no lado direito da ferramenta de corte, garantindo efetivamente a estabilidade da peça de trabalho e evitando a vibração durante o corte.
1-Peça de trabalho
2 - Seguir a mandíbula de repouso
3 pinos
4-Primavera
5-Ferramenta de corte
Ao usar esse dispositivo, preste atenção ao ajuste da posição relativa entre a mandíbula de apoio e o pino, e certifique-se de que a mola tenha uma certa força de compressão para garantir a força de suporte do pino.
Um desvio excessivo no passo da rosca usinada afetará sua capacidade de aparafusamento. Os principais motivos dos erros de passo da rosca são os problemas de precisão do próprio torno e os erros operacionais, como o movimento axial excessivo do parafuso de avanço longo do torno.
O método para inspecionar o movimento axial do parafuso de avanço é o seguinte: Fixe um relógio comparador com uma base magnética na superfície da base do torno (Figura 8), coloque uma esfera de aço no orifício central do parafuso de avanço, gire o parafuso de avanço e verifique abrindo e fechando a meia porca no avental na seção central do parafuso de avanço.
A diferença máxima nas leituras do relógio comparador é o erro de movimento axial do parafuso de avanço longo, com uma tolerância de 0,015 mm. Se exceder essa tolerância, deve ser feito um ajuste cuidadoso.
Para roscas com requisitos de precisão mais baixos, se o passo exceder a tolerância, para evitar afetar a capacidade de rosqueamento da rosca, o diâmetro do passo da porca da peça de trabalho pode ser ligeiramente maior. Isso criará alguma folga no diâmetro do passo durante a conexão da rosca, permitindo que ela atenda aos requisitos de rosqueamento.
Essa folga é geralmente chamada de folga de compensação. Entretanto, o valor de compensação do diâmetro do passo não pode ser aumentado indefinidamente, pois isso afetaria a confiabilidade da conexão. Portanto, o tamanho do valor de compensação do diâmetro do passo deve ser limitado. Limitar o tamanho do valor de compensação do diâmetro do passo também limita a magnitude do erro de passo.
Além disso, o movimento axial do fuso do torno, a folga inadequada entre as engrenagens de troca, o paralelismo excessivo da base do torno em relação ao eixo da peça de trabalho ou a retidão excessiva da base podem afetar a precisão do passo da peça de trabalho rosqueada.
O aprimoramento da eficiência da peça de trabalho envolve muitos aspectos, como o aprimoramento dos métodos de processamento, o uso de várias ferramentas de corte para peças de trabalho com rosca de início múltiplo, o aumento dos parâmetros de corte, o uso de ferramentas de corte avançadas, o uso de acessórios de troca rápida ou a adoção de métodos de fixação rápida, a redução do tempo ocioso durante as operações, a redução do tempo de medição e a organização racional do espaço de trabalho. Abaixo estão alguns exemplos de métodos de processamento específicos para ilustração.
Ao tornear peças roscadas com haste cônica, para facilitar a instalação da peça e aumentar a eficiência, a peça geralmente é inserida no furo cônico correspondente para processamento. No entanto, se o método de descarga for inadequado, pode haver perda de tempo.
A Figura 9 mostra uma ferramenta de fixação para peças roscadas de haste cônica, que pode descarregar rapidamente a peça de trabalho. O corpo do dispositivo de fixação 1 tem uma parte externa rosqueada com uma porca serrilhada 2 parafusada nela. A porca serrilhada tem 4 orifícios para giro.
1-Corpo da luminária
2-Porca serrilhada
3-Peça de trabalho rosqueada com haste cônica
4-Placa ejetora
5, 7 slots
6-Furo cônico
8-Pino pequeno
Há uma fenda transversal 5 atrás do furo cônico 6, com uma placa ejetora 4 instalada na fenda 5. A placa ejetora tem um pequeno pino 8 que se move na ranhura 7 para manter a placa ejetora na ranhura 5. Depois que a peça de trabalho roscada de haste cônica 3 estiver pronta, girar a porca serrilhada 2 para fora fará com que a placa ejetora 4 empurre a peça de trabalho roscada de haste cônica 3 para fora.
O torneamento de roscas em alta velocidade tem vantagens como a baixa rugosidade da superfície de corte e a alta eficiência. Entretanto, devido ao aumento da temperatura de corte, pode causar "deformação por expansão" das cristas da rosca. Portanto, o diâmetro externo das roscas externas deve ser girado até o tamanho limite mínimo, e o diâmetro do furo das roscas internas deve ser girado até o tamanho limite máximo.
Durante o torneamento de roscas em alta velocidade, a velocidade do fuso é muito alta (sua velocidade de corte é 6 vezes ou até mais alta do que quando se usam ferramentas de corte de aço rápido), e a taxa de avanço também é muito rápida (geralmente são necessárias apenas 3 a 5 passagens de avanço para completar a rosca). Especialmente no torneamento de roscas de passo largo e roscas internas, frequentemente ocorrem acidentes devido à incapacidade de retrair a ferramenta a tempo. Nesses casos, o método de avanço reverso pode ser adotado.
A Figura 10a mostra a situação do torneamento de alta velocidade de roscas externas usando o método de avanço reverso. Uma ferramenta de corte semelhante à usada para o torneamento de roscas internas é montada na coluna da ferramenta, com a ponta da ferramenta posicionada na ranhura de retração da ferramenta da peça de trabalho. Após ajustar a quantidade de engate traseiro, o eixo do torno gira em sentido inverso e avança da esquerda para a direita em alta velocidade para cortar a rosca.
a) Torneamento de alimentação reversa de roscas externas
b) Torneamento de alimentação reversa de roscas internas
Dessa forma, não há problema de a ferramenta de corte não conseguir se retrair. A Figura 10b mostra a ferramenta de corte de rosca interna retificada em sentido inverso. Depois de ajustar a quantidade de engate traseiro, a peça de trabalho gira em sentido inverso e a rosca é cortada alimentando-se da esquerda para a direita.
A Figura 11 mostra uma peça de trabalho de porca redonda. Para a produção de uma única peça, ela pode ser fixada em um mandril autocentrante para processamento. Na produção em massa, para aumentar a eficiência, pode ser usado um dispositivo de fixação ininterrupto, conforme mostrado na Figura 12.
1 eixo
2-Flange
3-Eixo da mola
Pinça de 4 molas
5-Primavera
6, 11, 16 - Parafusos
7-Disco de travamento
8-Mangueira externa
9-Bearing
10, 15 lavadoras
12-Bucha de cobre
13-Mangueira de empuxo
Núcleo de 14 carretéis
17-Punho
O flange 2 é fixado ao flange da caixa do fuso do torno, e a pinça da mola 4 e o eixo da mola 3 são conectados ao fuso do torno 1 em sequência e giram com o fuso 1. A luva externa 8 é conectada ao flange 2 por meio de roscas e não gira com o fuso 1.
Durante o processamento, coloque a peça de trabalho de porca redonda no orifício da pinça de mola rotativa 4, gire a alça 17 no sentido anti-horário para fazer com que a luva externa 8 gire e se mova para a esquerda ao longo do eixo, fazendo com que a luva de impulso 13 se mova para a esquerda de forma sincronizada, prendendo assim a peça de trabalho.
Após a conclusão do processamento, com o fuso do torno ainda girando, gire a alavanca 17 no sentido horário para fazer com que a luva externa 8 gire e se mova para a direita, com a luva de impulso 13 se movendo para a direita de forma sincronizada. Nesse momento, a pinça de mola 4 se solta e, sob a ação da mola 5, empurra o núcleo da pinça 14, fazendo com que a peça de trabalho caia automaticamente. Em seguida, sem parar a máquina, instale a próxima peça de trabalho para continuar o processamento.
Como esse dispositivo de fixação opera sem parar a máquina, para evitar que a peça de trabalho corte os dedos do operador durante a instalação, pode ser usada uma ferramenta auxiliar, conforme mostrado na Figura 13. Rosqueie a ferramenta de porca redonda no eixo curto e segure a alça para colocar a peça de trabalho na fixação.
Para o processamento de roscas de partida dupla, geralmente é feito girando primeiro um fio, depois dividindo a linha e girando o outro fio. Se for usado um porta-ferramentas de ferramenta dupla, a produtividade poderá ser melhorada.
A Figura 14 mostra a estrutura de um porta-ferramentas para torneamento de roscas internas de partida dupla. Duas ferramentas de corte de rosca são montadas no porta-ferramentas, ambas feitas de aço rápido de 10 mm × 10 mm, com as duas ferramentas formando um passo. O comprimento L da haste da ferramenta é determinado com base em diferentes comprimentos de peças, e a haste deve ter rigidez suficiente para atender aos requisitos de uso geral.
A extremidade esquerda da haste da ferramenta é elíptica para facilitar a remoção de cavacos. Para facilitar a fabricação, as ferramentas de corte são instaladas em ranhuras abertas e fixadas por parafusos. Ao retificar as ferramentas de corte, deve-se usar um gabarito para o ajuste da ferramenta, e calços finos de cobre podem ser usados entre as duas ferramentas para garantir o passo.
Para garantir a consistência das faces frontais de ambas as ferramentas de corte, após a montagem, as faces frontais são retificadas de uma só vez em uma retificadora de ferramentas. Os ângulos da geometria da ferramenta são selecionados de acordo com os parâmetros convencionais.
A Figura 15 mostra a estrutura de um porta-ferramenta duplo para torneamento de roscas externas de partida dupla, que funciona com o mesmo princípio do porta-ferramenta duplo para roscas internas.
No torneamento de roscas em alta velocidade, devido ao rápido avanço longitudinal, se a ferramenta de corte não puder ser retraída a tempo quando chegar ao final da rosca, ela poderá danificar a ferramenta ou a peça de trabalho.
Há várias formas de dispositivos de retração automática de ferramentas para torneamento de roscas. A Figura 16 mostra uma estrutura relativamente simples. Ela gira a coluna da ferramenta em 29° e fixa uma placa plana 3 sobre ela. Um pino 6 é fixado na placa plana 3, com uma haste de conexão 7 com uma alça de ajuste 5 girada no pino 6. A extremidade interna é articulada no pino 4 da haste longa 2, e outra biela 9 também é articulada no pino 4. O suporte da ferramenta 11 é articulado no parafuso 13 do poste da ferramenta.
Bloco de 1 parada
2 - Haste longa
3-Placa plana
4, 6 pinos
5 alças
7, 9 - Hastes de conexão
8-Parafuso de ajuste inicial
10-Primavera
11 - Porta-ferramentas
12-peça de trabalho
13-Parafuso do poste da ferramenta
14 - Anel de contato
Ao rosquear, quando a ferramenta chega ao final, o anel de contato 14 fixado na haste longa 2 toca o bloco de parada 1 fixado na base. A haste longa 2 puxa o pino 4, fazendo com que a biela 9 se retraia gradualmente. O suporte da ferramenta 11, puxado pela mola 10, também se afasta gradualmente da peça de trabalho 12. Ao usar esse dispositivo pela primeira vez, ajuste-o usando o parafuso de ajuste inicial 8.
A dimensão da largura B da borda superior da ferramenta de corte de rosca trapezoidal (Figura 17) deve ser determinada com base no tamanho do fundo da ranhura da rosca. De acordo com as normas GB/T5796.1-2005 e GB/T 5796.3-2005, a dimensão da largura da borda superior da ferramenta pode ser calculada com a seguinte fórmula
B=0,366P-0,536a₀
Onde
P - Passo da rosca trapezoidal (mm).
a c - Folga da crista da rosca trapezoidal (mm), quando P=2~5mm, a c =0,25mm; quando P=6~12mm, a c =0,5 mm; quando P=4~44 mm, a c =1mm.
Ao cortar roscas comuns, devido à inconsistência dos ângulos de avanço da rosca em diferentes peças de trabalho, os ângulos de alívio em ambos os lados da ferramenta de corte afetam o corte da rosca.
Ao cortar roscas trapezoidais, esse fenômeno se torna mais evidente devido ao aumento do ângulo de avanço da rosca. O ângulo de avanço da rosca τ altera o ângulo de alívio real durante o corte. Na borda de corte esquerda, o ângulo de alívio real é reduzido em τ devido ao ângulo de avanço da rosca τ; enquanto na borda de corte direita, ele é aumentado em τ.
Por esse motivo, ao cortar roscas à direita e determinar o ângulo de alívio da ferramenta de corte de rosca trapezoidal, o ângulo de alívio na borda de corte esquerda deve ser aumentado em τ. Como o ângulo de alívio das ferramentas de corte de rosca trapezoidal é geralmente de 3°~5°, ele se torna (3°~5°)+τ, conforme mostrado na Figura 18.
O ângulo de alívio na borda de corte direita deve ser reduzido em τ, tornando-se (3°~5°)-τ, garantindo assim ângulos de alívio iguais em ambos os lados durante o corte real. Para roscas esquerdas, aplica-se o oposto.
Na usinagem real, para melhorar o impacto do ângulo de avanço da rosca no ângulo de trabalho da ferramenta, a posição relativa da ferramenta e da peça de trabalho pode ser ajustada adequadamente.
Usando um porta-ferramenta giratório, gire a ferramenta de acordo com o ângulo de avanço da rosca da peça e instale a ferramenta normalmente (Figura 19) ou, durante o esmerilhamento, aumente o ângulo de alívio do lado esquerdo e diminua o ângulo de alívio do lado direito. Além disso, aumente o ângulo de inclinação radial positivo γ o adequadamente na seção transversal de profundidade (o ângulo de inclinação radial positivo γ o é mostrado na Figura 18, geralmente aumentado de 5° a 15°, dependendo do material que está sendo usinado).
Para ferramentas de corte de rosca com um ângulo de inclinação radial, como as duas bordas de corte não passam pela linha central da peça de trabalho de rosca trapezoidal, a forma da rosca na seção transversal axial da rosca cortada não é uma linha reta, mas uma curva. Esse erro afeta significativamente o ângulo de forma da rosca, especialmente para ferramentas de corte de rosca com grandes ângulos de inclinação radial.
Portanto, o ângulo de forma da rosca da ferramenta de corte deve ser corrigido durante o corte. O valor de correção para o ângulo de forma da ferramenta de corte de rosca pode ser encontrado na Tabela 1.
Tabela 1 Valores de correção para o ângulo de forma da ferramenta de corte de rosca trapezoidal
| Ângulo de forma da rosca trapezoidal α | Ângulo de inclinação radial da ferramenta γo | Ângulo de forma da rosca da ferramenta α1 |
| 30° | 5° | 29°54′ |
| 10° | 29°38′ | |
| 15° | 29°9′ |
As estruturas de porta-ferramentas apresentadas nas Figuras 1b e 1c também são adequadas para cortar roscas trapezoidais externas. Para roscas trapezoidais internas, consulte a forma de ferramenta mostrada na Figura 17. Ao cortar roscas trapezoidais internas longas e finas, a estrutura do porta-ferramenta é a mostrada na Figura 20, que resolve o problema da baixa rigidez devido ao porta-ferramenta fino e longo.
1-Mandíbula de mandíbula
Eixo de 2 passagens
Corpo de 3 ferramentas
4 parafusos
5 - Furo para montagem de ferramentas
6-Placa de pressão
7-Bucha de cobre
8-Mangueira de transição
Na Figura 20, a luva de transição e a bucha de cobre são instaladas no furo cônico do eixo do torno. O eixo passante é inserido através do furo da peça de trabalho na bucha de cobre, com sua extremidade direita conectada ao suporte da ferramenta por meio de uma junta em cauda de andorinha (o ângulo da cauda de andorinha deve ser de 75° a 80°). Uma ranhura de óleo em espiral é cortada no eixo passante para garantir a lubrificação entre ele e a bucha de cobre, reduzindo a resistência ao atrito quando o eixo passante se move axialmente.
Durante a usinagem, a peça de trabalho é fixada pelas garras de um mandril autocentrante. A ferramenta de corte é instalada no furo quadrado do corpo da ferramenta, apertada com parafusos e fixada com uma placa de pressão. Deve-se tomar cuidado para ajustar a altura da ponta da ferramenta para que fique alinhada com o centro do fuso do torno.
Durante o corte, nem o corpo da ferramenta nem o eixo passante giram. A conexão da junta em cauda de andorinha permite que o porta-ferramenta se movimente tanto axial quanto radialmente. O eixo passante, apoiado pela bucha de cobre, aumenta muito a rigidez do porta-ferramenta, evitando vibrações e vibrações, garantindo assim a qualidade do corte.
A peça a ser usinada é um parafuso de chumbo com rosca trapezoidal de 2000 mm de comprimento, feito de aço carbono de qualidade 45. A retidão necessária não deve exceder 0,03 mm em 500 mm. O erro de passo acumulado em todo o comprimento do parafuso de avanço não deve exceder 0,06 mm, e o valor Ra de rugosidade da superfície da rosca deve atingir 3,2 μm.
O processo de usinagem é o seguinte:
Normalize para remover a tensão interna (se as condições permitirem, o parafuso de avanço pode ser aquecido verticalmente no forno).
Deixe uma margem de 0,15 a 0,25 mm para o semiacabamento do diâmetro menor da rosca e uma margem de 0,3 a 0,4 mm para o semiacabamento dos dois lados da rosca.
Ao cortar roscas em alta velocidade, para evitar a deformação da extrusão do metal e danos às garras de apoio do seguidor, uma ranhura pode ser cortada primeiro em baixa velocidade usando uma ferramenta de corte de aço de alta velocidade. A largura da ranhura pode ser 0,1 mm mais estreita do que a largura da rosca, com uma profundidade de cerca de 0,5 mm, e uma ranhura de retração da ferramenta deve ser cortada na extremidade esquerda.
A ferramenta de corte usada para desbaste de roscas trapezoidais é mostrada na Figura 21. A pastilha é feita de metal duro YT15. As faces frontal e traseira da ferramenta devem ser polidas com uma pedra de esmeril.
Parâmetros de corte: Para passos de até 6 mm, velocidade do fuso n=600r/min. Para passos menores, é usado o avanço radial direto (Figura 22a), usando ferramentas de corte de rosca com diferentes larguras de ponta para corte de desbaste e acabamento, conforme mostrado na Figura 22b. Para passos acima de 6 mm, a velocidade do fuso n=350r/min, com uma profundidade de corte posterior ap =0,2~0,4 mm.
a) Alimentação radial direta
b) Corte com ferramentas de diferentes larguras
Deixe uma margem de 0,1 mm para terminar de cortar o diâmetro menor da rosca e uma margem de 0,15 a 0,2 mm para terminar de cortar os dois lados da rosca.
Primeiro, faça um corte de semiacabamento na parte inferior da rosca e, em seguida, faça um corte de semiacabamento na face a oposta à direção de avanço, conforme mostrado na Figura 23. Isso ocorre porque a face a é mais difícil de cortar do que a face b (para roscas à direita) e gera forças de corte no lado em que a meia porca do torno tem folga, causando facilmente vibração e afetando a rugosidade da superfície da rosca. A ferramenta de corte mostrada na Figura 21 ainda pode ser usada para o corte de semiacabamento.
Se a retidão do parafuso de avanço exceder a tolerância, deverão ser feitos ajustes.
Primeiro, faça o corte de acabamento do diâmetro menor da rosca e, em seguida, usine a face a. Em seguida, verifique o ângulo da rosca usando um medidor de profundidade de dente menor que a profundidade do dente. Por fim, usine a face b e verifique com um calibrador de produto acabado ou uma ferramenta de medição especializada.
Para o corte de acabamento da rosca, use uma ferramenta de corte de rosca trapezoidal de aço de alta velocidade, conforme mostrado na Figura 24. Antes de cortar, faça o polimento das faces frontal e traseira com uma pedra de esmeril para obter um valor Ra de rugosidade de superfície abaixo de 0,4 μm. Os parâmetros de corte selecionados são: velocidade do fuso n=20~30r/min; taxa de avanço para acabamento de ambos os lados f=0,05mm/r.
Preste atenção aos seguintes pontos durante a operação:
1) Use um descanso de três mandíbulas e adicione luvas de cobre entre as mandíbulas do descanso da seguidora e a peça de trabalho para obter bons resultados de usinagem, conforme mostrado na Figura 25. O ideal é que a largura das garras do descanso do seguidor seja de 30 a 35 mm, de preferência feitas de ferro fundido.
2) Ao cortar parafusos de avanço de diâmetros diferentes, a incompatibilidade entre o raio do arco das garras do descanso do seguidor e o raio da peça de trabalho geralmente resulta em contato de ponto único ou duplo, conforme mostrado na Figura 26, afetando a qualidade da usinagem.
Nesse caso, após o corte de desbaste, pressione suavemente as mandíbulas de descanso do seguidor contra a superfície da peça de trabalho e percorra uma distância a uma velocidade acima de 600r/min. Use uma haste de esmerilhamento com o mesmo diâmetro da peça para esmerilhar o arco das garras, garantindo uma boa superfície de contato e melhorando a qualidade da usinagem.
a) Contato de ponto único
b) Contato de ponto duplo
3) Durante o corte, use água com sabão ou emulsão para resfriamento suficiente e como lubrificante entre as garras do descanso do seguidor e a peça de trabalho.
4) Para parafusos de avanço com menos de 1.000 mm de comprimento, use um centro frontal e uma placa de acionamento para fixação; para parafusos de avanço com mais de 1.000 mm de comprimento, geralmente use um método de mandril e centro para instalação.
5) Use um centro rotativo de alta precisão no cabeçote móvel. Verifique e ajuste regularmente o aperto do centro durante a operação. Não aplique força excessiva para evitar a flexão e a deformação do parafuso de avanço.
Antes de girar roscas trapezoidais em uma peça de trabalho de parafuso de avanço relativamente longa e fina, deve ser realizado um tratamento de alívio de tensão. Esse processo de alívio de tensão é fundamental, pois afeta a deformação ou não da peça de trabalho.
Devido ao comprimento do parafuso de avanço que está sendo usinado, geralmente leva vários dias úteis para ser concluído. Portanto, durante o processo de usinagem, deve-se tomar cuidado para não parar a máquina por longos períodos, caso contrário, a peça de trabalho cederá e se dobrará com seu próprio peso. Durante o processo de usinagem, a negligência de qualquer detalhe dificulta o cumprimento dos requisitos técnicos.
Ao girar roscas trapezoidais com um passo maior, o lado esquerdo costuma ser mais liso, enquanto o lado direito (Figura 27) apresenta graus variados de ondulações. Isso não só afeta a precisão da rosca, mas também reduz sua vida útil.
A formação de ondulações na superfície da rosca se deve à baixa rigidez da peça de trabalho ou do torno, à vibração ou ao rastejamento durante o corte e à baixa precisão de retificação da ferramenta de corte. Além disso, um fator importante é a força de avanço na ferramenta de corte durante o contato axial entre o parafuso de avanço do torno e a transmissão da porca. Ao usinar roscas à direita, o parafuso de avanço longo gira para acionar a porca, movendo a sela em direção ao fuso.
Nesse momento, a folga axial direita entre o parafuso de avanço longo e a porca é eliminada, de modo que a força de avanço não pode ser ajustada com precisão ao girar o lado direito da rosca. Como resultado, uma força de avanço abrangente é gerada entre a ferramenta de corte, o fuso e o lado direito da rosca, causando vibração forçada.
Para eliminar a influência desses fatores, um método de corte de um lado pode ser adotado no acabamento de roscas externas trapezoidais com passos maiores. Use a rotação e o avanço do torno para cortar o lado esquerdo da rosca, conforme mostrado na Figura 28a; use a rotação e o avanço reversos do torno (com a ferramenta de corte de rosca instalada em sentido inverso) para cortar o lado direito da rosca, conforme mostrado na Figura 28b. Isso pode eliminar as ondulações no lado direito da rosca.
a) Cortar o lado esquerdo da linha
b) Cortar o lado direito da linha
Na usinagem de roscas internas, se os dois métodos de ajuste de ferramenta acima ainda forem usados, a operação se tornará muito difícil. Nesse caso, a ferramenta de corte de rosca interna mostrada na Figura 29 pode ser adotada.
Ao cortar o lado direito da rosca interna, a força de avanço gerada pelo corte faz com que a haste da ferramenta comprima a mola e se mova axialmente no corpo principal. Isso não apenas reduz o valor da rugosidade da superfície da rosca, mas também facilita a garantia do ângulo e da precisão dimensional da rosca.
Ao usar a ferramenta de corte mostrada na Figura 29, a velocidade de corte pode ser selecionada como v₀ = 1,5-6m/min; para acabamento, a quantidade de retrocesso a₁ = 0,2mm e, para usinagem de desbaste, a₂ > 0,2mm. Antes de cortar, execute rigorosamente o trabalho de ajuste e alinhamento da ferramenta. Se as condições permitirem, um microscópio de ajuste de ferramenta pode ser usado para retificar e instalar a ferramenta de corte.
1-Parafuso de fixação
Cabeça de 2 ferramentas
Haste de 3 ferramentas
4-Corpo principal
5-Primavera
Plugue com 6 parafusos
7-Parafuso de posicionamento
Para peças de trabalho de parafuso de avanço longo mais precisas, os requisitos de tolerância de passo único também são bastante rigorosos. Por exemplo, um parafuso de avanço com um comprimento de rosca trapezoidal de 5100 mm e um diâmetro externo de 80 mm; erro de passo: a tolerância de passo único é de ±0,012 mm, o erro cumulativo dentro de 300 mm não deve exceder 0,035 mm e o erro cumulativo em todo o comprimento do parafuso de avanço não deve exceder 0,08 mm.
Devido ao comprimento da peça de trabalho, o ponto médio do parafuso de avanço fica 20 a 30 mm mais baixo após a fixação. Para eliminar a deformação e reduzir a vibração durante o corte, um descanso central fixo e um descanso seguidor são instalados na base. O descanso central fixo interfere na passagem da sela durante a usinagem, portanto, é adotado o método de usinar metade do parafuso de avanço primeiro e, em seguida, girá-lo para usinar a outra metade.
Os parafusos de avanço usinados com esse método têm precisão mais baixa, com erros de passo único entre 0,015 e 0,025 mm, e alguns podem chegar a 0,03 mm (as roscas não conformes são distribuídas irregularmente ao longo de todo o comprimento do parafuso de avanço). Especialmente no ponto de união em que a peça de trabalho é girada, o erro de passo único pode chegar a 0,08 mm, excedendo o valor especificado em 5 vezes.
Para resolver o problema de exceder a tolerância de passo único, as seguintes medidas podem ser tomadas:
1) A tolerância de passo único que excede o ponto de junção é causada principalmente pelo giro da peça de trabalho e pela junção do corte. A solução mais fundamental é evitar a união do corte. Nesse caso, o descanso central fixo pode ser substituído por um suporte central móvel, cuja estrutura é mostrada na Figura 30.
1-Corpo de apoio
2-Haste de suporte
3-Bucha substituível
4, 11 - Parafusos
5-Anel de borracha
6 alças
Eixo de 7 pinos
8-Primavera
9-Pino de posicionamento da mola
10-Eixo pequeno
A superfície inferior do corpo de suporte 1 coincide com o trilho de guia do torno e a haste de suporte 2 é colocada no corpo de suporte. A haste de suporte é levantada pela alça 6 e posicionada pelo pino de posicionamento da mola 9. Quando não estiver em uso, puxe manualmente o pino de posicionamento da mola, e a haste de suporte cairá automaticamente devido ao seu próprio peso. Há dois desses suportes, colocados nas superfícies dos trilhos-guia esquerdo e direito do selim.
No início da usinagem, o suporte esquerdo apoia a parte frontal e média do parafuso de avanço, enquanto o suporte direito é empurrado em direção ao cabeçote móvel e temporariamente não é usado. Durante a usinagem, quando a ferramenta de corte se aproximar do suporte esquerdo, primeiro mova o suporte direito para o meio e levante-o, enquanto remove o suporte esquerdo.
Para atender aos requisitos de rigidez durante o corte, a base de apoio original pode ser substituída por uma base de apoio de orelha dupla, conforme mostrado na Figura 31. Esse tipo de descanso de seguidor tem boa centralização, pode suportar grandes forças, é estável e confiável e pode concluir o corte do parafuso de avanço em todo o seu comprimento com apenas uma fixação. Ao adotar essas medidas, os erros de passo causados pelos cortes de junção podem ser eliminados.
1-Corpo de apoio da ferramenta
2-Parafuso de suporte
Estrutura de suporte com parafuso de 3 fios
4 - Bucha de posicionamento substituível
5-Copo de óleo
6-Mandíbula superior
7 - Roda de suporte da placa de alinhamento
2) Para resolver o problema de excesso de tolerância de passo único, é muito importante controlar o meio ângulo do perfil do dente da rosca. A instalação correta da ferramenta de corte e o ajuste adequado da ferramenta são etapas cruciais que não podem ser ignoradas no processo de solução do excesso de tolerância de passo simples.
A Figura 32 mostra a situação de ajuste da ferramenta usando uma placa de ajuste de ferramenta do tipo V-block. Ela usa a superfície em forma de V como superfície de referência, estendendo-a pela peça de trabalho e colocando com precisão a ponta da ferramenta de corte de rosca na ranhura do gabarito de ângulo para alinhar a posição da ferramenta de corte de rosca. Ao fazer essa placa de ajuste da ferramenta, certifique-se de que a linha central da ranhura de ajuste da ferramenta (meios-ângulos iguais) esteja perpendicular à superfície em forma de V no bloco em V.
1-Peça de trabalho rosqueada
Bloco 2-V
3-Placa de ajuste da ferramenta
Ferramenta de corte de 4 fios
Para roscas muito precisas, o método a seguir pode ser usado para o ajuste da ferramenta: Em vez de usar uma placa de ajuste de ferramenta, uma face lateral da ferramenta de corte de rosca é usada como referência unificada para a retificação e o ajuste da ferramenta.
Esmerilhe uma face lateral da ferramenta de corte de rosca em uma esmerilhadeira de superfície e, em seguida, esmerilhe o ângulo da ferramenta de corte. Nesse momento, posicione usando a face lateral retificada e use um bloco medidor de ângulo padrão ou uma barra senoidal para alinhar o ângulo da ferramenta de corte. Dessa forma, o erro de meio ângulo da ponta da ferramenta de corte retificada pode ser controlado dentro de ±5′. Durante a retificação, o deslizamento para cima e para baixo do rebolo de retificação pode ser ajustado em um ângulo igual ao ângulo posterior da ferramenta de corte para retificar simultaneamente o ângulo posterior da ferramenta de corte.
Depois de retificar o ângulo da ferramenta de corte de rosca, coloque um relógio comparador na sela com a sonda do indicador em contato com a face lateral (superfície de referência) da ferramenta de corte (Figura 33). Gire o carro transversal e observe a leitura do relógio comparador, ajustando a face lateral da ferramenta de corte até que não haja movimento da agulha. Dessa forma, a posição da ferramenta de corte é definida com precisão. Usando esse método de ajuste da ferramenta, o erro de meio ângulo da rosca usinada pode ser controlado em ±10′.
3) Para garantir que o erro de inclinação da peça esteja dentro da faixa permitida, é necessário garantir rigorosamente a retidão das várias bordas de corte na ferramenta de corte de rosca trapezoidal e polir cuidadosamente com uma pedra de amolar.
4) Garanta a limpeza do parafuso de avanço do torno. Ele deve ser completamente limpo antes da usinagem e não deve estar contaminado com óleo ou cavacos. De modo geral, a precisão do passo de rosca simples depende principalmente do método de usinagem, bem como da precisão do parafuso de avanço do torno, dos erros nas engrenagens de transmissão e da rigidez do próprio sistema da peça de trabalho.
Se for constatado que os erros de inclinação individuais excedem a tolerância, o pó de diamante mais fino pode ser usado com uma porca de ferro fundido para lapidação. Essa é uma medida corretiva, mas não se deve confiar demais nela.
Durante o torneamento em alta velocidade de roscas trapezoidais usando ferramentas de corte de metal duro, devido às limitações da seção transversal da peça, são produzidas rebarbas relativamente grandes no canto da crista da rosca sob a compressão da ferramenta.
Para parafusos de avanço curtos com boa rigidez, geralmente não é usado um descanso de seguidor, e um avanço adicional pode ser adicionado antes do torneamento de acabamento para remover as rebarbas. Para parafusos de avanço longos com pouca rigidez, a presença de rebarbas de crista afetará negativamente o processo de corte e a precisão da peça.
Por exemplo: As rebarbas de crista danificam a superfície de trabalho das garras de suporte do descanso do seguidor, causando sulcos profundos; a interação entre as rebarbas de crista e a superfície de trabalho das garras de suporte do descanso do seguidor produz detritos e cavacos finos que ficam espremidos entre as superfícies de contato, acelerando o desgaste das garras de suporte e danificando a superfície cilíndrica externa do parafuso de avanço.
O atrito e as condições instáveis de força entre as rebarbas de crista e a superfície de trabalho das garras de suporte da base de apoio induzem facilmente à vibração. Em particular, a formação de rebarbas de crista faz com que o diâmetro real da peça de trabalho exceda o diâmetro inicial da peça de trabalho definido ao ajustar o descanso do seguidor, causando assim a flexão lateral da peça de trabalho sob a ação do descanso do seguidor.
Quando as ranhuras são desgastadas na superfície de trabalho das garras de suporte, surge uma lacuna entre a peça de trabalho e a superfície de trabalho das garras de suporte, interrompendo o bom contato e causando vibração ou deformação por flexão da peça de trabalho durante o processo de corte, e até mesmo impossibilitando a continuação do corte.
O segredo para eliminar essas desvantagens é controlar a formação de rebarbas de crista. A alocação razoável da permissão de usinagem e a seleção adequada dos padrões de corte são métodos simples para limitar a formação de rebarbas de crista.
Ao girar parafusos de avanço em alta velocidade, as bordas laterais esquerda e direita da ferramenta de corte, juntamente com a borda superior, participam do corte simultaneamente. O padrão de corte é mostrado na Figura 34.
Nesse momento, como as arestas de corte em ambos os lados da ferramenta precisam cortar o metal na superfície externa da peça de trabalho a cada vez, à medida que o número de avanços aumenta, a altura das rebarbas na parte superior do dente se torna cada vez maior. Se o padrão de corte mostrado na Figura 35 for adotado, as rebarbas superiores podem ser bastante reduzidas ou até mesmo eliminadas. O método de corte específico é o seguinte:
O método de corte específico é o seguinte:
Primeiro avanço: Use uma ferramenta de torneamento de borda larga que tenha sido afiada com muita precisão para cortar uma ranhura larga com uma profundidade de 0,3 a 0,5 mm. Devido à nitidez da aresta de corte e à pequena quantidade de corte posterior, as rebarbas superiores são muito pequenas ou até inexistentes. Ao determinar a largura da ferramenta de torneamento, certifique-se de que haja uma margem de acabamento de 0,1 a 0,2 mm em cada lado do dente da rosca.
Segundo avanço: Mude para uma ferramenta de torneamento de rosca trapezoidal. Ao alimentar, certifique-se de que a superfície cortada por um lado da ferramenta de torneamento coincida com a superfície cortada pelo mesmo lado da ferramenta larga.
Terceiro avanço: A quantidade de corte posterior é a mesma que a do segundo avanço, e a superfície cortada pelo outro lado da ferramenta também deve coincidir com a superfície lateral cortada pela ferramenta larga.
Alimente sequencialmente usando o mesmo método. A alimentação de acabamento final deve remover a margem de acabamento restante.
Com esse método de corte, exceto no primeiro avanço e no avanço de acabamento final, durante os vários avanços com cargas mais pesadas, as bordas laterais da ferramenta de torneamento não cortam diretamente o círculo externo da peça de trabalho. Mesmo que sejam produzidas rebarbas, elas não excederão a profundidade da ranhura cortada no primeiro avanço. Com uma margem de acabamento menor, as rebarbas superiores produzidas após a conclusão da peça de trabalho são muito discretas.
A prática comprovou que o uso do método acima para o torneamento de alta velocidade de parafusos de chumbo pode eliminar o impacto das rebarbas superiores e da superfície de trabalho das garras de suporte do descanso da ferramenta, reduzir a deformação de corte e a tensão residual, tornar o processo de corte estável, resultando em maior precisão da peça de trabalho e menores valores de rugosidade da superfície.
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