Processo de Usinagem de Roscas

Antonia Ribeiro da Silva João Nogueira as Silva Filho

Processo de Usinagem de Roscas

Fig.01- Roca interna

Rosqueamento Definição: processo de usinagem cuja a função é produzir rocas internas e externas. É um dos processos mais complexos de usinagem. Problemas da fabricação de roscas Existem diversas classes de ajuste e precisão, Pelo menos cinco medidas que devem ajustar entre si:

Fig.02 – Partes da rosca 1

Antonia Ribeiro da Silva João Nogueira as Silva Filho ● ●

diâmetros maior; menor e efetivo;

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passo; e ângulo de rosca

Existem vários de roscas

Fig.03 – Conecção de gás (rosca (r osca externa) Rosca métrica – normal (DIN 13-1), fina (DIN 13-2...10) Rosca métrica cônica (DIN 158-1) Rosca Whitworth (não recomendada) Rosca GAS (DIN ISO 228-1) ●

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Rosca ISO trapezoidal (DIN 103-1) Rosca de dente de serra (DIN 513) Roscas UNF (EUA+Inglaterra) Roscas Edson Roscas especiais

Fig.04 – Tipos de roscas A execução de roscas é um dos processos mais complexos de usinagem. As roscas têm algumas medidas que devem ajustar entre si: diâmetro maior, diâmetro menor, passo da rosca e ângulo de hélice da rosca. Se uma destas medidas estiver incorreta, o ajuste ou a transmissão de forças ou movimentos entre a rosca interna (peça fêmea) e a rosca externa (peça macho) será 2


deficiente. Outros fatores complicadores são: o grande número de tipos e formas usadas na indústria, tanto padronizadas como especiais. Usinagem ● ● ● ● ● ● ●

Formas de Fabricação

Torneamento com ferramenta simples ou múltipla Cabeçotes automáticos com pentes, tangenciais radiais ou circulares Turbilhonamento Com machos e cossinetes Fresagem com fresas simples e múltiplas Retificação com rebolos de perfil simples ou múltiplo Laminação entre rolos ou entre placas planas Usinagem X Conformação

Fig. 05 – Formas da fabricação da rosca Tipos de rosqueamento por usinagem Torneamento com ferramenta simples ou múltipla de filetar O perfil da rosca r osca é executado apenas com um gume em vários passes  São utilizadas ferramentas de aço rápido e de metal duro  O uso de insertos indexáveis exige altas velocidades de corte (vc’s)  Altas vc’s e altos avanços  recuos rápidos  Processo crítico na execução de roscas próximas a ressaltos e colares  Máquinas de comando manual - ferramentas de HSS e peças com rebaixos longos para a saída da ferramenta  Ferramentas de metal duro e cerâmicas exigem sistemas automáticos - tornos CNC (altas vc’s e retornos rápidos) 

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Ferramentas de roscar com insertos de metal duro

Fig.06 – Pastilhas para metais mais duros

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Torneamento de rosca com pentes Generalidades Vários gumes em ação simultaneamente Cada gume realiza um corte mais profundo que o anterior – a rosca é executada em um só passe Os pentes podem ser radiais, tangenciais ou circulares (fabricados em aço rápido) Para rosca externa direita - pente de rosca esquerda e vice versa Para roscas internas - pentes circulares ● ●

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Fig. 07 - Pentes de rosqueamento

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Rosqueamento com cabeçotes automáticos

Generalidades

Fig.08 – Cabeçotes de rosqueamento

Tipos de cabeçotes Estacionários / Giratórios ●

Tipos de pentes acoplados aos cabeçotes Radiais / Tangenciais / Circulares Atingindo-se o comprimento da rosca os pentes abrem e a ferramenta retorna Menor desgaste da ferramenta, menor tempo gasto e melhor acabamento Os pentes são ajustáveis - facilidade para a reafiação - tolerância dimensional das roscas

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Rosqueamento com cabeçotes automáticos de pentes radiais Características Os dentes cortantes em cada pente são defasados de acordo com o ângulo de hélice da rosca Pentes largos podem ser usados, permitindo chanfros compridos; Podem ser adaptados para desbaste e acabamento; Servem para execução de roscas direitas, esquerdas, finas e grossas; Vida relativamente curta dos pentes; Difícil reafiação; A quebra ou o lascamento de um dente leva usualmente à perda total do jogo de pentes ● ● ● ● ● ● ●

Fig.09 - Exemplo de pente de roscar radiais 7


Rosqueamento com cabeçotes automáticos de pentes Tangenciais

Fig. 10 - Exemplo de cabeçotes automáticos de pentes Tangenciais

Generalidades Os pentes tangenciais são placas planas com perfil de rosca de um lado São montados no cabeçote de modo que contactem a peça tangencialmente Filetes retos (círculos concêntricos) ou em hélice Roscas esquerdas - pentes esquerdos ● ● ● ●

Turbilhonamento de roscas

Fig. 11 - Tornofresamento 8


Fig. 11.1 - Tornofresamento

Generalidades Processo de torneamento com corte interrompido A profundidade total da rosca é obtida por um ou vários gumes - parte interna de uma ferramenta rotativa circular Uma passada, elevada velocidade de corte Ferramenta montada de forma excêntrica em relação à peça que apresenta um movimento rotativo lento no sentido contrário ao movimento rotativo da ferramenta Roscas externas - a ferramenta é configurada na forma de um cabeçote de fresamento com gumes para dentro Processo executado em máquinas especiais Alto potencial de corte e elevada qualidade superficial Em geral são montadas no cabeçote 4 ferramentas de metal duro defasadas de 90° Duas atuam no fundo da rrosca, osca, uma nos flancos e uma na remoção de rebarbas Mínimo aquecimento da peça e da ferramenta Operação realizada em geral a seco ● ●

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Fig.12 - Distribuição das ferramentas ferr amentas no turbilhonador

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Rosqueamento com macho de roscar

Fig. 13 - Macho Rosqueamento com machos e cossinetes Generalidades Processo especial de furação e alargamento Machos para furos passantes têm entrada cônica Parte rosqueada é dividida em pentes e rebaixos Rebaixos - condução de cavacos e fluido ● ● ● ●

Ferramentas manuais - fornecidas em jogos (pré-corte e acabamento, eventualmente corte intermediário) Material - quase que exclusivamente aço-rápido Em furos cegos a velocidade é limitada limit ada pela profundidade do furo e pela rapidez de inversão da rotação da máquina Velocidades excessivas  maior desgaste, acabamento ruim, rebarbas, fora da dimensão, alta Fc  quebra Roscas curtas - velocidades grandes são utilizáveis Roscas profundas - baixas velocidades Diâmetros pequenos - elevados torques  quebra ● ●

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Tipos de macho de roscar

Fig.14 – Tipos de Machos

Fig. 15 – Constituintes de machos de roscar

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Fig. 15.1 – Constituintes de machos de roscar

Fig. 16 - Saída dos cavacos em machos de roscar

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Fig. 17 - Desgaste em machos de roscar

Fig. 18 - Refiação de macho de roscar

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Fig. 19 - Exemplo de macho de roscar

Rosqueamento com Cossinetes

Fig. 20 - Cossinetes Ferramentas multicortantes utilizadas no corte de roscas externas Trabalhos de manutenção, reparos, máquinas de roscar com exigências limitadas de precisão e acabamento. Inversão da rotação para a retirada da peça (pode causar danos nos filetes da rosca e desgastar a ferramenta) Pequeno diâmetro - uso em máquinas com espaço limitado Metais de resistência média - roscas de até 24 mm Metais leves - roscas de até 30 mm O sobrematerial para acabamento não deve ser pequeno O sobrematerial de mais - desgaste excessivo, trancamento e quebra. ●

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Condições para rosqueamento com cossinetes Diâmetro da haste levemente menor que o diâmetro maior da rosca assegurar corte fácil, precisão e acabamento. Chanfro da haste de 45°45°- facilitar o início do co rte e eliminar bordos vivos cortantes na entrada da rosca. O diâmetro de entrada deve ser o diâmetro menor da rosca Uso de lubrificação adequada Uso de velocidades de corte reduzidas (menores que as recomendadas para usinagem com machos) Ângulos adequados de entrada, incidência, saída e ponta espiral, de acordo com o tipo de material da peça a ser rosqueada. ●

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Fig. 21 - Fresamento de roscas

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Fig. 22 - Fresamento de roscas

Fig. 21 - Retificação de roscas

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Fig.22 – Retificação de rosca DESIGNAÇÃO DAS ROSCAS 1º - ROSCAS AMERICAS As abreviaturas são as seguintes: N – Rosca Nacional Americana NC – Rosca Nacional grossa NF – Rosca Nacional rosca fina NEF – Rosca Nacional extra fina NS – Rosca Nacional especial LH – Rosca Nacional à esquerda UNC – Rosca Nacional Americana Grossa, unificada UNF – Rosca Nacional Americana Fina, unificada 2º - PADRONIZAÇÃO INGLESA A padronização Inglesa compreende as seguintes séries de roscas: 1 – British Standard Whitworth thread (B.S.W) – Rosca Whitworth 2 - British Standard Fine thread (BSF) – Rosca inglesa fina 3 - British Standard Parallel Pipe thread (SP) – Rosca Inglesa cilíndrica para tubos 4 – British Standard Taper Pipe Thread (Rosca inglesa cônica para tubos) t ubos) 5 – British Association thread (BA) (Rosca da Associação Britânica) 6 – British Standard Cycle thear (BSC)

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3º - ROSCAS MÉTRICAS

Tabela 01 – Designação de rosca métrica interna e externa

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Centro Federal de Educação Tecnológica do Ceará CEFETCE

Principais processos utilizando o torno para a fabricação de roscas Tecnologia mecânica Prof.: Maria Auxiliadora Ferreira Blum

Equipe: Antônia Ribeiro da Silva João Nogueira da Silva S4 – Mecatrônica Industrial Noite

03 de Setembro de 2007 19


Resumo

Queremos mostrar com esse trabalho como o homem depende diretamente do desenvolvimento e evolução nos métodos de fabricação da rosca, garantindo assim um melhor conforto e segurança. Foi com o desenvolvimento de métodos e formas de fabricas as roscas que atingimos um padrão mundial, hoje é possível comprar um parafuso fabricado na índia e uma porca na china e, por exemplo quando formos fazer o fechamento de um alternador de carro na zona franca de Manaus encontrarmos dificuldade absolutamente igual a zero, pois sendo peças fabricas em paises diferentes seguem a mesma norma de fabricação.

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Sumário

Processos de Usinagem.............................................................................................1 Rosqueamento.............................................................................................................1 Formas de fabricação.................................................................................................3 Torneamento de rosca com pentes.............................................................................5 Rosqueamento com cabeçotes automáticos...............................................................6 Turbilhonamento de roscas........................................................................................8 Rosqueamento com macho de roscar.......................................................................10 Rosqueamento com Cossinetes................................................................................14 Designação das roscas..............................................................................................17

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Introdução

A origem do parafuso é desconhecida. Ele não aparece em nenhum dos milhares de artefatos, nem nas pinturas dos túmulos egípcios. Não foram encontrados na antiga Babilônia, nem em Creta ou Tróia, nem foram mencionados por Homero ou outros escritor grego antigo. As mais remotas notícias relativas a parafusos acham-se nos escritos de Arquimedes (278 – 212 a.C), entretanto são tão raros os espécimes encontrados entre os gregos e romanos que revelam um emprego reduzidíssimo. Mas, para o fim da Idade Média, muitos já são encontrados e se sabe que tanto o torno como a tarraxa são usados para abrir roscas. Em época mais remota, no entanto, os parafusos eram feitos a mão, com a cabeça forjada, a fenda feita a serra, e a rosca, a lima. Na época colonial dos Estados Unidos, os parafusos para madeira tinham a ponta cega, pois a verruma da ponta só apareceu depois de 1846. Os parafusos de ferro eram feitos para cada furo aberto. Não havia o intercambio de peças e as porcas só serviam no seu parafuso. O Sr. Joseph Whitworth (Engenheiro mecânico inglês nascido em Stockport, Cheshire, pioneiro na fabricação de equipamentos bélicos na Inglaterra e fundador da cadeira de engenharia e dos laboratórios do Owens College, Manchester. Iniciou-se como mecânico em fábricas de Manchester, foi para Londres (1825) trabalhar como mecânica na Maudslay & Company, onde aperfeiçoou suas habilidades. Abriu sua própria loja de ferramentas em Manchester - 1833) fez, em 1841, a primeira tentativa no sentido de uma padronização uniforme que foi, de um modo geral, adotada na Inglaterra, e não nos Estados Unidos. Joseph Whitworth realizou um importante estudo (1839), com o propósito de padronizar os perfis das roscas de fixação. Com a introdução da padronização, todos os elementos que compõem uma rosca, como o passo, os raios, a altura e os ângulos do filete passaram a seguir os padrões estabelecidos por seu estudo. Além de reduzir a variedade de passos e ângulos e facilitar os processos de fabricação e controle, a padronização das roscas criou uma linguagem comum entre fabricantes e consumidores. Sua padronização, conhecida como a rosca Whitworth, logo se tornou seguida na Inglaterra e adotada por indústrias de outros países. Só no final do século XX, a rosca Whitworth passou a ser substituída pelas roscas métricas de padronizadas pela International Organization for Standardization, o padrão ISO de normas internacionais. Suas ferramentas já eram conhecidas internacionalmente (1851) por sua acuracidade e qualidade. Muito rico, iniciou uma distribuição filantrópica de bolsas de estudos (1868), tornou-se baronete (1869) e morreu em Monte-Carlo.

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Conclusão

Mesmo com todo avanço tecnológico, será muito difícil o homem chegar a um ponto onde não mais usará as roscas, pois as partes moveis que estão submetidas aos vários tipos de forças ou que precisão passar por revisões periódicas se usará o parafuso como fixação, sendo essa uma prática mais econômica . Esperamos ter atingido a meta solicita pelo título do trabalho.

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Bibliografia http://labinfo.cefetrs.edu.br http://www.lmp.ufsc.br www.manter.com.br

Elementos de Máquinas – Capitulo 09 - Cálculos de Roscas - Telecurso 2000 Desenho técnico – Capitulo XII - Parafusos, chavetas, rebites e molas – Thomas E. French Tecnologia Mecânica – Instrumentos de trabalho na bancada - Freire, José de Mendonça

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