RELATÓRIO TÉCNICO
AULA PRÁTICA N° 1 TORNEAMENTO: PRINCÍPIOS E OPERAÇÕES
Alunos: Alunos:
Beatriz Flores
N° USP: 7170855
Caio Ferreira
Nº USP: 7170809
Luis Otavio Moretti
N° USP: 7279585
Lincoln Buckart
N° USP: 7170820
Marcelo Serafim
Nº USP: 6873093
Curso: Curso: Engenharia de Materiais e Manufatura Disciplina: Disciplina: Fabricação Mecânica por Usinagem (SEM-560) Professores: Professores:
Alessandro Roger Rodrigues Renato Goulart Jasinevicius
São Carlos, Março de 2012.
Índice Processo de torneamento: . ..................................................................................................... 4 Ferramenta: ............................................................................................................................. 5 Operações Fundamentais: ........................................................................................................ 6 Tolerâncias: ............................................................................................................................... 8 Calculo teórico da rugosidade no .............................................................................................. 9 Objetivos: .................................................................................................................................... 10 Objetivo Geral: Realizar as principais operações de torneamento......................................... 10 Objetivos Específicos:.............................................................................................................. 10 Metodologia: ............................................................................................................................... 10 Materiais e Máquinas:............................................................................................................. 10 Métodos: ................................................................................................................................. 11 Discussão e Resultados ............................................................................................................... 11 Medição de rugosidade:.......................................................................................................... 11 Torneamento:.......................................................................................................................... 17 Resposta das perguntas: ......................................................................................................... 17 Conclusão .................................................................................................................................... 17 Bibliografia .................................................................................................................................. 18
Índice de figuras Figura 1: Tipos de movimentos da ferramento no torno durante a confecção da peça .............. 4 Figura 2: Principais operações realizadas por torneamento......................................................... 5 Figura 3 Ângulos e geometria da ferramenta monocortante usada no torno mecânico ............. 5 Figura 4 Representação do torneamento circular externo ........................................................... 6 Figura 5 Representação de um rosqueamento externo ............................................................... 6 Figura 6 Representação de um faceamento ................................................................................. 7 Figura 7 Representação do sangramento em uma peça cilíndrica ............................................... 7 Figura 8 Representação de um torneamento cônico .................................................................... 7 Figura 9 Representação da ferramenta de recartilhamento ........................................................ 8 Figura 10: Avaliação de parâmetros de rugosidade...................................................................... 8 Figura 11 faixas de qualidade de acabamento.............................................................................. 9 Figura 12 Imagem do desenho do eixo escalonado .................................................................... 12 Figura 13 perfil da rugosidade analisada por um perfilometro optico do diâmetro A ............... 12 Figura 14 perfil da rudosidade analisada por um perfilometro optico do diâmetro B ............... 13 Figura 15perfil da rudosidade analisada por um perfilometro optico do diâmetro C ................ 13 Figura 16 perfil da rudosidade analisada por um perfilometro optico do diâmetro D............... 14 Figura 17 perfil da rudosidade analisada por um perfilometro optico do diâmetro E ............... 14
Figura 18 perfil da rudosidade analisada por um perfilometro optico do diâmetro F ............... 15 Figura 19 perfil da rudosidade analisada por um perfilometro optico do diâmetro G .............. 15 Figura 20: ..................................................................................................................................... 16
Índice de tabelas Tabela 1 comparação as rugosidades teórica e optica ............................................................... 12
Introdução
Processo de torneamento: O Processo de torneamento é o Processo de Usinagem mecânica que usa a máquina chamada Torno e tem por finalidade a obtenção de peças com superfícies de revolução sendo estas cônicas ou cilíndricas. No processo geralmente são usadas ferramentas monocortantes.
Na confecção das peças três modos de corte podem ser utilizados: 1- O modo de corte axial em que o avanço da ferramenta se dá paralelamente ao eixo da peça; 2- O modo de corte radial em que o avanço da peça se dá no sentido perpendicular ao eixo; e 3- O modo combinado ou misto que permite os dois movimentos anteriores concomitantemente muito utilizado pra gerar chanfros e perfilagens.
Figura 1: Tipos de movimentos da ferramento no torno durante a confecção da peça
As grandezas envolvidas no processo são divididas em grandezas que podem ser mensuradas como: o avanço, velocidade de giro da peça, geometria da ferramenta; e em fatores que geram defeitos de usinagem como: vibração, falta de alinhamento ou centralização, desgaste da ferramenta. As operações possíveis de serem realizadas no torneamento são : torneamento cilíndrico externo; torneamento cilíndrico interno; torneamento cônico externo; torneamento cônico interno; faceamento; perfilhamento; sangramento; recartilhamento entre outras como pode ser observado na figura 2:
Figura 2: Principais operações realizadas por torneamento
Ferramenta : A superfície nova, gerada pela usinagem da peça, irá depender da ferramenta utilizada. Dependendo da geometria como: ângulo de incidência ou de folga;β – ângulo do fio, do gume ou da cunha; γ – ângulo de saída ou de ataque; δ – ângulo de corte; κ – ângulo de orientação ou de posição, ou de rendimento; ε – ângulo da ponta ou de perfil; λ – ângulo de inclinação. Estes ângulos são mostrados na figura3:
Figura 3 Ângulos e geometria da ferramenta monocortante usada no torno mecânico
Operações Fundamentais: Torneamento circular externo: Operação obtida pelo deslocamento da ferramenta paralelamente ao eixo da peça. Para tornear externamente, sempre que possível avançar o carro da direita para a esquerda, isto é, no sentido do cabeçote fixo, a fim de reduzir a pressão sobre a contra ponta. Nesse caso, que é o mais comum, usar-se uma ferramenta à direita, o desbaste deve ser tão profundo quanto a ferramenta e o torno o permitirem e é feito até que fique uma espessura de material de 0,2 a 0,7 mm para o acabamento (o diâmetro da obra deve ser verificado após cada passe). O acabamento da peça requer, usualmente, uma ferramenta de bico arredondado ( r ≈ 1 a 2 mm ). A peça é acabada com um ou mais cortes pouco profundos e de pequeno avanço, geralmente com maior rotação do que para desbastar. Figura4:
Figura 4 Representação do torneamento circular externo
Rosquear ou Filetar: É a operação que consiste em abrir rosca em uma superfície externa de um cilindro ou cone e no interior de um furo do mesmo tipo. Pode-se utilizar uma ferramenta de usinagem com ângulos de corte adequados para a rosca pretendida, empregando-se o avanço automático do Torno para “espaçar” os filetes na distância adequada (existem tabelas de avanço para cada tipo de rosca). A rosca também pode ser executada com machos e tarraxas, empregando-se o próprio Torno como apoio.Figura5:
Figura 5 Representação de um rosqueamento externo
Facear: Operação que tem como objetivo nivelar a face do tarugo a ser trabalhado. É obtida pelo deslocamento da ferramenta, normalmente ao eixo de rotação da peça.Figura6:
Figura 6 Representação de um faceamento
Sangrar ou cortar: Consiste em cortar uma peça, no torno, com uma ferramenta especial chamada Bedame. Figura 7:
Figura 7 Representação do sangramento em uma peça cilíndrica
Tornear cônico: Existem alguns métodos para se tornear um cone. Um deles é a operação obtida pelo deslocamento da ferramenta obliquamente ao eixo da peça. Figura8:
Figura 8 Representação de um torneamento cônico
Recartilhar: operação obtida quando se desejam tornar uma superfície áspera, como cabos de ferramentas, usando-se uma ferramenta que possa imprimir na superfície a forma desejada.Figura9:
Figura 9 Representação da ferramenta de recartilhamento
Tolerâncias: No Processo de fabricação de peças por usinagem uma superfície nova é gerada esta superfície obedecer às exigências do projeto, assim o chamado estudo do estado de superfície avalia parâmetros de acabamento como a rugosidade superficial. Como existe diferença entre a rugosidade real e a obtida pelo aparelho, vários índices de rugosidade foram desenvolvidos para atender as exigências de trabalho da superfície gerada no processo de usinagem. Os diferentes tipos de cálculos de rugosidade são apresentados na Figura4.
A rugosidade superficial pode ser avaliada por vários parâmetros de usinagem que podem ser classificados em: Parâmetros de Amplitude: determinado por alturas dos picos, profundidades dos vales ou pelos dois, sem considerar o espaço entre as irregularidades ao longo da superfície. Parâmetros de espaço: determinados pelo espaçamento do desvio do perfil ao longo da superfície. Parâmetros híbridos: determinados pela combinação dos parâmetros de amplitude e de espaço.
Figura 10: Avaliação de parâmetros de rugosidade
Calculo teórico da rugosidade no processo de torneamento: Os parâmetros Ra e Rt podem ser calculados teoricamente, embora esses valores sejam apenas indicativos, uma vez que os valores reais estarão acrescidos de outros fatores, como vibração e desgaste das arestas de corte, por exemplo . No processo de torneamento , se o avanço (f ) é menor que o raio de ponta (re) da ferramenta, os valores de Ra e Rt são calculados, aproximadamente, por:
No torneamento assim como nos outros processos de usinagem há um limite possível de qualidade de acabamento e tolerâncias como pode ser mostrado na figura5:
Figura 11 faixas de qualidade de acabamento
Objetivos:
Objetivo Geral: Realizar as principais operações de torneamento.
Objetivos Específicos: a) Conhecer a influência das condições de usinagem sobre o estado da superfície da peça: avanço x rugosidade Ra; b) Realizar operações de usinagem visando obtenção de faixas de acabamento e tolerâncias; c) Conhecer as etapas envolvidas na fabricação de uma peça através do torneamento: ferramentas, condições de corte, princípios de fabricação, etc .
Metodologia: Materiais e Máquinas: Medida de rugosidade: Maquina de medição surf-test 211-; placa de granito sintético Mitertoyo; calços para aumentar a pressão do perfilometro , eixo escalonado de aço ABNT-1020 trefilado com 7 diâmetros. Torneamento: Torno Romi Tormax 30A , tarugo circular de aço ABNT 1020, ferramentas monocortantes: - Recartilhador de pressão - Ferramenta de tornear externo de ponta de carbeto de tungstênio com os seguintes atributos: - Ângulo de saída : 10° - Ângulo de inclinação : 0° - Ângulo e folga primário : 8,5° - Ângulo de posição primário : 92° - Ângulo de posição secundário : 5°
- Raio de ponta : 0,5 mm - Broca de aço rápido 8 mm - Alargador 8 mm - Broca de furo de centro - Ferramenta de criação de canal de carbeto de tungstênio
Métodos: Medição de rugosidade: Nesta parte foi medida a rugosidade óptica e mecânica de sete seções de um eixo escalonado, na rugosidade mecânica foram tiradas 3 medidas afim de que se faça a media com erro. Torneamento: O Procedimento de torneamento foi feito da seguindo as seguintes operações: torneamento cilíndrico externo desbastando 2mm do diâmetro (de 38 pra 36); torneamento cilíndrico externo com avanço menos para melhorar acabamento (de 36 para 33mm de diâmetro); torneamento circular externo para diâmetro de 25 mm(por ter tolerância geométrica deixa sobremetal para acabamento posterior); sangramento de 2mm; sangramento circular de raio de 1mm; sangramento circular de raio de 4,5mm; chanfro; rosca M10; tira a peça muda de lado e faz furo de centro; furação ou mandrilamento com canal reto; torneamento circular externo para diâmetro de 25mm; chanfro 1x45°; torneamento cônico externo com ângulo de 30°; recartilhamento reto a 1mm. Mais detalhea são apresentados no plano de trabalho em anexo
Discussão e Resultados Medição de rugosidade: Rugosidade medidas opticas: A rugosidade optica foi avaliada com relação a rugosidade trotica tirada da formula 1 apresentada na introdução, foi calculada a partir dos parâmetros ( avanço e raio de ponta da ferramenta. Vale a pena observar que os valores calculados são de rugosidade media aritmética. Cada medida na tabela a seguir e as referâncias posteriores se referem a figura 12
Figura 12 Imagem do desenho do eixo escalonado
Tabela 1 comparação as rugosidades teórica e optica
Diâmetros A B C D E F G
Rugosidade Teórica 0,00015 0,0004 0,00069 0,003 0,0055 0,011 0,018
Rugosidade medida pelo perfilometro optico 0,267 0,55 0,96 3,536 9,28 16,856 29,052
Perfil X: Corresponde a projeção do perfil da rugosidade do diâmetro do respectivo eixo. Diâmetro A:
Figura 13 perfil da rugosidade analisada por um perfilometro optico do diâmetro A
Diâmetro B:
Figura 14 perfil da rudosidade analisada por um perfilometro optico do diâmetro B
Diâmetro C:
Figura 15perfil da rudosidade analisada por um perfilometro optico do diâmetro C
Diâmetro D:
Figura 16 perfil da rudosidade analisada por um perfilometro optico do diâmetro D
Diâmetro E:
Figura 17 perfil da rudosidade analisada por um perfilometro optico do diâmetro E
Diâmetro F:
Figura 18 perfil da rudosidade analisada por um perfilometro optico do diâmetro F
Diâmetro G:
Figura 19 perfil da rudosidade analisada por um perfilometro optico do diâmetro G
Podemos observar nas figuras acima que o avanço X aumentou e quando isso ocorreu o perfil da rugosidade se tornou mais homogêneo tanto no formato da rugosidade como também no tamanho dos picos indicando um comportamento mais uniforme para altos avanços.
Perfilometro mecânico:
Medida 1 2 3 4 5 6 7
Rugosidade experimental do perfilometro mecânico (µm) 3,81 ± 0,13 4,07 ± 0,15 4,71 ± 0,13 6,52 ± 0,45 8,35 ± 0,26 13,33 ± 0,87 16,8 ± 0,17
Rugosidade Teórica 0,00015 0,0004 0,00069 0,003 0,0055 0,011 0,018
Comparacão entre as medições:
Ra
Avanço Figura 20: Gráfico que representa a comparação do comportamento das curvas de rugosidade onde 'o' corresponde à rugosidade teórica, '+' corresponde à rugosidade mecânica e '* ' à rugosidade medida no perfilometro ótico
É possível observar na figura 20 que há uma discrepância muito grande de valores entre a previsão teorica e a medição pratica. Observa-se também que a diferença diminui com o aumento do avanço. Também é possível observar que a rugosidade ótica tem uma curva mais inclinada ou seja tem a derivada mais positiva. De uma maneira geral quanto maior a proporção raio de corte da ferramenta e avanço melhor é o acabamento, entretanto esse proporção é amortecida quando diminui-se o avanço pois nessa situação há o aumento do esforço na cunha da ferramenta e assim há vibração.
É plausível a forma da curva de rugosidade ótica ‘*’ uma vez que o modelamento matemático prevê uma curva com formato parabólico, assim a rugosidade aferida se mostra mesmo bastante próxima da inclinação exponencial esperada teoricamente.
Torneamento: Quanto ao processo de usinagem por torneamento foi observado que o ajuste arruela de trava e rolamento deu interferente pois para o acabamento especificado no projeto há a necessidade do uso de retifica. A rosca do eixo serviu na porca após a usinagem com a conferencia com o canivete com as referencias das roscas métricas. Observou-se que ao fazer rosqueamento diminui-se o giro e o avanço a fim de que haja mais precisão na peça. Também em partes da peça que exigiam mais controle de rugosidade houve a diminuição da velocidade de avanço afim de melhorar o acabamento.
Resposta das perguntas: 1- Sim, a rosca feita no eixo servirá na porca pois o acabamento dado no torno é suficientemente bom para o rosqueamento M10. 2- Não, pois após a usinagem por torneamento foi testado o rolamento e este não encaixou deu ajuste interferente, para que ele se adeque as exigências de projeto é necessária uma outra etapa de usinagem que pode ser por exemplo de retifica. 3- (1 de rugosidade) As medidas teóricas de rugosidade divergiram muito da pratica para pequenos avanços, entretanto para grandes avanços a medida chegava m ais próxima do modelo teórico.
Conclusão
Foi possível compreender que há intervalos de tolerância a rugosidade e geometria que o torno mecânico pode atender, que para algumas operações é necessário por exemplo o uso de retifica, visto q o ajusta do rolamento e eixo deu interferente. A operação de rosqueamento, entretanto, que exige um certo rigor geométrico e superficial ,visto que, a função de trabalho da peça (o rosqueamento ) envolve muito o encaixe e atrito entre as peças , pode ser fabricado por meio de torneamento.
As curvas de rugosidade apresentaram caráter discrepante no inicio da aferição já que para pequenos avanços há fatores que alteram a rugosidade e não são considerados na formula como o acumulo de tensões na cunha, oscilações da peça e deformação plástica da superfície, ou seja quando a ferramenta passa em ou perdo de regiões q acabaram de ser usinadas e guardam em sua superfície maior energia e concentração de tensão que a superfície sem usinagem.
Bibliografia Coelho , Reginaldo Teixeira; Machado, Álisson Rocha; Abrão, Alexandre Mendes; Silva, Márcio bacci da- Teoria da Usinagem dos materiais- editora Blucer 1ª edição Normas: ABNT- NBR 6162(‘Movimentos e Relações Geometricas na usinagem dos metais: terminologia’); ABNT- NBR ISSO 4287(‘Rugosidade-método perfil- Termos definições e parâmetros de rugosidade’) http://www.rcrtornearia.com.br/rcrtornearia/tempoPassa.html (acessado em 21 de março de 2012)
