Processo de Usinagem de Roscas
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Antonia Ribeiro da Silva João Nogueira as Silva Filho
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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
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● diâmetros maior; ● menor e efetivo;
● passo; ● e ângulo de rosca
Existem vários de roscas
Fig.03 – Conecção de gás (rosca 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)
● 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
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deficiente. Outros fatores complicadores são: o grande número de tipos e formas usadas na indústria, tanto padronizadas como especiais.
Formas de Fabricação Usinagem ● 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 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
Fig. 07 - Pentes de rosqueamento
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Rosqueamento com cabeçotes automáticos
Fig.08 – Cabeçotes de rosqueamento
Generalidades 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 ra diais 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
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Rosqueamento com cabeçotes automáticos de pentes Ta ngenciais
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
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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 rosca, uma nos flancos e uma na remoção de rebarbas ● Mínimo aquecimento da peça e da ferramenta ● Operação realizada em geral a seco
Fig.12 - Distribuição das ferramentas 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 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 r oscas 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° - 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.
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) 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 e xterna
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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
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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