Torno Mecânico

MONOGRAFIA

Torno Mecânico

Engenharia de Produção Industrial

Máquinas Industriais

21-05-2012

Alexandre Miguel Ramos Pereira Nº 20086381

Curso: Engenharia de Produção Industrial

Disciplina: Máquinas Industriais

Alexandre Miguel Ramos Pereira Nº 20086381 1

Í ndice

1. INTRODUÇÃO ....................................................................................................................... 2

2. HISTÓRIA ............................................................................................................................ 3

3. O PROCESSO DE TORNEAMENTO .............................................................................................. 6

4. OPERAÇÕES FUNDAMENTAIS ................................................................................................... 7

4.1. TORNEAMENTO CILÍNDRICO.................................................................................................. 7

4.2. ROSCAR ........................................................................................................................... 7

4.3. FACEJAR ........................................................................................................................... 8

4.4. SANGRAR (CORTAR) ............................................................................................................ 8

4.5. TORNEAMENTO CÓNICO ...................................................................................................... 8

4.6. PERFILAR .......................................................................................................................... 9

4.7. FURAR E MANDRILAR .......................................................................................................... 9

4.8. RECARTILHAR .................................................................................................................... 9

5. CLASSIFICAÇÃO DOS TORNOS MECÂNICOS .................................................................................10

5.1. TORNO HORIZONTAL/PARALELO...........................................................................................10

5.2. TORNO DE PLACA ..............................................................................................................11

5.3. TORNO VERTICAL ..............................................................................................................11

5.4. TORNO REVÓLVER .............................................................................................................12

5.5. TORNO COPIADOR .............................................................................................................12

5.6. TORNO DE PRODUÇÃO .......................................................................................................13

5.7. TORNO SEMI-AUTOMÁTICO .................................................................................................13

5.8. TORNO AUTOMÁTICO - CNC ...............................................................................................14

6. NOMENCLATURA E PRINCIPAIS COMPONENTES DO TORNO .............................................................15

6.1. BARRAMENTO ..................................................................................................................15

6.2. CABEÇOTE FIXO ................................................................................................................15

6.3. CABEÇOTE MÓVEL.............................................................................................................16

6.4. CARRO PORTA-FERRAMENTA ...............................................................................................17

6.4.1 CARRO LONGITUDINAL .....................................................................................................17

6.4.2 CARRO TRANSVERSAL .......................................................................................................17

6.4.3 CARRO SUPERIOR OU ESPERA .............................................................................................18

6.4.4 PORTA-FERRAMENTA .......................................................................................................18

6.5. CAIXA DE AVANÇOS E RECÂMBIO ..........................................................................................18

7. ACESSÓRIOS DO TORNO .........................................................................................................19

7.1. PONTOS E CONTRAPONTOS .................................................................................................19

7.2. PLACA DE ARRASTO ...........................................................................................................19

7.3. LUNETA ..........................................................................................................................20

7.4. PLACA LISA ......................................................................................................................20

7.5. BUCHAS DE CASTANHAS INDEPENDENTES ...............................................................................21

7.6. BUCHA UNIVERSAL ............................................................................................................21

7.8. MANDRIL ........................................................................................................................22

8. CUIDADOS COM A SEGURANÇA ...............................................................................................22

BIBLIOGRAFIA……………….…………………………………………………………………………….………………………….23




1. Introdução

Os processos de fabricação que envolve mudança de forma podem ser classificados em

duas categorias: fabricação com remoção de material e fabricação sem remoção de material.

Enquanto a segunda categoria é composta por processos de fabricação como conformação e

fundição, a primeira categoria é composta basicamente pelos processos de maquinação.

As grandes utilizações dos processos de maquinação devem-se principalmente à

variedade de geometrias possíveis de serem maquinadas, com alto grau de precisão

Apesar das vantagens da maquinação, esta possui desvantagens em relação a outros

processos de fabricação como, por exemplo, a baixa velocidade de produção. Esta desvantagem

faz com que qualquer aprimoramento no sentido de aumentar a produção de um processo de

maquinação represente um ganho significativo. A segunda desvantagem dos processos de

maquinação diz respeito aos altos custos envolvidos que se devem ao uso de máquinas e

ferramentas caras e à necessidade de mão-de-obra especializada. O nível de conhecimento

requerido na programação e operação nas modernas máquinas de comando numérico faz

necessários operadores com certo grau de especialização. Para além de que parte da matéria-

prima usada nestes processos é transformada em desperdício.

Maquinação é um termo que abrange processos de fabricação por geração de superfícies

por meio de remoção de material, conferindo dimensão e forma à peça.

Neste contexto se insere este trabalho, cujo principal objectivo é explanar sobre o torno

mecânico, mostrando seu histórico, operações fundamentais, classificação, principais

componentes, acessórios.




2. História

A máquina-ferramenta é utilizada na fabricação de peças de revolução, por meio da

movimentação mecânica de um conjunto de ferramentas. O torno mecânico é a máquina

ferramenta mais antiga e dele derivaram todas as outras inventadas pelo homem.

Inicialmente, os movimentos de rotação da máquina eram gerados por pedais. A

ferramenta para tornear ficava na mão do operador que dava forma ao produto. Daí a

importância de sua habilidade no processo de fabricação. Quando a ferramenta foi fixada à

máquina, o operador ficou mais livre para trabalhar. Pode-se dizer que nesse momento nasceu a

máquina-ferramenta.

Máquina-ferramenta

Sabe-se que antigas civilizações, a exemplo dos egípcios, assírios e romanos, já

utilizavam antigos tornos de arco como um meio fácil de fazer objectos com formas redondas.

Torno de arco usado no Imperio Romano




Os Tornos de Vara foram muito utilizados durante a idade média e continuaram a ser

utilizados até o século XIX por alguns artesãos. Nesse sistema de torno a peça a ser trabalhada

era amarrada com uma corda presa numa vara sobre a cabeça do artesão e sua outra

extremidade era amarrada a um pedal. O pedal quando pressionado puxava a corda fazendo a

peça girar, a vara por sua vez fazia o retorno. Por ser fácil de montar esse tipo de torno permitia

que os artesãos se deslocassem facilmente para lugares onde houvesse a matéria-prima

necessária para eles trabalharem.

Torno de Vara usado na Idade Média

A necessidade de uma velocidade contínua de rotação fez com que fossem criados os

Tornos de Fuso. Esses tornos necessitavam de duas ou mais pessoas, dependendo do tamanho

do fuso, para serem utilizados. Enquanto um servo girava a roda, o artesão utilizava suas

ferramentas para dar forma ao material. Esse torno permitia que objectos maiores e com

materiais mais duros fossem trabalhados.

Torno de Fuso, usado a partir de 1600

Com a invenção da máquina a vapor por James Watt, os meios de produção como teares e

afins foram adaptados à nova realidade. O também inglês Henry Moudslay adaptou a nova maravilha a

um torno criando o primeiro torno a vapor.




Essa invenção diminuía a necessidade de mão-de-obra, uma vez que os tornos podiam ser

operados por uma pessoa apenas. À medida que a fabricação se tornava mais mecânica e menos

humana as caras habilidades dos artesãos eram substituídas por mão-de-obra barata. Isso deu

condições para que Whitworth em 1860 mantivesse uma fábrica com 700 funcionários e 600 máquinas

ferramenta. Moudslay e Whitworth ainda foram responsáveis por várias outras mudanças nos tornos da

época, como o suporte para ferramenta e o avanço transversal. Em 1906, o torno já tem incorporado

todas as modificações feitas por Moudslay e Whitworth. A correia motriz é movimentada por um

conjunto de polias de diferentes diâmetros, o que possibilitava uma variada gama de velocidades de

rotação.

Inovações no torno, por Moudslay e Whitworth

Em 1925, surge o Torno Paralelo: o problema de ter de fixar o torno é resolvido pela

substituição do mesmo por um motor eléctrico nos pés da máquina. A variação de velocidades vinha de

uma caixa de engrenagem, e desengates foram postos nas sapatas para simplificar alcances de

rotação longos e repetitivos. Apesar de apresentar dificuldades para o trabalho em série devido a seu

sistema de troca de ferramentas, é o mais usado actualmente.

Em 1960, para satisfazer a exigência de grande rigidez criou-se uma estrutura completamente

fechada; criou-se o Torno Automático. A máquina é equipada com um engate copiador que transmite o

tipo de trabalho do gabarito por meio de uma agulha.

Em 1978, é inventado o torno de CNC (Comando Numérico Computadorizado), que, apesar de

não apresentar nenhuma grande mudança na sua mecânica, substituiu os mecanismos usados para

mover o cursor por microprocessadores. O uso de um painel permite que vários movimentos sejam

programados e armazenados permitindo a rápida troca de programa.




3. O Processo de Torneamento

O torneamento, como todos os trabalhos executados com máquinas-ferramentas,

acontece mediante o arranque progressivo da apara da peça a ser trabalhada. A apara é

arrancada por uma ferramenta de um só gume cortante, que deve ter uma dureza superior à do

material a ser cortado.

No torneamento, a ferramenta entra na peça, e através do movimento rotativo uniforme

em torno do eixo permite o corte contínuo e regular do material. A força necessária para retirar

a apara é feita sobre a peça, enquanto a ferramenta, firmemente presa ao porta-ferramentas,

compensa a reacção desta força.

No torneamento, existem três movimentos

relativos entre a peça e a ferramenta.

O movimento rotativo da peça que permite

cortar o material é o movimento de corte.

O movimento de translação da ferramenta ao

longo da superfície da peça é o movimento de avanço.

O empurrar a ferramenta em direcção ao interior da

peça determinando assim a profundidade do passe e a espessura da apara é o movimento de

penetração.

Um dos problemas na utilização dos tornos mecânicos é a precisão no cálculo e

determinação dos esforços envolvidos no torneamento devido ao elevado número de variáveis

existentes no processo.

Como tal, tenta-se reduzir os cálculos simplesmente desconsiderando variáveis que

possuem pouca influência na determinação do esforço de corte.

Então a força mais importante é a força principal de corte na direcção tangencial Fp é

pois é esta força que arranca mais apara do material durante o processo de maquinação.

Torneamento

Forças actuantes num torneamento




4. Operações Fundamentais

O torno executa qualquer espécie de superfície de revolução, uma vez que a peça que se

trabalha tem o movimento principal de rotação, enquanto a ferramenta possui o movimento de

avanço e de translação. Além de tornear superfícies cilíndricas externas e internas, pode ainda

maquinar superfícies planas no topo das peças, superfícies cónicas, esféricas e perfiladas,

facejar, abrir rasgos, entalhes, ressaltos e golas. O torno também pode ser usado para furar,

alargar, recartilhar, enrolar molas, polir peças, etc.

As operações fundamentais realizadas por um torno são: tornear, roscar, facejar,

sangrar, tornear cónico, perfilar, furar e mandrilar.

4.1. Torneamento Cilíndrico

Operação obtida pelo deslocamento rectilíneo da ferramenta paralelamente ao eixo da

peça. O torneamento cilíndrico pode ser externo ou interno.

Torneamento cilíndrico externo. Torneamento cilíndrico interno.

4.2. Roscar

É a operação que consiste em abrir rosca em uma superfície externa de um cilindro ou

cone, ou também no interior de um furo.

Rosca em superfície externa. Rosca no interior de um furo.




4.3. Facejar

Consegue-se quando se desloca a ferramenta no sentido perpendicular ao eixo de

rotação da peça. O facejamento pode ser externo e o interno.

Facejamento externo. Facejamento interno.

4.4. Sangrar (cortar)

É a operação que consiste em cortar uma peça, no torno. O sangramento pode ser radial

ou axial.

Sangramento radial Sangramento axial.

4.5. Torneamento Cónico

É a operação obtida pelo deslocamento da ferramenta obliquamente ao eixo da peça. O

torneamento cónico também pode ser externo ou interno.

Torneamento cónico externo. Torneamento cónico interno.

b b




4.6. Perfilar

Processo de torneamento no qual a ferramenta define uma forma determinada pelo perfil

da mesma. O perfilamento também pode ser radial ou axial.

Perfilamento radial. Perfilamento axial.

4.7. Furar e Mandrilar

Pela acção de uma ferramenta deslocada paralelamente ao eixo do torno maquina-se

uma superfície cilíndrica interna, passante ou não. Obtêm-se furos cilíndricos com diâmetros

exactos (toleranciados) em buchas, polias, engrenagens e outras peças. A furação ou o

mandrilamento podem ser cilíndricos, radiais ou cónicos.

Furação ou Mandrilamento.

4.8. 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.

Recartilhar




5. Classificação dos Tornos Mecânicos

Para responder às numerosas necessidades, a tecnologia moderna põe à nossa disposição

uma grande variedade de tornos que diferem entre si pelas dimensões, funcionamento,

características, forma construtiva, etc.

A escolha do tipo de torno adequado para a execução de uma determinada fabricação

deverá ser feita baseando-se nos seguintes factores:

- Dimensões das peças a produzir

- Forma das mesmas

- Quantidade a produzir

- Possibilidade de obter as peças directamente de vergalhões (barras, perfis).

- Grau de precisão exigido.

5.1. Torno Horizontal/Paralelo

Os tornos horizontais são os mais comuns e mais usados frequentemente. Por

apresentarem alguma complexidade na mudança de ferramentas, não oferecem grandes

possibilidades de fabricação em série.

Torno horizontal

.




5.2. Torno de Placa ou Platô

O torno de placa é um torno de grande diâmetro de placa (bucha), utilizado para tornear

peças curtas e de grande diâmetro, tais como polias, volantes, rodas, etc. Tendo grandes

recursos para facejamento e poucos para tornear.

Torno de placa.

5.3. Torno Vertical

Os tornos verticais, com eixo de rotação vertical, são utilizados para tornear peças de

grandes dimensões e de grande peso. Tornando-se mais facilmente montar as peças sobre uma

plataforma horizontal (bucha) do que numa vertical.

Torno vertical.




5.4. Torno Revólver

Os tornos revólver têm uma característica fundamental que é a utilização de várias

ferramentas dispostas e preparadas para realizar várias operações em forma ordenada e

sucessiva através de um porta-ferramenta múltiplo ou “revólver”.

.

Torno revólver

5.5. Torno Copiador

Os tornos copiadores permitem obter peças de perfil qualquer. Para poder realizar estes

trabalhos, é necessário que a ferramenta esteja activada de dois movimentos simultâneos: um de

translação longitudinal e outro de translação transversal em relação à peça que se trabalha.

Torno copiador.




5.6. Torno de Produção

Os tornos de produção, de corte múltiplo, são aqueles que, para atender às necessidades

da produção, aumentando a quantidade de peças e diminuindo o custo da produção, são

providos de dois carros, um anterior com movimento longitudinal e outro posterior, com

movimento transversal, que trabalham simultaneamente, com avanço automático.

Os dois carros são providos de porta-ferramentas.

Torno de Produção.

5.7. Torno Semi-automático

Os tornos semi-automáticos derivam do torno paralelo porem com mais recursos.

Constituem um escalão intermediário entre os tornos revólver e os tornos automáticos,

possuindo as características daqueles, melhoradas pela mudança automática das ferramentas em

cada operação. A operação a cargo do operário é exclusivamente a retirada da peça acabada e a

fixação da nova peça em bruto.

Torno Semi-Automático.




5.8. Torno Automático - CNC

Nos tornos automáticos após o torneamento de cada peça, a avançará, sempre

automaticamente, pelo furo da árvore e uma nova peça será executada. Assim prosseguirá

sucessivamente até o término da matéria-prima, uma após outra automaticamente.

Utilizam um moderno processo de produção comandado por um comando numérico

computadorizado, abreviadamente CNC, que controla os movimentos da máquina.

Apresenta um excelente rendimento além de elevada precisão em menor tempo, bem

como a realização de operações diversas e complexas.

As desvantagens só dizem respeito ao alto custo de investimento e problemas com

programação.

Torno CNC.




6. Nomenclatura e principais componentes do torno

Partes do torno horizontal

o Barramento;

o Cabeçote fixo;

o Cabeçote móvel;

o Carro porta ferramenta.

o Caixa de avanços e Recâmbio

6.1. Barramento

Suporta todas as partes principais do torno. Está apoiado sobre a base (pés) do torno. O

carro porta ferramentas e o cabeçote móvel deslocam-se sobre as suas guias e fusos.

Barramento do torno

6.2. Cabeçote Fixo

Onde está montado a caixa de velocidades e a árvore principal.

O sistema permite estabelecer e fornecer o movimento de rotação

da árvore principal.

O número de rotações é estabelecido na caixa de

velocidades, podendo ser feito através de sistemas de engrenagens

ou correias e polias. Cabeçote fixo




A parte do topo ou cabeça da árvore principal possui um dispositivo de fixação das

peças (bucha). O formato cónico do furo nesta parte permite a utilização de um ponto.

Árvore principal com ponto.

Na bucha universal as castanhas são movimentadas simultaneamente pela acção da

chave introduzida em um dos furos existentes. Servem para fixar peças de seção circular ou

poligonais regulares.

Bucha universal

6.3. Cabeçote Móvel

É utilizado como encosto ou apoio para montagem entre pontos no torneamento de

peças compridas. Para furações é colocado no lugar do contraponto uma ferramenta.

No interior do corpo do cabeçote móvel mostrado há uma haste (mangote) que tem um

furo cónico para adaptar a contraponto. Com a alavanca de fixação do mangote aliviada, o

contraponto pode ser movimentada longitudinalmente pela acção de um volante manual.

O corpo do cabeçote móvel pode ser ajustado longitudinalmente ao longo do barramento

e depois é fixo nas guias do barramento.

Cabeçote móvel e detalhes




6.4. Carro Porta-Ferramenta

É composto por carro longitudinal, carro transversal, carro superior ou de espera e porta

ferramenta.

6.4.1 Carro Longitudinal

O carro possui uma sela que se movimenta ao longo do barramento.

Na frente da sela está localizado o avental que é atravessado pelo fuso.

Carro longitudinal

6.4.2 Carro Transversal

Pode ser movimentado transversalmente ao barramento. Sobre a sela do carro

longitudinal está montada a guia do carro transversal com o mecanismo de avanço do mesmo.

Carro transversal

Carro porta ferramenta: (a) Carro longitudinal, (b) carro transversal, (c) carro superior ou de espera,

(d) porta ferramenta.




6.4.3 Carro Superior ou Espera

Está montado sobre o carro transversal, possui uma base giratória graduada e uma guia de

espera que pode movimentar o porta-ferramenta e também permite o torneamento em ângulo.

Carro superior ou Espera

6.4.4 Porta-Ferramenta

È o local para fixar a ferramenta, através de um parafuso que

também fixa o porta ferramenta na espera

As manivelas de avanço transversal e do carro superior

possuem anéis graduados que indicam a profundidade de corte da

ferramenta, em fracções de milímetros permitindo avançar a

ferramenta na profundidade desejada em cada passe.

O suporte do carro superior possui um nónio sobre o qual pode girar.

Os movimentos: longitudinal (avanço) e transversal (profundidade),

podem ser produzidos manualmente através do volante do avental e da manivela

do carro transversal. Estes movimentos também podem ser automáticos.

6.5. Caixa de Avanços e Recâmbio

Também conhecida por caixa de engrenagem, é formada por carcaça, eixos e

engrenagens; serve para transmitir o movimento de avanço do recâmbio para a ferramenta.

O recâmbio é transmissão do movimento de rotação do cabeçote fixo para a caixa de

avanços.

Nónio

Porta-Ferramenta

Manivela da Espera

Nónio

Porta-Ferramentas

Caixa de Avanços Recâmbio




7. Acessórios do Torno

O torno tem vários tipos de acessórios que servem para auxiliar na execução de muitas

operações de torneamento:

7.1. Pontos e Contrapontos

Os pontos e contrapontos são cones duplos rectificados de aço temperado, num lado um

cone Morse, e do outro lado, um cone de 60º para apoiar, ao centro, a peça a ser torneada.

O contraponto é montado no mangote do cabeçote móvel e ponto no cabeçote fixo.

1. Ponta fixa: suporta a peça por meio dos furos de centro.

2. Ponta rotativa: reduz o atrito entre a peça e a ponta, pois gira suavemente.

3. Ponta rebaixada: facilita o completo facejamento do topo.

7.2. Placa de Arrasto

A placa de arrasto é um acessório que transmite o movimento de rotação do eixo

principal às peças que devem ser torneadas entre pontos. Tem o formato de disco, possui um

cone interior e uma rosca externa para fixação. As placas arrastadoras podem ser:

Tipos de placas de arrasto.

Em todas as placas usa-se o arrastador que é firmemente preso à peça, transmitindo-lhe

o movimento de rotação, funcionando como órgão intermediário.

Tipos de Pontos

1 2 3

Tipos de placas de arrasto

Arrastador de

haste direita

Arrastador de

haste curva




7.3. Luneta

A luneta é outro acessório usado para prender peças de grande comprimento e finas que,

sem esse tipo de suporte adicional, tornariam a maquinação inviável, por causa da vibração e

flexão da peça devido ao grande vão entre os pontos. A luneta pode ser fixa ou móvel.

A luneta fixa é presa no barramento e possui três castanhas reguláveis. A luneta móvel

geralmente possui duas castanhas. Ela apoia a peça durante todo o avanço da ferramenta, pois

está fixada no carro do torno.

.

7.4. Bucha Lisa

A bucha lisa fornece uma superfície plana para apoio de peças de formas irregulares. Ela

tem várias ranhuras que permitem a utilização de parafusos para fixar a obra. É aparafusada na

extremidade do cabeçote fixo, sendo usada para peças cujos centros não são alinhados com

outros tipos de suporte, para furar e alargar furos que devem ser colocados cuidadosamente.

Bucha lisa.

Luneta fixa Luneta Móvel




7.5. Buchas de Castanhas Independentes

É outro tipo de bucha comum. Pode ter 3 ou 4 castanhas ajustáveis, por meio de uma

chave, que acciona um parafuso sem-fim que comanda o deslocamento de castanha. Este tipo

de bucha permite fixar firmemente obras de qualquer forma e centrar com a precisão desejada

qualquer ponto da peça.

As castanhas podem ser retiradas e colocadas em posição inversa, permitindo centrar

pela parte interna as obras vazadas.

Buchas de castanhas independentes.

7.6. Bucha Universal

Neste tipo, as castanhas se movem simultaneamente pela acção da chave introduzida em

um dos furos existentes. Estas placas servem para fixar peças poligonais regulares ou de seção

circular.

Bucha universal.




7.8. Mandril

São pequenas buchas universais de três castanhas mais comummente conhecidas como

mandris, que são utilizadas para fixar brocas, alargadores, machos e peças

cilíndricas de pequeno diâmetro.

Mandril.

8. Cuidados com a Segurança

Extremo cuidado é necessário ao operar este tipo de máquina, pois por ter suas partes

giratórias, necessariamente expostas, pode provocar graves acidentes. Nunca devem ser

utilizadas luvas, correntes, anel, roupas com mangas compridas e folgadas por que podem ser

"arrastadas" pelos movimentos giratórios dos componentes. As castanhas necessariamente

devem ficar protegidas com anteparos, preferencialmente, transparentes, como Policarbonato, e

ter um sistema de segurança.




Bibliografia

http://avferrari.blog.uol.com.br/

http://mmborges.com/processos/USINAGEM/TORNEAMENTO.htm

http://www.tornoautomatico.com.br

http://www.gume.pt/buchas%20geral.htm

http://java.cimm.com.br/cimm/didacticMaterial/maquinação.html

http://pt.wikipedia.org/wiki/Torno_mec%C3%A2nico

http://www.lmp.ufsc.br/disciplinas/emc5240/Aula-10-U-2007-1-Forcas.pdf

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