O torneamento usa um torno para remover o material da parte externa de uma peça rotativa, enquanto o mandrilamento remove o material do interior de uma peça rotativa.#base
Torneamento é o processo de remoção de material do diâmetro externo de uma peça rotativa usando um torno.Os cortadores de ponta única cortam o metal da peça de trabalho em (idealmente) lascas curtas e afiadas que são fáceis de remover.
Um torno CNC com controle de velocidade de corte constante permite que o operador selecione a velocidade de corte e, em seguida, a máquina ajusta automaticamente as RPM à medida que a ferramenta de corte passa por diferentes diâmetros ao longo do contorno externo da peça de trabalho.Tornos modernos também estão disponíveis em configurações de torre única e torre dupla: as torres simples têm um eixo horizontal e vertical, e as torres duplas têm um par de eixos horizontais e verticais por torre.
As primeiras ferramentas de torneamento eram peças retangulares sólidas feitas de aço rápido com ângulos de inclinação e folga em uma das extremidades.Quando uma ferramenta fica cega, o serralheiro a afia em uma esmerilhadeira para uso repetido.As ferramentas HSS ainda são comuns em tornos mais antigos, mas as ferramentas de metal duro se tornaram mais populares, especialmente na forma de ponta única soldada.O metal duro tem melhor resistência ao desgaste e dureza, o que aumenta a produtividade e a vida útil da ferramenta, mas é mais caro e requer experiência para reafiar.
O torneamento é uma combinação de movimento linear (ferramenta) e rotativo (peça).Portanto, a velocidade de corte é definida como uma distância de rotação (escrita como sfm – pé superficial por minuto – ou smm – metro quadrado por minuto – o movimento de um ponto na superfície da peça em um minuto).A taxa de avanço (expressa em polegadas ou milímetros por revolução) é a distância linear que a ferramenta percorre ao longo ou através da superfície da peça de trabalho.Às vezes, o avanço também é expresso como a distância linear (pol/min ou mm/min) que uma ferramenta percorre em um minuto.
Os requisitos de taxa de alimentação variam dependendo da finalidade da operação.Por exemplo, no desbaste, avanços elevados costumam ser melhores para maximizar as taxas de remoção de metal, mas são necessárias alta rigidez da peça e potência da máquina.Ao mesmo tempo, o torneamento de acabamento pode diminuir a velocidade de avanço para atingir a rugosidade da superfície especificada no desenho da peça.
A eficácia de uma ferramenta de corte depende muito do ângulo da ferramenta em relação à peça.Os termos definidos nesta seção aplicam-se a pastilhas de corte e folga e também a ferramentas de ponta única soldadas.
O ângulo de inclinação superior (também conhecido como ângulo de inclinação posterior) é o ângulo formado entre o ângulo da pastilha e uma linha perpendicular à peça de trabalho quando vista lateralmente, frontal e traseira da ferramenta.O ângulo de inclinação superior é positivo quando o ângulo de inclinação superior é inclinado do ponto de corte para a haste;neutro quando a linha no topo da pastilha é paralela ao topo da haste;e neutro quando é inclinado para cima a partir do ponto de corte.for mais alto que o porta-ferramenta, o ângulo de inclinação superior é negativo..Lâminas e cabos também são divididos em ângulos positivos e negativos.As pastilhas positivamente inclinadas possuem lados chanfrados e fixam suportes com ângulos de saída positivos e laterais.As pastilhas negativas são quadradas em relação ao topo da lâmina e ajustam-se aos cabos com ângulos de inclinação superiores e laterais negativos.O ângulo de saída superior é único porque depende da geometria da pastilha: quebra-cavacos retificados positivamente ou formados podem alterar o ângulo de saída superior efetivo de negativo para positivo.Os ângulos de inclinação superiores também tendem a ser maiores para materiais de peças mais macios e dúcteis que exigem grandes ângulos de cisalhamento positivos, enquanto materiais mais duros e rígidos são melhor cortados com geometria neutra ou negativa.
O ângulo de inclinação lateral formado entre a face final da lâmina e uma linha perpendicular à peça de trabalho, vista da face final.Esses ângulos são positivos quando estão afastados da aresta de corte, neutros quando são perpendiculares à aresta de corte e negativos quando estão inclinados para cima.A espessura possível da ferramenta depende do ângulo de saída lateral, ângulos menores permitem o uso de ferramentas mais grossas que aumentam a resistência, mas exigem forças de corte maiores.Ângulos maiores produzem cavacos mais finos e menores requisitos de força de corte, mas além do ângulo máximo recomendado, a aresta de corte enfraquece e a transferência de calor é reduzida.
O chanfro de corte final é formado entre a borda cortante da lâmina na extremidade da ferramenta e uma linha perpendicular à parte traseira do cabo.Este ângulo define a distância entre a ferramenta de corte e a superfície acabada da peça.
O relevo final está localizado abaixo da aresta de corte final e é formado entre a face final da pastilha e uma linha perpendicular à base da haste.A saliência da ponta permite tornar o ângulo de relevo (formado pela extremidade da haste e a linha perpendicular à raiz da haste) maior que o ângulo de relevo.
O ângulo de folga lateral descreve o ângulo sob a aresta de corte lateral.É formado pelas laterais da lâmina e por uma linha perpendicular à base do cabo.Assim como no ressalto final, o balanço permite que o relevo lateral (formado pela lateral do cabo e a linha perpendicular à base do cabo) seja maior que o relevo.
O ângulo de avanço (também conhecido como ângulo da aresta de corte lateral ou ângulo de avanço) é formado entre a aresta de corte lateral da pastilha e a lateral do suporte.Este ângulo guia a ferramenta para dentro da peça e, à medida que aumenta, um cavaco mais largo e mais fino é produzido.A geometria e a condição do material da peça são fatores importantes na seleção do ângulo de ataque da ferramenta de corte.Por exemplo, ferramentas com ângulo de hélice acentuado podem fornecer desempenho significativo ao cortar superfícies sinterizadas, descontínuas ou endurecidas sem causar impacto severo na aresta da ferramenta de corte.Os operadores devem equilibrar esse benefício com o aumento da deflexão e da vibração das peças, já que grandes ângulos de elevação criam grandes forças radiais.As ferramentas de torneamento com passo zero fornecem uma largura de cavaco igual à profundidade de corte em operações de torneamento, enquanto as ferramentas de corte com um ângulo de engate permitem que a profundidade efetiva de corte e a largura do cavaco correspondente excedam a profundidade real de corte na peça de trabalho.A maioria das operações de torneamento pode ser realizada de forma eficaz com uma faixa de ângulo de aproximação de 10 a 30 graus (o sistema métrico inverte o ângulo de 90 graus para o oposto, tornando a faixa de ângulo de aproximação ideal de 80 a 60 graus).
Tanto a ponta quanto as laterais devem ter relevo e relevo suficientes para permitir a entrada da ferramenta no corte.Se não houver folga, nenhum cavaco se formará, mas se não houver folga suficiente, a ferramenta irá esfregar e gerar calor.Ferramentas de torneamento de ponto único também requerem relevo frontal e lateral para entrar no corte.
Ao girar, a peça é submetida a forças de corte tangenciais, radiais e axiais.A maior influência no consumo de energia é exercida pelas forças tangenciais;forças axiais (avanços) pressionam a peça no sentido longitudinal;e forças radiais (profundidade de corte) tendem a separar a peça de trabalho e o porta-ferramenta.“Força de corte” é a soma dessas três forças.Para ângulo de elevação zero, eles estão na proporção de 4:2:1 (tangencial:axial:radial).À medida que o ângulo de ataque aumenta, a força axial diminui e a força de corte radial aumenta.
O tipo de haste, o raio do canto e o formato da pastilha também têm um grande impacto no potencial comprimento máximo efetivo da aresta de corte de uma pastilha de torneamento.Certas combinações de raio da pastilha e suporte podem exigir compensação dimensional para aproveitar ao máximo a aresta de corte.
A qualidade da superfície em operações de torneamento depende da rigidez da ferramenta, da máquina e da peça.Uma vez estabelecida a rigidez, a relação entre o avanço da máquina (pol/rot ou mm/rot) e o perfil da pastilha ou da ponta da ferramenta pode ser usada para determinar a qualidade da superfície da peça de trabalho.O perfil do nariz é expresso em termos de raio: até certo ponto, um raio maior significa um melhor acabamento superficial, mas um raio muito grande pode causar vibração.Para operações de usinagem que exigem raio inferior ao ideal, a taxa de avanço pode precisar ser reduzida para atingir o resultado desejado.
Uma vez atingido o nível de potência necessário, a produtividade aumenta com a profundidade de corte, avanço e velocidade.
A profundidade de corte é mais fácil de aumentar, mas melhorias só são possíveis com material e forças suficientes.Dobrar a profundidade de corte aumenta a produtividade sem aumentar a temperatura de corte, a resistência à tração ou a força de corte por polegada cúbica ou centímetro (também conhecida como força de corte específica).Isto duplica a potência necessária, mas a vida útil da ferramenta não é reduzida se a ferramenta atender aos requisitos de força de corte tangencial.
Alterar a taxa de alimentação também é relativamente fácil.Dobrar a taxa de avanço duplica a espessura do cavaco e aumenta (mas não duplica) as forças de corte tangenciais, a temperatura de corte e a potência necessária.Esta alteração reduz a vida útil da ferramenta, mas não pela metade.A força de corte específica (força de corte relacionada à quantidade de material removido) também diminui com o aumento da taxa de avanço.À medida que a taxa de avanço aumenta, a força extra que atua na aresta de corte pode causar a formação de ondulações na superfície de saída superior da pastilha devido ao aumento do calor e do atrito gerados durante o corte.Os operadores devem monitorar cuidadosamente esta variável para evitar uma falha catastrófica onde os cavacos se tornem mais fortes que a lâmina.
Não é aconselhável aumentar a velocidade de corte em comparação com alterar a profundidade de corte e a taxa de avanço.O aumento da velocidade levou a um aumento significativo na temperatura de corte e a uma diminuição no cisalhamento e nas forças específicas de corte.Duplicar a velocidade de corte requer potência extra e reduz a vida útil da ferramenta em mais da metade.A carga real no ancinho superior pode ser reduzida, mas temperaturas de corte mais altas ainda causam crateras.
O desgaste da pastilha é um indicador comum do sucesso ou fracasso de qualquer operação de torneamento.Outros indicadores comuns incluem cavacos inaceitáveis e problemas com a peça ou máquina.Como regra geral, o operador deve indexar a pastilha para desgaste de flanco de 0,030 pol. (0,77 mm).Para operações de acabamento, o operador deve indexar em distâncias de 0,015 pol. (0,38 mm) ou menos.
Os porta-pastilhas intercambiáveis fixados mecanicamente atendem a nove padrões de sistemas de reconhecimento ISO e ANSI.
A primeira letra do sistema indica o método de fixação da tela.Predominam quatro tipos comuns, mas cada tipo contém diversas variações.
As pastilhas Tipo C usam um grampo superior para pastilhas que não possuem furo central.O sistema depende inteiramente do atrito e é mais adequado para uso com pastilhas positivas em aplicações de torneamento e mandrilamento de serviços médios a leves.
As pastilhas M seguram a almofada protetora da cavidade da pastilha com uma trava de came que pressiona a pastilha contra a parede da cavidade.O grampo superior segura a parte traseira da pastilha e evita que ela se levante quando a carga de corte é aplicada à ponta da pastilha.As pastilhas M são especialmente adequadas para pastilhas negativas de furo central em torneamento médio a pesado.
As pastilhas tipo S usam parafusos Torx ou Allen simples, mas requerem escareamento ou escareamento.Os parafusos podem emperrar em altas temperaturas, portanto este sistema é mais adequado para operações leves a moderadas de torneamento e mandrilamento.
As pastilhas P atendem ao padrão ISO para facas de torneamento.A inserção é pressionada contra a parede do bolsão por uma alavanca giratória, que se inclina quando o parafuso de ajuste é colocado.Essas pastilhas são mais adequadas para pastilhas com inclinação negativa e furos em aplicações de torneamento médio a pesado, mas não interferem na elevação da pastilha durante o corte.
A segunda parte usa letras para indicar o formato da lâmina.A terceira parte usa letras para indicar combinações de hastes retas ou deslocadas e ângulos de hélice.
A quarta letra indica o ângulo frontal do cabo ou o ângulo posterior da lâmina.Para um ângulo de inclinação, P é um ângulo de inclinação positivo quando a soma do ângulo de folga final e do ângulo de cunha é menor que 90 graus;N é um ângulo de inclinação negativo quando a soma desses ângulos é maior que 90 graus;O é o ângulo de inclinação neutro, cuja soma é exatamente 90 graus.O ângulo de incidência exato é indicado por uma das várias letras.
A quinta é a letra que denota a mão com a ferramenta.R indica que é uma ferramenta para destros que corta da direita para a esquerda, enquanto L corresponde a uma ferramenta para canhotos que corta da esquerda para a direita.As ferramentas N são neutras e podem cortar em qualquer direção.
As partes 6 e 7 descrevem as diferenças entre os sistemas de medição imperial e métrico.No sistema imperial, essas seções correspondem a números de dois dígitos que indicam a seção do colchete.Para hastes quadradas, o número é a soma de um décimo sexto da largura e da altura (5/8 polegada é a transição de “0x” para “xx”), enquanto para hastes retangulares, o primeiro número é usado para representar oito de a largura.quarto, o segundo dígito representa um quarto da altura.Existem algumas exceções a este sistema, como a alça de 1¼” x 1½”, que usa a designação 91. O sistema métrico usa dois números para altura e largura.(em que ordem.) Assim, uma lâmina retangular de 15 mm de altura e 5 mm de largura teria o número 1505.
As seções VIII e IX também diferem entre unidades imperiais e métricas.No sistema imperial, a seção 8 trata das dimensões da pastilha e a seção 9 trata da face e do comprimento da ferramenta.O tamanho da lâmina é determinado pelo tamanho do círculo inscrito, em incrementos de um oitavo de polegada.Os comprimentos das extremidades e das ferramentas são indicados por letras: AG para tamanhos de ferramentas posteriores e finais aceitáveis, e MU (sem O ou Q) para tamanhos de ferramentas frontais e finais aceitáveis.No sistema métrico, a parte 8 refere-se ao comprimento da ferramenta e a parte 9 refere-se ao tamanho da lâmina.O comprimento da ferramenta é indicado por letras, enquanto que para tamanhos de pastilhas retangulares e paralelogramos, números são usados para indicar o comprimento da aresta de corte mais longa em milímetros, ignorando decimais e dígitos únicos precedidos por zeros.Outras formas usam comprimentos laterais em milímetros (o diâmetro de uma lâmina redonda) e também ignoram decimais e prefixam dígitos únicos com zeros.
O sistema métrico utiliza a décima e última seção, que inclui posições para suportes qualificados com tolerâncias de ±0,08 mm para traseira e extremidade (Q), dianteira e traseira (F) e traseira, dianteira e extremidade (B).
Os instrumentos de ponto único estão disponíveis em uma variedade de estilos, tamanhos e materiais.Fresas sólidas de ponta única podem ser feitas de aço rápido, aço carbono, liga de cobalto ou metal duro.No entanto, à medida que a indústria mudou para ferramentas de torneamento com pontas soldadas, o custo destas ferramentas tornou-as quase irrelevantes.
As ferramentas com ponta soldada usam um corpo de material barato e uma ponta ou peça bruta de material de corte mais caro soldada na ponta de corte.Os materiais da ponta incluem aço rápido, metal duro e nitreto cúbico de boro.Essas ferramentas estão disponíveis nos tamanhos A a G, e os estilos de deslocamento A, B, E, F e G podem ser usados como ferramentas de corte direita ou esquerda.Para hastes quadradas, o número após a letra indica a altura ou largura da faca em dezesseis décimos de polegada.Para facas de haste quadrada, o primeiro número é a soma da largura da haste em um oitavo de polegada e o segundo número é a soma da altura da haste em um quarto de polegada.
O raio da ponta das ferramentas com ponta soldada depende do tamanho da haste e o operador deve garantir que o tamanho da ferramenta seja adequado aos requisitos de acabamento.
A mandrilamento é usada principalmente para acabamento de grandes furos ocos em peças fundidas ou furos em peças forjadas.A maioria das ferramentas é semelhante às ferramentas tradicionais de torneamento externo, mas o ângulo de corte é particularmente importante devido a problemas de evacuação de cavacos.
A rigidez também é crítica para um desempenho enfadonho.O diâmetro do furo e a necessidade de folga adicional afetam diretamente o tamanho máximo da barra de mandrilar.O balanço real da barra de mandrilar de aço é quatro vezes o diâmetro da haste.Exceder este limite pode afetar a taxa de remoção de metal devido à perda de rigidez e aumento da chance de vibração.
O diâmetro, o módulo de elasticidade do material, o comprimento e a carga na viga afetam a rigidez e a deflexão, tendo o diâmetro a maior influência, seguido pelo comprimento.Aumentar o diâmetro da haste ou encurtar o comprimento aumentará bastante a rigidez.
O módulo de elasticidade depende do material utilizado e não muda com o tratamento térmico.O aço é menos estável a 30.000.000 psi, os metais pesados são estáveis a 45.000.000 psi e os carbonetos são estáveis a 90.000.000 psi.
No entanto, esses números são altos em termos de estabilidade e as barras de mandrilar com haste de aço proporcionam desempenho satisfatório para a maioria das aplicações com relação L/D de até 4:1.As barras de mandrilar com haste de carboneto de tungstênio apresentam bom desempenho em uma relação L/D de 6:1.
As forças de corte radiais e axiais durante o mandrilamento dependem do ângulo de inclinação.Aumentar a força de impulso em um pequeno ângulo de elevação é especialmente útil para reduzir a vibração.À medida que o ângulo de ataque aumenta, a força radial aumenta e a força perpendicular à direção de corte também aumenta, resultando em vibração.
O ângulo de elevação recomendado para controle de vibração do furo é de 0° a 15° (Imperial. O ângulo de elevação métrico é de 90° a 75°).Quando o ângulo de ataque é de 15 graus, a força de corte radial é quase duas vezes maior do que quando o ângulo de ataque é de 0 graus.
Para a maioria das operações de mandrilamento, as ferramentas de corte positivamente inclinadas são preferidas porque reduzem as forças de corte.Porém, as ferramentas positivas possuem um ângulo de incidência menor, portanto o operador deve estar atento à possibilidade de contato entre a ferramenta e a peça.Garantir folga suficiente é especialmente importante ao perfurar furos de pequeno diâmetro.
As forças radiais e tangenciais no mandrilamento aumentam à medida que o raio da ponta aumenta, mas essas forças também são afetadas pelo ângulo de ataque.A profundidade de corte durante o mandrilamento pode alterar esta relação: se a profundidade de corte for maior ou igual ao raio do canto, o ângulo de ataque determina a força radial.Se a profundidade de corte for menor que o raio do canto, a própria profundidade de corte aumenta a força radial.Este problema torna ainda mais importante que os operadores utilizem um raio de ponta menor que a profundidade de corte.
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Horário da postagem: 04/09/2023