09 Aula Mandriladoras il4r

MANDRILADORAS 1

MANDRILADORAS

INTRODUÇÃO “Seja humilde, pois até o Sol com toda sua grandeza se põe, e deixa a Lua brilhar.”- Bob Marley

2

INTRODUÇÃO MANDRILAMENTO É um processo mecânico de usinagem de superfícies de revolução, com o auxílio de uma ou mais ferramentas de corte. Nessa operação, a ferramenta de corte é fixada a uma barra de mandrilar em um certo ângulo, determinado pela operação a ser realizada.

3

INTRODUÇÃO

mandril

4

INTRODUÇÃO

5

MANDRILADORAS

TIPOS DE MANDRILAMENTO 6

TIPOS DE MANDRILAMENTO Dependendo do trabalho, o mandrilamento, também conhecido como mandrilagem ou broqueamento, pode ser:

Cilíndrico Cônico Radial Esférico. Pelo mandrilamento pode-se conseguir superfícies cilíndricas ou cônicas, internas, em espaços normalmente difíceis de serem atingidos, com eixos perfeitamente paralelos entre si. 7

2.1. CILÍNDRICO Processo em que a superfície usinada é cilíndrica e o seu eixo de rotação coincide com o eixo em torno do qual a ferramenta gira.

8

2.1. CILÍNDRICO

9

mandrilamento cilíndrico

2.2. CÔNICO Processo em que a superfície usinada é cônica e seu eixo de rotação coincide com o eixo em torno do qual a ferramenta gira.

10

2.2. CÔNICO

11

mandrilamento cônico

2.3. RADIAL Processo em que a superfície usinada é plana e perpendicular ao eixo em torno do qual gira a ferramenta.

12

2.3. RADIAL

13

mandrilamento radial

2.4. ESFÉRICO Processo em que a superfície usinada é esférica e o eixo de rotação coincide com o eixo em torno do qual a ferramenta gira.

14

2. 4. ESFÉRICO

15

mandrilamento esférico

MANDRILADORAS

A MÁQUINA 16

A MÁQUINA As mandriladoras são máquinas especiais que permitem a adaptação de diferentes tipos de ferramentas. Com o acoplamento de órios apropriados, a mandriladora, além do mandrilamento, pode ser utilizada para furar, fresar, rosquear etc., tornando-se, nesses casos, uma máquina universal. Dependendo da posição do eixo-árvore, as mandriladoras podem ser horizontais ou verticais

17

A MÁQUINA

mandriladora universal vertical

mandriladora universal horizontal 18

MANDRILADORAS

ELEMENTOS BÁSICOS DE UMA MANDRILADORAS 19

ELEMENTOS BÁSICOS DE UMA MANDRILADORAS

(A) Base e barramento para o movimento do carro. (B) Coluna do cabeçote. (C) Cabeçote porta mandril e anexos cinemáticos. (D) Coluna da luneta. (E) Luneta. (F) Carro com a mesa giratória.

20

4.1. BASE E BARRAMENTO PARA O MOVIMENTO DO CARRO É essencial para garantir que as medidas sejam impostas as peças. É composto de trilhos paralelos que sustenta o carro com a mesa giratória 21

4.2. COLUNA DO CABEÇOTE É fixado na base da mandriladora e leva as guias para o corrimento do cabeçote.

22

4.3. CABEÇOTE PORTA MANDRIL E ANEXOS CINEMÁTICOS É uma das partes essenciais da mandriladora e se compõe de: a caixa, o berço, a placa giratória com o mandril e os comandos. A placa tem a finalidade de poder executar faceamentos perfeitamente normais ao eixo de rotação. O mandril central apresenta em sua extremidade um furo cônico, no qual podem ser acopladas várias ferramentas como brocas, alargadores e fresas. 23

4.3. CABEÇOTE PORTA MANDRIL E ANEXOS CINEMÁTICOS

24

Placa porta-utensílios

4.4. COLUNA DA LUNETA Alinha-se sobre as mesmas guias da base que serve para o carro; possui duas guias verticais para a movimentação da luneta

25

4.5. LUNETA É presa às guias verticais de sua base, onde pode deslocar-se quando acionada pelo fuso; o ajuste da altura pode ser feito à mão ou automaticamente, junto com o cabeçote.

26

4.6. CARRO COM A MESA GIRATÓRIA Desloca-se sobre o barramento da base; além do movimento longitudinal, o carro também anda transversalmente sobre um trenó secundário. Mesa giratória: Em máquinas como essas usinam-se grandes carcaças de caixas de engrenagens e estruturas de máquinas. Uma peça com forma prismática pode ser usinada em todas as suas quatro faces verticais porque a mandriladora tem uma mesa giratória que possibilita a usinagem em todos os lados 27

MANDRILADORAS

OUTRAS OPERAÇÕES REALIZADAS PELA MANDRILADORA 28

5.1. FRESAGEM REALIZADA COM A MANDRILADORA Operação de fresagem frontal realizada por uma mandriladora

29

5.2. ROSQUEAMENTO REALIZADO COM A MANDRILADORA Operações de rosqueamento interno e externo realizados por uma mandriladora

30

5.3. ALGUMAS OPERAÇÕES REALIZADAS PELA MANDRILADORA Com máquinas de simples translação axial: a) Furação; b) Alargamento com broca de correção;

c) Mandrilamento com uma só lâmina angular; d) Desbaste e acabamento com duas lâminas sucessivas; e) Mandrilamento com alargador; f) Mandrilamento com uma lâmina.

31

5.3. ALGUMAS OPERAÇÕES REALIZADAS PELA MANDRILADORA

32

5.3. ALGUMAS OPERAÇÕES REALIZADAS PELA MANDRILADORA Com máquinas de simples translação combinada: g) Faceamento e torneamento de ajuste; h) Perfis internos; I) Furo cilíndrico e faceamento; j) Torneamento de duas superfícies com diâmetros diferentes; k) Mandrilamento cônico; l) Mandrilamento esférico.

33

5.3. ALGUMAS OPERAÇÕES REALIZADAS PELA MANDRILADORA

34

MANDRILADORAS

FERRAMENTAS PARA MANDRILAR 35

FERRAMENTAS PARA MANDRILAR Consiste em um e básico, um adaptador e uma unidade de corte na forma de cápsula ou unidade de mandrilamento de precisão. Uma cabeça para mandrilamento de precisão é montada em uma barra de mandrilamento que é ajustável radialmente e um alargador consiste em uma haste de ferramenta com uma cabeça de o fino com lâminas soldadas. As ferramentas são ajustáveis radialmente dentro de uma faixa específica de diâmetros.

36

FERRAMENTAS PARA MANDRILAR As ferramentas para mandrilar são selecionadas em função das dimensões (comprimento e diâmetro) e características das operações a serem realizadas. Elas têm pequenas dimensões porque, geralmente, trabalham no interior de furos previamente executados por brocas. São feitas de aço rápido ou carboneto metálico e montadas em uma barra de mandrilar. A barra de mandrilar deve ser rígida, cilíndrica e sem defeito de retilineidade. Deve ser bem montada no eixo-árvore, evitando com isso possíveis desvios e vibrações durante o uso. 37

6.1. ESCAREADORES E REBAIXADORES Usados nos trabalhos de alojamento executados por brocas comuns.

de

furos

previamente

38

Escareadores

6.1. ESCAREADORES E REBAIXADORES Usados nos trabalhos de alojamento executados por brocas comuns.

de

furos

previamente

39

Rebaixador

6.2. ALARGADORES CÔNICOS Usados para alargar superfícies cônicas internas; esses alargadores podem ser de desbaste ou acabamento

40

Alargadores cônicos

6.3. ALARGADORES FIXOS Usados para calibrar furos.

41

Alargador fixo

6.4. LÂMINAS DE CORTE DUPLO Usada para fazer rebaixos internos de furos

42

Lâminas de corte duplo

6.4. HASTES COM PASTILHAS SOLDADAS DE CORTE SIMPLES Usada para desbastar

43

Hastes com pastilhas soldadas

6.4. BROCAS HELICOIDAIS DE CORRECÇÃO Usadas para corrigir deformações, como ovalização, conicidade e rectilineidade, e na operação de pré-alargamento de furos com até 100mm

44

Broca helicoidal de correcção

MANDRILADORAS

SELEÇÃO DE FERRAMENTAS PARA O MANDRILAMENTO 45

SELEÇÃO DE FERRAMENTAS PARA O MANDRILAMENTO As ferramentas de mandrilar são de extrema importância a produtividade de um processo. Uma vez que o mandrilamento é um processo freqüentemente empregado na usinagem final de peças, que já adquiriram um elevado valor através de horas de usinagem prévia, a produção de refugos neste estágio é altamente indesejável. Portanto é muito importante o que deve ser considerado ao se escolher o tipo de ferramenta para uma operação de mandrilamento.

Deve-se ter em mente os seguintes aspectos: 46

SELEÇÃO DE FERRAMENTAS PARA O MANDRILAMENTO 1. Definir o tipo de operação: Identificar o tipo de operação e as características relacionadas com o furo a ser usinado, limitações, material e máquina. 2. Selecione um sistema de mandrilamento: Encontrar um sistema que atenda aos requisitos da operação – desbaste ou acabamento e também as condições. 3. Definição do diâmetro de mandrilamento e os requisitos de furo: Selecionar uma ferramenta que abranja a faixa de diâmetro, acabamento superficial e tolerâncias da operação. 47

SELEÇÃO DE FERRAMENTAS PARA O MANDRILAMENTO 4. Escolha o ângulo de posição: Com base no ângulo de posição selecionado, escolha o tipo de unidade de corte apropriado. Isso também indicara o tipo de pastilha mais apropriado. 5. Seleção do adaptador: Escolha com base principalmente, no tamanho do acoplamento e na profundidade de mandrilamento. 6. Seleção das pastilhas para a ferramenta: Determinação com base nas recomendações de estilo e tamanho; e no tipo de material da peça e nas condições de usinagem.

48

MANDRILADORAS

TIPOS DE OPERAÇÕES DE FERRAMENTA NO MANDRILAMENTO 49

TIPOS DE OPERAÇÕES DE FERRAMENTA NO MANDRILAMENTO Cortes de aresta única: É aplicado em operações de acabamento e para desbaste e acabamento em materiais em que o controle de cavacos é exigente. Uma ferramenta de mandrilamento com aresta única também pode ser uma solução quando a potencia da maquina for um fator limitante. Cortes multi-aresta: Envolve duas ou três arestas. É empregado para operações de acabamento em que a taxa de remoção de metal é a principal prioridade. Pode-se manter altos níveis de produtividade com duas ou três pastilhas, ajustadas na mesma altura axial, cada uma usinando no avanço por dente recomendado, resultando em um alto avanço por rotação em todo o furo. 50

TIPOS DE OPERAÇÕES DE FERRAMENTA NO MANDRILAMENTO Mandrilamento escalonado: É executado no desbaste por uma ferramenta de mandrilamento que possua pastilhas ajustadas a diferentes alturas e diâmetros axiais. Isso melhora o controle de cavacos em materiais exigentes com diferentes profundidades de corte de até 1.0 ou 1.5 vez o comprimento da aresta de corte. Alargamento: É uma operação de acabamento leve, executada com uma ferramenta multi-aresta que permite furos de alta precisão. Acabamento superficial muito bom e tolerâncias dimensionais muito estreitas são obtidas com altas taxas de penetração.

51

MANDRILADORAS

SISTEMA MODULAR

52

SISTEMA MODULAR As paradas de máquina para troca de ferramentas representam tempo ocioso que reflete nos custos de produção. Um novo conceito em ferramentas de mandrilamento é utilizado na indústria, em que um sistema modular de ferramental permite reduzir o tempo gasto nas trocas de ferramentas, mantendo a exatidão no trabalho. O sistema modular possibilita dispor de um conjunto de ferramentas com partes modulares intercambiáveis.

53

SISTEMA MODULAR O único componente específico de máquina em todo esse arranjo é o adaptador de fuso. Para operar com esse sistema, reúnem-se blocos elementares de dispositivos, como extensões, reduções, diferentes cabeçotes de mandrilar e órios. Quando um sistema modular é bem desenvolvido, ele possibilita solução mais rápida para praticamente todos os problemas de mandrilamento.

54

Adaptadores básicos de fusos

SISTEMA MODULAR Adaptadores intermediários

Barras Barras adaptadoras adaptadora s

Φ 15-250 mm

Φ 25-250 mm

55 Φ 250-550 mm

MANEIRAS DE CONTROLAR VIBRAÇÕES NO MANDRILAMENTO Outro aspecto muito importante durante o mandrilamento é o controle de vibrações que pode ser obtido com sucesso seguindo os seguintes tópicos: Uso do maior diâmetro de ferramenta; Uso do menor balanço de ferramenta; Uso de hastes/reduções cônicas; Uso de ferramentas anti-vibratórias; 56

MANEIRAS DE CONTROLAR VIBRAÇÕES NO MANDRILAMENTO Outro aspecto muito importante durante o mandrilamento é o controle de vibrações que pode ser obtido com sucesso seguindo os seguintes tópicos: Verificação do fuso da máquina, o batimento, o desgaste, a força de fixação etc; Verificar se todas as unidades no conjunto da ferramenta estão montadas corretamente e com o torque certo; Redução da velocidade; Redução ou o aumento do avanço;

57

MANEIRAS DE CONTROLAR VIBRAÇÕES NO MANDRILAMENTO Outro aspecto muito importante durante o mandrilamento é o controle de vibrações que pode ser obtido com sucesso seguindo os seguintes tópicos: Aumento da profundidade de corte (acabamento); Raio de ponta menor; Pastilhas com aresta de corte mais viva; Uso do ângulo de posição de 90° (desbaste); Verificação da fixação da peça.

58

MANDRILADORAS

CONSIDERAÇÕES FINAIS 59

CONSIDERAÇÕES FINAIS A mandriladora é muito usada em indústrias de grande porte, onde a mesa da máquina pode chegar aos 6 metros de comprimentos em não raros casos podendo ser até maior do que isso. Este fato não impede que para produções de peças menores seu uso não seja solicitado, ao contrário, a mandriladora é muito explorada para trabalhos em superfícies cilíndricas e quando se deseja trabalhos com furos, sendo estes dos mais variados portes. A mandriladora é uma máquina muito versátil capaz de realizar serviços de desbaste que são inviáveis ou até mesmo impossíveis de se usinar por outro tipo de máquina operatriz. 60

Questionário: 1. Quais os tipos de Mandrilagem existente? 2. Indique as operações possíveis de serem feitas no processo de Mandrilagem. a) De acordo com o eixo-árvore, que tipos de Mandriladoras existem? 3. Indique os elementos básicos de uma Mandriladora. Faça uma explanação sobre três deles. 4. Como são selecionados as ferramentas para mandrilar e indique as suas principais características. a) Indique o nome de ferramentas de corte usadas no processo de Mandrilagem. b) Quais os aspectos a ter em conta na selecção das ferramentas de corte? c) Em que consiste o Sistema Modular de uso de ferramentas de corte na Mandrilagem? 5. Como evitar as vibrações no processo de Mandrilamento? Indique pelo menos 5 procedimentos.

61

62

Bibliografias •

ABREU FILHO, Carlos. Tornearia Mecânica – Notas de Aula, Belém, 2007.

•

AGOSTINHO, Oswaldo Luis. VILELLa, Ronaldo Castro (In Memoriam), BUTTON, Sérgio Tonini. Processos de Fabricação e Planejamento de Processos. Universidade Estadual de Campinas - Faculdade de Engenharia Mecânica - Departamento de Engenharia de Fabricação Departamento de Engenharia de Materiais. Campinas, SP. 2004

•

BRAGA, Paulo Sérgio Teles, M - Programa de Certificação de Pessoal de Manutenção – Mecânica Processos de Fabricação, SENAI/CST, Vitória, ES. 1999.

•

COSTA, Éder Silva & SANTOS, Denis Júnio. Processos 63 de Usinagem. CEFET-MG. Divinópolis, MG. março de 2006

Bibliografias •

DINIZ, A. E., Tecnologia da Usinagem dos Materiais. 3 ed. São Paulo: Artliber Editora, 2003.

•

FERRARESI, Dino. Fundamentos da Usinagem dos Metais. Editora Edgard Blücher LTDA. São Paulo, SP, 1977

•

INMETRO. SISTEMA Internacional de Unidades – SI (tradução da 7ª edição do original francês “Le Système International d’Unités”, elaborada pelo Bureau International des Poids et Mesures - BIPM). 8ª edição Rio de Janeiro, 2003. 116 p.

•

INMETRO. Vocabulário Internacional de Termos Fundamentais e Gerais de Metrologia – VIM – Portaria Inmetro 029 de 1995. 3ª edição, Rio de Janeiro, 2003. 75p. 64 reimpressão.

•

Bibliografias •

PALMA, Flávio. Máquinas e Ferramentas. Apostila, SENAI-SC, Blumenau, 2005.

•

SECCO, Adriano Ruiz; VIEIRA, Edmur & GORDO, Nívia. Módulos Instrumentais – Metrologia. Telecurso 2000. São Paulo, SP, 2007

•

VAN VLACK, L. H., Princípios da Ciência e Tecnologia dos Materiais. Tradução Edson Carneiro. Rio de Janeiro: Elsevier, 1970 – 4ª reimpressão.

65