Como conseguir a conicidade perfeita ao maquinar um círculo exterior num torno? Este artigo analisa as técnicas precisas necessárias para controlar o ângulo de conicidade com exatidão. Desde ajustes manuais a métodos automáticos, descobrirá os procedimentos passo a passo para garantir uma elevada precisão e cumprir as especificações exactas. Saiba como otimizar o seu processo de maquinagem, reduzir os erros e melhorar a qualidade das suas peças.
Os cones são amplamente utilizados na combinação e montagem mecânica. Quando um projetista especifica o tamanho do cone de um furo interior e requer a maquinação de um cone exterior para o fazer corresponder, a tarefa pode revelar-se um desafio para os operadores, uma vez que o cone exterior é difícil de controlar e medir.
Na Panzhihua Iron and Steel Co., Ltd., a área principal da fábrica está equipada com equipamento de maquinação C6120 e CA6140. Ao tornear um cone com uma pequena placa deslizante, a precisão mínima de deflexão do torno é de 1 grau, o que torna difícil cumprir os requisitos de alta precisão para a maquinação do cone exterior.
Para cumprir os requisitos de correspondência, são utilizados outros instrumentos de medição para controlar a conicidade do cone através de um método de medição relativa.
As peças apresentadas na Fig. 1 são compostas principalmente por um cone e uma rosca.
Fig. 1 partes
As dimensões do cone estão representadas na Figura 2, consistindo essencialmente em
Fig. 2 Dimensões principais da peça cónica
Ao rodar um cone, o ângulo de rotação da placa deslizante mais pequena é α/2, como se mostra na Figura 3.
Fig. 3 Diagrama esquemático do ângulo de rotação de uma pequena placa deslizante
O ângulo de rotação da placa deslizante mais pequena, α/2, pode ser calculado utilizando a relação da função trigonométrica: tan(α/2) = (D - d)/(2L) = (40 - 20)/(2 x 50) = 0,2, resultando em α/2 = 11°20′.
O ângulo de rotação da placa deslizante mais pequena é de 11°20′, e o seu ângulo de rotação está dividido em incrementos de 1°, sem qualquer subdivisão em 20′. A medição do ângulo com uma régua angular universal é um processo moroso e trabalhoso, e resulta também num ângulo cónico impreciso. Isto conduz a uma baixa precisão da peça de trabalho, dificultando o cumprimento dos requisitos de correspondência.
Para resolver esta questão, foi analisado o triângulo sombreado à direita na Figura 2 (ver Figura 4).
Fig. 4 Triângulo direito sombreado
Durante o torneamento do cone, o percurso da ferramenta de torneamento é do ponto C ao ponto B. O comprimento deste trajeto pode ser calculado utilizando o teorema de Pitágoras (ver Figura 5).
Fig. 5 Comprimento de ferramenta de torneamento trajeto de viagem
Durante o processo de torneamento, a posição da ponta da ferramenta em relação aos pontos B e C pode ser ajustada com o botão rotativo na pequena placa deslizante.
Quando a ferramenta se desloca uma distância de 50,99 mm, a distância entre a ponta da ferramenta e o eixo do torno deve medir 10 mm, indicando que o ângulo cónico do torneamento está correto. Caso contrário, o ângulo de rotação da pequena placa deslizante está incorreto.
Recomenda-se a simulação do processo de maquinagem antes da maquinagem efectiva de um cone.
Para determinar se o ângulo de rotação da placa deslizante pequena está correto, primeiro ajuste a placa deslizante pequena de modo a que a ferramenta se mova uma distância de 50,99 mm e, em seguida, utilize uma ferramenta de medição para verificar se a distância entre a ponta da ferramenta e o eixo do torno é de 10 mm.
Este processo pode ser repetido até se obter o ângulo correto do cone. Os passos são ilustrados na Figura 6.
Fig. 6 Diagrama esquemático do método de funcionamento específico
(1) Começar por rodar uma secção do círculo exterior. O rugosidade da superfície deve ter um valor baixo e não deve haver conicidade ao longo do comprimento do cilindro.
Para garantir a ausência de conicidade, medir as duas extremidades do cilindro com um micrómetro e comparar as dimensões. Se forem iguais, significa que o cilindro não tem conicidade.
(2) Calcular o movimento do relógio comparador e determinar o comprimento do lado BC utilizando o teorema de Pitágoras, que é a distância exacta que a pequena placa deslizante tem de percorrer quando o carro é cónico (BC = 50,99 mm).
(3) Rodar a pequena placa deslizante no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio até 11° a 12°, fixá-la com um parafuso e, em seguida, fixar a base do relógio comparador ao suporte da ferramenta na pequena placa deslizante. Empurrar o contacto do relógio comparador para o círculo exterior (ver Fig. 6).
(4) Alinhar a pequena placa deslizante com a posição zero e apontar o indicador do mostrador para a posição da escala de 10 mm. Mova a pequena placa deslizante para a frente, e o contacto do indicador do mostrador estender-se-á gradualmente.
Se a placa deslizante pequena se mover 50,99 mm e o indicador do mostrador se mover menos de 10 mm, isso indica um cone pequeno. Neste caso, desaperte o parafuso de bloqueio para aumentar o cone.
Se a placa deslizante pequena se mover 50,99 mm e o indicador do mostrador se mover mais de 10 mm, isso indica um cone grande. Neste caso, reduza o cone.
Se a pequena placa deslizante se deslocar 50,99 mm e o indicador do mostrador se deslocar 10 mm, significa que o cone está correto e que se pode continuar a rodar.
As precauções a tomar durante a regulação são as seguintes:
(1) É importante notar que o círculo exterior utilizado para determinar a conicidade não deve ter uma conicidade própria, pois isso resultará em medições incorrectas.
Se o círculo exterior torneado tiver um cone, alinhe-o pressionando o relógio comparador contra a manga do cabeçote móvel.
(2) Para garantir leituras exactas, certificar-se de que a base magnética do medidor está bem fixada e que o parafuso da biela na estrutura do medidor está apertado sem folga.
(3) A haste de medição do relógio comparador deve ser perpendicular ao eixo do círculo exterior. Se necessário, utilizar um pequeno esquadro para corrigir a perpendicularidadee colocar o contacto do relógio comparador o mais próximo possível do eixo do círculo exterior.
(4) Recomenda-se a utilização do maior curso de medição possível do relógio comparador. Embora seja comum um intervalo de 10 mm, também é possível preparar um intervalo de 30 a 50 mm, se necessário.
(5) Este método também pode ser aplicado na maquinagem de um cone interior.
Como mostra a Fig. 7, o cone de torneamento da alimentação automática da ferramenta do selim é obtido através do método do cabeçote móvel deslocado.
Fig. 7 Cone de torneamento da alimentação automática da ferramenta do selim
Deslocando lateralmente o cabeçote móvel do torno numa certa distância s, o eixo de rotação da peça intersecta o eixo da árvore do torno, criando um ângulo de inclusão igual a metade do ângulo do cone da peça α/2.
Como a sela da cama é alimentada paralelamente ao eixo principal, resulta num cone na peça de trabalho.
Este método é adequado para peças com um pequeno cone (menos de 3°) e um comprimento longo.
Desvio do cabeçote móvel S ≈ L0tan（ α/ 2) = L0 (D-d) / (2L) ou S = CL0 / 2, em que,
Por exemplo, ao maquinar uma peça de trabalho cónica cilíndrica entre dois centros, com as dimensões indicadas: D = 80mm, d = 76mm, L = 600mm, e L0 = 1000mm, o desvio do cabeçote móvel (S) pode ser calculado da seguinte forma:
S = L0 × (D - d) / (2 × L) = 1000 × (80 - 76) / (2 × 600) = 3,3 mm.
Deve ser instalado um relógio comparador no suporte da ferramenta para medir o desvio do cabeçote móvel, como mostra a Fig. 8.
Figura 8 Medição do desvio do contra-ponto do cabeçote móvel
A alimentação automática da ferramenta da sela da cama é utilizada para maquinar uma peça de trabalho em forma de cone. A peça de trabalho é fixada como mostra a Fig. 9. O torneamento grosseiro do cone exterior está representado na Fig. 10, e o torneamento fino do cone exterior está representado na Fig. 11.
Fig. 9 Fixação da peça de trabalho
Fig. 10 Cone exterior rugoso
Fig. 11 Acabamento do cone exterior
Os dois métodos de maquinação de um cone descritos acima utilizam relações de funções trigonométricas para o cálculo de dados e, em seguida, ajustam o semi-ângulo do cone indiretamente através do relógio comparador, resultando na maquinação do cone exterior e numa melhor precisão do semi-ângulo do cone da peça de trabalho.
Estes métodos têm significado prático na maquinagem de cones exteriores utilizando máquinas-ferramentas normais.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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