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ELABORADA PELO PROFESSOR: José Marcondes O. Machado.
2
Produção Mecânica
FRESAGEM
Como poderíamos imaginar o mundo moderno, em nossos dias, sem
as grandes descobertas e principalmente sem o auxílio das estupendas
máquinas criadas pelo homem no intuito de facilitar nossas vidas.
É o que poderíamos dizer da mecânica: com certeza, incompleta, se
até então a máquina fresadora universal não tivesse sido inventada.
Porque então ela é tão importante e indispensável no que se refere à
produção mecânica?
Vejamos:
Máquina fresadora Universal As fresadoras são ferramentas de
grandes recursos e que se destacam pela forma e modo de trabalho:
Obs.: O nome universal, estar relacionado aos movimentos
operacionais executados pela a mesma no momento da usinagem, sendo
eles:
Movimento Longitudinal – feito pela MESA
Movimento Transversal – feito pela SELA
Movimento de Rotação – feito pela SELA
Movimento Vertical – feito pelo CONSOLE
Obs.: Estes movimentos podem serem manuais e ou automáticos,
sendo que
o movimento de rotação da SELA só é feito manualmente.
Obs.: Os movimentos automáticos não poderão serem dois
simultâneos,
quando se estar executando um, a outra alavanca deverá estar
neutra.
Obs.: MESA – Situa-se na parte de cima da frente da fresadora,
para seu
movimento manual, coloca-se a alavanca na posição de
proteção ,
destrava-se e roda-se o volante situado do lado direito da
mesa. Sobre a
mesa podemos encontrar os seguintes acessórios: cabeçote
divisor,
contra ponto, morsa, platô, limitadores de curso, etc.
3
Obs.: SELA – Situa-se na parte de baixo da mesa na frente da
fresadora,
para seu movimento manual, procede-se da mesma forma
feito para a
mesa, só que a alavanca que faz seu movimento deverá estar
acoplada
no fuso de cima na frente do console, ainda podemos
encontrar os
seguintes comandos: trava da mesa e da própria sela, colar
micrométrico (em ângulo), parafusos de fixação do
movimento
circular da sela, limitadores de curso.
Obs.: CONSOLE – Situa-se na parte de baixo da sela na frente da
fresadora, para seu movimento manual, procede-se da
mesma forma
feito para a mesa, só que a alavanca que faz seu movimento
deverá
estar acoplada no fuso de baixo na frente do console, ainda
podemos
encontrar os seguintes comandos: trava da própria console,
colar
micrométrico, limitadores de curso, planilha de avanços,
alavancas
seletoras de avanços, chave de acionamento da fresadora
NOSSA MÁQUINA
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ACESSORIOS
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Vejamos agora exemplos de alguns dos trabalhos que podem ser
executados pela máquina fresadora:
Engrenagens;
Rasgos de chaveta;
Rasgos de Andorinhas;
Estrias;
Polígonos Regulares;
Rasgos em “V” e em “T” ;
Cremalheiras;
ETC.
Para melhor compreensão e estudo dessa importante invenção,
fabricada e desenvolvida pela capacidade humana, a máquina fresadora foi
dividida didaticamente em partes, tais como:
1ª PARTE
PARTE SUPERIOR DA MÁQUINA.
Travessão;
Mandril (Sustentado pelo travessão através de um mancal ):
Alimentador de óleo lubrificante ( bulbo de lubrificação da máquina).
Obs.: Através do movimento de retração do travessão é permitido:
Acesso ao alimentador lubrificante;
Colocação de acessórios como:
- ESCATELADOR: que trabalha com movimento retilíneo
alternado.
- CABEÇOTE VERTICAL: que trabalha com ferramentas
de topo.
2ª PARTE
COLUNA DA MÁQUINA.
Lado Direito: - Visor de óleo (nível);
- Chave Elétrica ou botão de energização (Liga/Desliga);
Lado de Trás: - Motor principal (que gira a árvore do mandril);
Ou - Bomba de circulação de óleo refrigerante.
Posterior - Parafuso do tirante (que pega no fundo do cone do
Mandril);
- Dreno de óleo lubrificante do carter;
Lado Esquerdo: - Lâmpada piloto ou Led;
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- Botão inversor de movimento;
- Botão de torque da máquina;
- Botão do óleo refrigerante;
- Denominação da máquina e marca do fabricante;
- Tabelas de rotação da árvore.
- Alavancas seletoras de velocidades da arvore;
Lado da Frente: Mesa – com movimento longitudinal para esquerda e
direita.
Ou Sela – com movimento transversal para frente e para trás
e o de
Anterior rotação para esquerda e direita.
Console – com movimento vertical para cima e para
baixo.
Obs.: A mesa, sela e console, tem dispositivos limitadores
de
movimento e travas.
Obs.: No console encontraremos: alavancas seletoras dos
avanços
automáticos, botão de acionamento elétrico e ábaco
dos
avanços automáticos.
3ª PARTE
BASE DA MÁQUINA.
PÉ DA MÁQUINA: Depósito de óleo refrigerante;
Ou
SUPORTE DA MÁQUINA Bomba de oleo refrigerante
APARELHO DIVISOR: tem a função de posicionar a peça a ser
trabalhada de maneira eqüidistante, valendo-se para isso de recursos
matemáticos como descrito abaixo:
Divisão direta .................................... Fatoração
“ indireta ................................. Equação 1°
C.D “ diferencial ............................ Equação 1°
“ combinada ........................... Fração
“ Sist. de Bloco ...................... Fração
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COMPOSIÇÃO DO APARELHO DIVISOR.
Placa: Onde se fixa a peça;
Carcaça: Formada pelo suporte e cilindro, no cilindro temos:
Engrenagens de movimento do disco divisor.
Arvore principal de movimento da peça.
Conjunto parafuso de rosca Sem-fim e engrenagens.
Arvore secundaria de movimento do disco divisor perfurado.
Semi-arvore complementar para acoplamento do trem de
engrenagens no
processo da divisão diferencial.
Conjunto parafuso de rosca sem-fim e engrenagens.
Alavanca excêntrica do parafuso sem-fim
Discos divisores.
Trava da arvore e do disco divisor.
OBS: Os discos divisores (discos) podem serem, rasgados ou
furados em suas faces, formando circunferências
concêntricas. Em geral as fresadoras são equipadas com
dois discos de cada.
OBS: Nos discos rasgados, estes rasgos são feitos em cada
face:
Ex.: 36 rasgos de um lado e 18 rasgos do outro lado
(correspon -
dendo a um disco)
OBS: Nos discos perfurados, os furos são transpassantes, tendo:
Disco 1: 49; 43; 33; 29; 24; 21; 19; 17.
Disco 2: 47; 41; 39, 37; 31; 27; 23; 20; 18; 15
TREM DE ENGRENAGEM (viola): que é usado como recurso na
divisão diferencial e na execução de engrenagens helicoidais;
ALAVANCA EXCÊNTRICA: que desengrena o conjunto parafuso
de rosca Sem-fim e engrenagem, tornando livre o movimento da árvore
PROCESSO DA DIVISÃO DIRETA
O posicionamento da peça é feito diretamente com as mãos, na placa
do aparelho divisor.
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MECANISMO MATEMÁTICO DO PROCESSO
Fatoração
Com o disco divisor com uma certa quantidade de rasgo no disco,
faz-se a fatoração e obtém-se assim todos os seus submúltiplos que
representam a capacidade de trabalho do disco. Dividi-se o número de
rasgos do disco pelo sub-múltiplo que satisfaça a divisão na peça ser
trabalhada.
EXEMPLO: Dividir uma peça cilíndrica em 8 partes iguais. Tendo-
se um disco divisor de 24 rasgos.
24 2 Sub-múltiplos: 1,2,3,4,6,8,12,24
12 2 Divisor desejado: 3
6 2
3 3 Obs.: O divisor na pratica representa o nº que nos
indicará de
1 quantos rasgos deve-se deslocar o disco
divisor.
Resposta: Toma-se, no disco de 24 rasgos, de 3 em 3 rasgos.
EXECUÇÃO PRÁTICA DO PROCESSO DA DIVISÃO DIRETA.
1. Escolher o disco adequado e fixá-lo na árvore do aparelho divisor;
2. Fixar a peça na placa e contraponto do aparelho divisor;
3. Desengrena o conjunto engrenagem e parafuso Sem-fim;
4. Zerar a peça com auxílio da ferramenta;
5. Marcar no disco divisor, o início da operação;
6. Registrar no colar micrométrico do fuso do console a profundidade do
corte;
PROCESSO DA DIVISÃO INDIRETA.
O posicionamento da peça é feita através de uma relação de
movimentos entre o parafuso de rosca Sem-fim e a engrenagem do
aparelho divisor.
MECANISMO MATEMÁTICO DO PROCESSO.
Equação do 1° grau
Onde:
N = número de voltas na manivela do
aparelho divisor
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N = n
Kc kc = Constante do cabeçote divisor
n = Número de divisões na peça.
RELAÇÃO DE MOVIMENTO (Rm) – Aparelho divisor
Rm = Z
e
e = n° de entradas do parafuso de rosca sem fim: 1
Z = n° de dentes: 40
Rm = Z
e =
40
1 1: 40 Obs.: A interpretação
mecânica da relação de movimento, é a constante do cabeçote ( KC ), que o
inverso da relação do movimento ( Rm ).
Kc = Rm
1 =
Z
e
1 =
40
1
1= 40 KC = 40.
1° Caso: RESULTADO EXATO ( INTEIRO ):
O “N” refere-se ao parafuso de rosca Sem-fim.
EXEMPLO: Dividir uma peça cilíndrica em 4 partes iguais,
utilizando-se de um aparelho divisor cujo constante é Kc = 40.
n = 4
Kc = 40 N = n
Kc =
4
40N = 10.
N = ?
Resposta: terei que dar 10 voltas na manivela do aparelho divisor.
2° Caso: RESULTADO NÃO EXATO.
a) Fração redutível: O “N” refere-se ao Disco Divisor.
EXEMPLO: Dividir uma peça cilíndrica em 60 partes iguais,
utilizando-se de um cabeçote divisor cuja constante é Kc = 40.
n = 60
Kc = 40 N = n
Kc=
60
40 =
10:60
10:40=
6
4=
2:6
2:4=
3
2=
73
72
x
x =
21
14
N =?
Olha-se para a
furação
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do disco.
OBS: Procurar transformar a fração em outra equivalente, de modo
que o denominador coincida com o Nº DE FUROS que formam as
circunferências do disco e escolher, aquele que coincidir.
Resposta: tomarei na circunferência de 21 furos de 14 em 14 furos
que corresponde ao intervalo dentro do esquadro.
b) Número Misto: O “N” refere-se ao disco e ao parafuso de rosca
Sem-fim.
EXEMPLO: Dividir uma peça cilíndrica em 3 partes iguais
utilizando-se de um cabeçote divisor cuja constante é K c = 40.
n = 3
Kc = 40 N = n
Kc=
3
40= 13
3
1 13
3
1 = 13
73
71
x
x= 13
21
7
N = ?
Olha-se para a furação
do disco.
OBS: Procurar transformar a parte fracionária do número misto em
outra equivalente, de modo que o denominador coincida com o Nº DE
FUROS que formam as circunferências do disco e escolher, aquele que
coincidir.
Resposta: Dar 13 voltas na manivela e tomar na circunferência de 21
furos de 7 em 7 furos.
DIVISÃO DIFERENCIAL
É chamada assim porque através do sistema de engrenagens, fazemos
com a rotação do disco no sentido horária ou ante–horária e a rotação
relativa da manivela, uma aproximação para mais ou para menos
compensando a diferença do número escolhido
1° Passo: Determinar o trem de engrenagens
OBS:
1. Este trem será acoplado a árvore secundária do cabeçote divisor, para
assim poder rodar o disco divisor, no sentido horária ou ante–horária.
Rm = kc '
'
n
nn =
BxD
AxC ou
D
A
2. (n’) é um número fictício que terá um valor próximo ao “ n ”, podendo
ser maior ou menor.
3. As letras A, B, C, D representam as engrenagens do trem, sendo as do
numerador, as motrizes e as denominador as conduzidas.
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4. As engrenagens B e C estarão no mesmo eixo.
Obs.: Substituído os valores de Kc, n e n’, opera –se a fração (
simplifican-
do-se ou multiplicando-se por tentativa os valores de Kc,
n e n’ ),
tendo como objetivo encontrar os valores de A, B, C e D
que
representam o número de dentes das engrenagens do trem.
Obs.: Sendo o valor de n’ maior do que n, o resultado será um
numero
negativo, então quando isso acontecer, o disco terá
obrigatoriamente
o sentido de rotação inverso da manivela.
Obs.: A montagem do trem de engrenagens, segue a seguinte
ordem:
- O parafuso sem fim ( manivela ), é o inicio do sistema,
sendo
considerado motriz.
- A engrenagem central interna acoplada à arvore do
cabeçote , é
conduzida pelo parafuso sem fim.
- A engrenagem calculada “A”, será acoplada à arvore do
cabeçote através de uma semi-arvore ( por ela estar na
mesma arvore de uma engrenagem conduzida ela é
considerada motriz ).
- As engrenagens calculadas “B” e “C”, estarão no
mesmo pino-arvore e a engrenagem “B” é conduzida
pela a engrenagem “A”e a engrenagem “C” é motriz. (
por ela estar na mesma arvore de uma engrenagem
conduzida ela é considerada motriz ).
- A engrenagem “D”, que é conduzida pela engrenagem
“C”, é acoplada na arvore secundária do cabeçote
divisor.
2° Passo: determinar o cabeçote divisor.
N = 'n
Kc (MACETE) escolher para o valor de n’, uma
engrenagem cujo
número de dentes seja próximo ao n’ estabelecido.
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EXEMPLO: Dividir uma peça cilíndrica em 51 partes iguais,
utilizando-se de um cabeçote divisor cuja constante é K c = 40.
n = 51.
Kc = 40.
n’ = 52.
1° Passo: Cálculo das Engrenagens
Rm = Kc '
'
n
nn =
BxD
AxC Rm = 40
52
5251 =
BxC
AxC.
Rm = 40 52
1 =
BxD
AxCRm = -
52
40=
BxD
AxC.
Obs.: Toda fresadora vem com seu conjunto de engrenagens, para
esta fresadora, temos: 24; 24; 28; 32;36; 38; 40; 44; 48; 52; 54;56; 58;
62;64; 68; 72; 78; 80;84; 86; 92; 98 e100.
Obs.: Como o objetivo é encontrar as engrenagens do trem,
vemos pêlos resultados acima, que os valores encontrados na operação
matemática, satisfaz esse objetivo, visto que os valores 40 e 52 representam
as engrenagens do conjunto da máquina fresadora.
A = 40.
Rm = - 52
40=
D
A
D = 52.
CONCLUSÃO:
1. O trem será formado por duas engrenagens principais e duas
intermediárias, sendo que as engrenagens principais, uma na
arvore principal e a outra na arvore secundária e as duas
intermediárias, uma para interligar as engrenagens principais e a
outra para fazer o movimento relativo contrário entre o disco e a
manivela.
2. O sinal negativo na equação, nos indica que o disco terá
movimento contrário à manivela.
3. As engrenagens intermediária poderão terem qualquer valor,
desde que façam parte do conjunto da fresadora.
2º Passo: Cálculo do Cabeçote Divisor
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N = 'n
Kc N =
52
40=
2:52
2:40=
2:26
2:20 =
13
10 =
313
310
x
x =
39
30.
Olha-se para a furação do
disco
Resposta: tomarei na circunferência de 39 furos de 30 em 30 furos.
FERRAMENTAS DE CORTE DA FRESADORA
1. TIPOS:
Quanto a Forma:
- Cilíndricas.
- Disco.
- Cônicas.
- Perfiladas.
Quanto ao Corte:
- Um.
- Dois.
- Três.
Quanto ao Sistema de Usinagem:
- Gerador.
- Perfil Constante.
Quanto ao Sistema de Unidades:
- Modulo ( inglês e métrico ).
- Diametral Pitch.
- Cicloidal Pitch.
CARACTERIZAÇÃO DA FERRAMENTA DE PERFIL CONSTANTE
• A caracterização destas ferramentas, se dar pelas as informações
gravadas nas
suas faces, como:
INFORMAÇÕES QUE CONSTAM NAS FRESAS:
Sistema de Unidade - Diametral Pitch:
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Altura do dente – (Depth .180 = h) altura do dente em milésimo
de
polegada (h = 0,180”)
Diametral Pitch (12P) P = 12
Capacidade de corte ( Nº da fresa ) - 14 TO 16T engrenagens de
14 à 16
dentes podem ser
fresadas
Material da Fresa HS
Fabricante da Fresa MORSE
Sistema de Unidade - Módulo:
Altura do dente – (Depth .106 = h) altura do dente em milésimo
de
polegada (h = 0,106”)
MODULO – (1.25 mm MOD) M = 1,25 mm
Capacidade de corte ( Nº da fresa ) - 135 TO RACK engrenagens
de 135 ou
mais dentes e cremalheiras podem
ser fresadas
Material da Fresa HS
Fabricante da Fresa MORSE
ENGRENAGENS
1. TIPOS
Quanto a Forma do corpo:
- Cilíndricas.
- Disco ( elípticas ).
- Cônicas.
- Retas ( cremalheiras ).
Quanto a Forma do dente:
- Retos.
- Helicoidais.
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- Elípticos.
COMO FAZER ENGRENAGENS.
Processo Teórico – Neste caso, precisa-se das seguintes
informações :
- Tamanho do equipamento.
- Relação de transmissão.
- Material.
- Aplicação ( para dimensionamento ).
Processo Prático – Neste caso, copia-se os dados da original.
Obs.: Nesta apostila só trataremos da usinagem pelo
processo de perfil
constante e o prático.
2. FAZER PELO PROCESSO PRÁTICO, ENGRENAGEM
CILÍNDRICA DE
DENTES RETOS:
Sistema Módulo (mm):
M = modulo.
Øe = M ( Z + 2 ) onde Øe = diâmetro
externo.
Z = nº de dentes.
h = 2,25 x M h = altura do dente
p = passo do
dente.
M = Ǿp/Z = p/π
Ǿp = diâmetro
primitivo
Sistema Diametral Pitch – polegadas
h = 2,157/P P = diametral pitch
P = Z/Ǿp = π/p
22
Exemplo:
- Dados:
Z = 22
M = 2
Øe = M ( Z + 2 )
- Execução:
1- Determinar diâmetro: Øe = M ( Z + 2 ) = 2 ( 22 + 2 )
= 48 Øe = 48 mm.
2- Determinar a altura do dente: h = 2,156 x M = 2,156
x 2 = 4,31mm.
3- Usinar a peça no diâmetro calculado.
4- Selecionar ferramenta de acordo com dados.
5- Preparar cabeçote divisor.
6- Alinhar a peça.
7- Zerar a peça.
8- Selecionar profundidade de corte.
9- Usinar.
3. FAZER PELO PROCESSO PRÁTICO, ENGRENAGEM
CILÍNDRICA DE
DENTES HELICOIDAIS:
- Parâmetros de Caracterização:
Passo circular (Pc ) = É a medida entre o vão de dois
dentes
adjacentes no diâmetro primitivo.
Passo da hélice ( Ph ) =
g
px
tan
.
Passo do fuso da mesa ( Pf ) = É dado da fresadora, ou,
medido no
próprio fuso.
Modulo circular ( Mc ) = Z
p.
Obs.: p , é o diâmetro primitivo da engrenagem.
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Capacidade da fresa ( Z’) = 3Cos
Z.
Obs.: Z’, representa a quantidade de dentes que se deve
escolher a fresa, para usinar uma engrenagem, com uma
quantidade real de dentes Z.
Modulo Normal ( Mn ) = Mc X Co-seno
Obs.: é o angulo da hélice da engrenagem ( inclinação
da mesa ).
ENGRENAGENS A MONTAR
- Formulas:
cf
h
xKP
P=
BxD
AxC.
Øe = M ( Z + 2 cos ).
Obs.: Øe Diâmetro externo da engrenagem.
COMO FAZER
1º PASSO: Determinar o M
2º PASSO: Determinar o p .
3º PASSO: Determinar o Ph.
4º PASSO: Determinar as engrenagens do trem.
Obs.: Verificar antes de começar a usinar, o sentido de corte da
ferramenta
se a mesma acompanha o passo da hélice no angulo de
inclinação,
caso isto não aconteça, coloque mais uma engrenagem
intermediaria
no trem.
5º PASSO: Determinar as características da engrenagem a fresar pelas;
- Formulas: Mc = modulo
circular.
Øe = Mc( Z + 2 cos ) onde Øe = diâmetro
externo.
24
Z = nº de
dentes.
Øe = Mn( cos
Z + 2 )
H = 2.157 x Mn. altura do dente.
P= passo do dente.
M c= Z
p=
P onde
= valor de pi.
6º PASSO: Execução:
1- Determinar diâmetro.
2- Determinar a altura do dente.
3- Usinar a peça no diâmetro calculado.
4- Selecionar ferramenta de acordo com dados.
5- Preparar cabeçote divisor.
6- Alinhar a peça.
7- Zerar a peça.
8- Fazer a inclinação da mesa.
9- Verificar sentido de corte.
10- Selecionar profundidade de corte.
11- Usinar.
