Torneamento na Usinagem: Definição, Tipos e Operações Principais

O que é Torneamento?

Torneamento é um processo de usinagem no qual uma ferramenta de corte, tipicamente uma ferramenta de ponta única não rotativa, descreve uma trajetória helicoidal movendo-se mais ou menos linearmente enquanto a peça de trabalho gira.

Geralmente, o termo "torneamento" é reservado para a geração de superfícies externas por esta ação de corte, enquanto a mesma ação essencial, quando aplicada a superfícies internas, é chamada de "amandinhamento (boring)".

Assim, a expressão "torneamento e amandinhamento" categoriza a maior família de processos conhecidos como torneamento. O corte de faces na peça, seja com ferramenta de torneamento ou amandinhamento, é chamado de "faceamento", e pode ser agrupado em qualquer categoria como subconjunto.

O torneamento pode ser feito manualmente, com torno convencional que requer supervisão contínua do operador, ou com torno automatizado que não requer. Hoje, o tipo mais comum de automação é controle numérico computadorizado, conhecido como CNC.

Ao torneiar, a peça (ex.: madeira, metal, plástico, pedra) gira e a ferramenta de corte move-se em 1, 2 ou 3 eixos de movimento para criar diâmetros e profundidades precisos. Pode ser feito tanto no exterior do cilindro quanto no interior (também conhecido como furação) para produzir componentes tubulares com várias geometrias.

Embora raro hoje, tornos antigos podiam até fazer figuras geométricas complexas, até mesmo sólidos platônicos; desde o advento do CNC, tornou-se incomum usar controle de trajetória de ferramenta não computadorizado para esse fim.

Os processos de torneamento são tipicamente realizados em um torno, considerado a mais antiga das ferramentas de máquina e pode ser de vários tipos, como torneamento reto, cônico, perfilamento ou ranhura externa.

Com este processo, diferentes formas de material como retas, cônicas, curvas ou ranhuradas podem ser produzidas. No torneamento, corte simples de ponta única é geralmente usado. Cada grupo de materiais de peça tem um conjunto ótimo de ângulos de ferramenta desenvolvidos ao longo dos anos.

Os resíduos metálicos das operações de torneamento são conhecidos como cavacos (América do Norte) ou aparas (Grã-Bretanha). Em algumas áreas, podem ser conhecidos como torneaduras.

Processo de Torneamento

O torneamento é uma forma de usinagem, um processo de remoção de material, usado para criar peças rotacionais cortando material indesejado. Requer máquina de torneamento ou torno, peça de trabalho, dispositivo de fixação e ferramenta de corte.

A peça é um material pré-conformado fixado ao dispositivo, que por sua vez é preso à máquina de torneamento, e gira em altas velocidades. A ferramenta é tipicamente de ponta única, também fixada na máquina, embora algumas operações usem ferramentas de múltiplas pontas.

A ferramenta de corte avança na peça rotativa e remove material na forma de pequenos cavacos para criar a forma desejada.

O torneamento produz peças rotacionais, tipicamente axialmente simétricas, com muitos recursos, como furos, ranhuras, roscas, cones, vários degraus de diâmetro e até superfícies contorneadas. Peças fabricadas completamente por torneamento frequentemente incluem componentes usados em quantidades limitadas, talvez para protótipos, como eixos e fixadores personalizados.

O torneamento também é comumente usado como processo secundário para adicionar ou refinar recursos em peças fabricadas com outro processo. Devido às altas tolerâncias e acabamentos superficiais que o torneamento oferece, é ideal para adicionar recursos rotacionais de precisão a uma peça cuja forma básica já foi formada.

Operações de Torneamento

O torneamento é a operação de usinagem em torno mais comum. Durante o processo, uma ferramenta de corte remove material do diâmetro externo de uma peça rotativa. O objetivo principal é reduzir o diâmetro da peça à dimensão desejada. Existem dois tipos de operações de torneamento: desbaste e acabamento.

Uma variedade de operações pode ser realizada na peça durante o ciclo de processo para obter a forma desejada. Estas operações podem ser classificadas como externas ou internas.

Operações externas alteram o diâmetro externo da peça, enquanto operações internas alteram o diâmetro interno. As seguintes operações são definidas pelo tipo de cortador usado e o caminho que este percorre para remover material.

Operações Específicas de Torneamento (Externas)

• Torneamento. Ferramenta de torneamento de ponta única move-se axialmente, ao longo do lado da peça, removendo material para formar diferentes recursos, incluindo degraus, cones, chanfros e contornos. Estes recursos são tipicamente usinados com pequena profundidade de corte radial e múltiplas passagens até atingir o diâmetro final.
• Torneamento Cônico (Tapered turning). Produz forma cilíndrica que diminui gradualmente de diâmetro de uma extremidade à outra.
• Torneamento Duro (Hard Turning). Tipo de torneamento em materiais com dureza Rockwell C maior que 45. Tipicamente realizado após tratamento térmico. Pretende substituir ou limitar operações de retífica tradicionais. Para remoção pura de material, compete favoravelmente com retífica de desbaste. Para acabamento onde forma e dimensão são críticas, a retífica é superior.
• Faceamento (Facing). Ferramenta de ponta única move-se radialmente, ao longo da extremidade da peça, removendo fina camada de material para proporcionar superfície plana e lisa. A profundidade da face, tipicamente muito pequena, pode ser usinada em uma única passagem ou em várias passagens com menor profundidade axial.
• Corte (Parting). Similar a ranhuramento, ferramenta de corte de ponta única move-se radialmente, no lado da peça, até atingir o centro ou diâmetro interno, separando ou cortando uma seção da peça.
• Ranhuramento (Grooving). Ferramenta de torneamento de ponta única move-se radialmente, no lado da peça, cortando ranhura com largura igual à ferramenta. Múltiplos cortes podem formar ranhuras maiores que a largura da ferramenta; ferramentas de forma especial podem criar ranhuras de geometrias variadas.

Operações Não Específicas (Internas)

• Amandinhamento (Boring). Ferramenta de amandinhamento entra axialmente na peça e corta ao longo de superfície interna para formar diferentes recursos, como degraus, cones, chanfros e contornos. É uma ferramenta de corte de ponta única, ajustável ao diâmetro desejado por cabeça de amandinhamento ajustável. Comumente realizado após furação para aumentar diâmetro ou obter dimensões mais precisas.
• Furação (Drilling). Usado para remover material do interior da peça. Utiliza brocas padrão mantidas estacionárias no contraponto ou torre de ferramentas do torno. Pode ser feito por máquinas de furação separadas.
• Knurling (Knurling). Corte de padrão serrilhado na superfície de uma peça para usar como empunhadura ou realce visual usando ferramenta de knurling de propósito especial.
• Alisamento (Reaming). Operação de dimensionamento que remove pequena quantidade de metal de furo já furado. Feito para fazer furos internos de diâmetros muito precisos. Ex.: furo de 6mm feito com broca de 5,98mm e depois alisado para dimensões precisas.
• Rosqueamento (Threading). Ferramenta de rosqueamento de ponta única, tipicamente com ponta pontiaguda de 60 graus, move-se axialmente ao longo do lado da peça, cortando roscas na superfície externa. Roscas podem ser cortadas em comprimento e passo especificados e podem exigir múltiplas passagens.
• Torneamento Poligonal (Polygonal turning). No qual formas não circulares são usinadas sem interromper a rotação da matéria-prima.

Parâmetros de Corte

Ao torneiar, a velocidade e o movimento da ferramenta de corte são especificados por vários parâmetros. Selecionados para cada operação com base no material da peça, material da ferramenta, tamanho da ferramenta, entre outros.

• Avanço de corte (Cutting feed) – Distância que a ferramenta ou peça avança durante uma revolução do fuso, medido em polegadas por revolução (IPR). Em algumas operações a ferramenta avança na peça e em outras a peça avança na ferramenta. Para ferramenta de múltiplas pontas, o avanço de corte também é igual ao avanço por dente (IPT) multiplicado pelo número de dentes.
• Velocidade de corte (Cutting speed) – Velocidade da superfície da peça relativa à aresta de corte durante um corte, medida em pés de superfície por minuto (SFM).
• Velocidade do fuso (Spindle speed) – Velocidade rotacional do fuso e da peça em rotações por minuto (RPM). Igual à velocidade de corte dividida pela circunferência da peça onde o corte é feito. Para manter velocidade de corte constante, a velocidade do fuso deve variar com base no diâmetro do corte. Se a velocidade do fuso for constante, a velocidade de corte variará.
• Taxa de avanço (Feed rate) – Velocidade do movimento da ferramenta de corte relativa à peça enquanto a ferramenta faz um corte. Medida em polegadas por minuto (IPM) e é o produto do avanço de corte (IPR) e da velocidade do fuso (RPM).
• Profundidade de corte axial (Axial depth of cut) – Profundidade da ferramenta ao longo do eixo da peça enquanto faz um corte, como em operação de faceamento. Grande profundidade axial requer baixa taxa de avanço, caso contrário resultará em alta carga na ferramenta e reduzirá sua vida. Portanto, um recurso é tipicamente usinado em várias passagens.
• Profundidade de corte radial (Radial depth of cut) – Profundidade da ferramenta ao longo do raio da peça enquanto faz um corte, como em torneamento ou amandinhamento. Grande profundidade radial requer baixa taxa de avanço, caso contrário resultará em alta carga na ferramenta e reduzirá sua vida. Portanto, um recurso é frequentemente usinado em vários degraus.

Ferramentaria

Os diversos ângulos, formas e tamanhos de uma ferramenta de corte de ponta única estão diretamente relacionados à superfície resultante de uma peça durante operações de usinagem. Existem diferentes tipos de ângulos como ângulo de ataque, ângulo de ataque lateral, ângulo de aresta de corte, ângulo de folga, raio de ponta que podem ser diferentes em relação à peça.

Também existem muitas formas de ferramentas de corte de ponta única, como em V e quadradas. Um porta-ferramenta especial é geralmente usado para manter a ferramenta de corte no lugar durante a operação.

Perguntas Frequentes

O que é Torneamento?

Torneamento é um processo de usinagem no qual uma ferramenta de corte, tipicamente uma ferramenta de ponta única não rotativa, descreve uma trajetória helicoidal movendo-se mais ou menos linearmente enquanto a peça de trabalho gira.

O que é o processo de torneamento?

Torneamento é uma forma de usinagem, um processo de remoção de material, usado para criar peças rotacionais cortando material indesejado. O processo requer máquina de torneamento ou torno, peça de trabalho, dispositivo de fixação e ferramenta de corte.