Unidade 2: Velocidade & Avanço – Dominando a Eficiência na Usinagem CNC

Objetivos

Após esta unidade, você será capaz de:

• Descrever Velocidade, Avanço e Profundidade de Corte.
• Determinar RPM para diferentes materiais e diâmetros.
• Descrever avanço para torneamento.
• Descrever ajuste de velocidade.
• Descrever ajuste de avanço.

Para operar qualquer máquina eficientemente, o operador deve aprender a importância de velocidades e avanços de corte. Muito tempo perdido se máquinas não ajustadas corretamente para a peça. Para eliminar essa perda, use taxas de remoção de metal recomendadas, pesquisadas e testadas por fabricantes de aço e ferramentas de corte. Encontramos essas velocidades e taxas no apêndice ou no Machinery's Handbook.

Podemos controlar avanço no torno de cabeçote móvel usando engrenagens de mudança na caixa de mudanças rápidas (quick-change gearbox). Livro recomenda, sempre que possível, apenas dois cortes para levar diâmetro à medida: corte de desbaste (roughing) e acabamento (finishing).

Minha experiência sugere pelo menos três cortes: um para remover material excedente rápido (corte bruto), um para estabelecer acabamento e permitir pressão da ferramenta, e um para acabamento final.

Se rosqueando o dia todo, pode configurar torno para apenas dois cortes: um removendo tudo exceto 0,002-0,003" e último para segurar medida e acabamento. Comum em algumas oficinas.

Notou que corte muito leve (0,001-0,002") dá acabamento ruim, enquanto corte de desbaste anterior teve bom acabamento? Razão: alguma pressão da ferramenta é desejável em cortes de acabamento.

IPM = Polegadas Por Minuto
RPM = Rotações Por Minuto
Avanço (Feed) = IPM
#T = Número de dentes na fresa
Avanço/Dente = Carga de cavaco por dente permitida para material
Cavaco/Dente = Avanço por dente permitido para material
Taxa de Avanço (Feed Rate) = Cavaco/Dente × #T × RPM

Exemplo: Material = Alumínio, Fresa 3", 5 dentes, Carga cavaco = 0,018/dente, RPM = 3000 → IPS = 0,018 × 5 × 3000 = 270 Pol/Min.

Velocidade, Avanço e Profundidade de Corte

1. Velocidade de corte: velocidade (geralmente pés/min) da ferramenta ao cortar peça.
2. Taxa de avanço (Feed rate): distância percorrida pela ferramenta durante uma revolução do fuso.
3. Taxa de avanço e velocidade de corte determinam taxa de remoção de material, requisitos de potência e acabamento superficial.
4. Ambas determinadas principalmente pelo material cortado. Além disso, profundidade do corte, tamanho/condição do torno e rigidez devem ser considerados.
5. Cortes de desbaste (0,01 a 0,03" profundidade) para ligas de alumínio: avanço 0,005 a 0,02 IPM; cortes de acabamento (0,002 a 0,012"): avanço 0,002 a 0,004 IPM.
6. Conforme maciez do material diminui, velocidade de corte aumenta. Conforme material da ferramenta fica mais forte, velocidade aumenta.
7. Lembre-se: para cada milésimo de profundidade de corte, diâmetro do material reduz em dois milésimos.

Velocidades de Corte (Cutting Speeds)

Velocidade de corte do torno: taxa na qual ponto na circunferência da peça passa pela ferramenta. Expressa em m/min ou ft/min (SFM). Indústria exige operações o mais rápido possível; velocidades atuais devem ser usadas para o material. Velocidade alta demais → aresta da ferramenta degrada rápido → tempo perdido recondicionando. Velocidade baixa → tempo perdido usinando → baixa produção. Baseado em pesquisa/testes por fabricantes, veja tabela de velocidades de corte para torno abaixo. Velocidades para Aço Rápido (HSS) abaixo recomendadas para taxas eficientes de remoção. Podem variar ligeiramente por condição da máquina, tipo de material, carepa ou pontos duros no metal. RPM para torno cortar metais:

Fórmula: RPM = (VelocidadeCorte × 4) / Diâmetro

Primeiro encontre velocidade de corte recomendada para material a usinar. Aprenda a usar Machinery's Handbook e fontes relacionadas.

EXEMPLO: Quão rápido broca 3/8" deve girar furando aço doce? Velocidade recomendada 100 para aço doce. (100 × 4) / 0,375 = 1066 RPM.

Qual RPM se torneando peça 0,375" diâmetro aço doce? RPM = 100 × 4 / 1,00 = 400 RPM.

Velocidades de Corte Recomendadas para Seis Materiais em RPM

Avanço do Torno (Lathe Feed)

O avanço do torno é a distância que a ferramenta avança alongo do comprimento da peça para cada revolução do fuso. Ex: se torno ajustado para avanço 0,020", ferramenta avança 0,020" por volta completa da peça. O avanço depende da velocidade do fuso de avanço (feed rod) ou fuso de rosca (lead screw). Velocidade controlada por engrenagens de mudança na caixa de mudanças rápidas.

Sempre que possível, apenas dois cortes para trazer diâmetro à medida. Como propósito do desbaste é remover material rápido e acabamento não é crítico, avanço grosso (coarse feed) deve ser usado. Corte de acabamento traz diâmetro à medida e produz bom acabamento → avanço fino (fine feed).

Avanços recomendados para cortar vários materiais com ferramentas HSS na tabela abaixo. Para usinagem geral: 0,005 – 0,020 pol/rev para desbaste e 0,002 – 0,004 pol/rev para acabamento.

Para selecionar avanço adequado para furação, considere:

1. Profundidade do furo – remoção de cavacos.
2. Tipo de material – usinabilidade.
3. Refrigeração – inundação, névoa, pincel.
4. Tamanho da broca.
5. Robustez do setup.
6. Acabamento e precisão do furo.

Taxas de Avanço para Torneamento (Feed Rates for Turning):

Uso geral: 0,005 – 0,020 pol/rev desbaste; 0,002 – 0,004 pol/rev acabamento.

Avanços para Vários Materiais (usando ferramenta HSS)

Ajuste de Velocidades no Torno

Tornos operam em várias velocidades de fuso para diferentes materiais. Medidas em RPM, alteradas por polias cônicas (cone pulleys) ou alavancas de engrenagem. Em torno de correia, velocidades variam mudando correia plana e engrenagem traseira (back gear). Em torno de cabeçote engrenado (geared-head), velocidades mudam movendo alavancas para posições conforme tabela RPM fixada no torno (geralmente no cabeçote). Ao mudar alavancas, coloque uma mão na placa de face ou morsa, gire placa lentamente manualmente. Isso permite alavancas engatarem dentes sem choque. Nunca mude velocidades com torno rodando em tornos com acionamento por correia. Em tornos com acionamento de velocidade variável, velocidade muda girando mostrador/manivela com máquina rodando.

Ajuste de Avanços

O avanço do torno (distância que carro percorre em uma revolução do fuso) depende da velocidade do fuso de avanço ou fuso de rosca. Controlado por engrenagens de mudança na caixa de mudanças rápidas. Esta caixa obtém movimento do fuso do cabeçote através do trem de engrenagens final (end gear train). Tabela de avanços e roscas montada na frente da caixa indica vários avanços e passos métricos ou roscas por polegada obtidos posicionando alavancas nas posições indicadas.

Para Ajustar Taxa de Avanço no Torno Acura:

Exemplo:

1. Selecione avanço desejado na tabela (Ver Figura 2).
2. Selecione avanço 0,007 – LCS8W (Ver Figura 2).
3. L = Selecione alavanca Alta/Baixa (Ver Figura 3).
4. C = Selecione Faixas de Avanço e mude para C nesta alavanca (Ver Figura 3).
5. S = Selecione Faixas de Avanço e mude para S nesta alavanca (Ver Figura 3).
6. 8 = Selecione Caixa de Engrenagens e mude para 8 nesta alavanca (Ver Figura 3).
7. W = Selecione Faixas de Avanço e mude para W nesta alavanca (Ver Figura 3).

Antes de ligar torno, certifique-se que todas alavancas estão totalmente engatadas girando fuso do cabeçote manualmente e vendo que fuso de avanço gira.

TESTE DA UNIDADE

1. O que são IPM e RPM?
2. Qual a fórmula da Taxa de Avanço (Feedrate)?
3. Qual RPM para peça 1,00" diâmetro aço doce, ferramenta HSS?
4. Qual RPM para peça 1,00" diâmetro aço doce, ferramenta Metal Duro (Carbide)?
5. Velocidade corte aço carbono e diâmetro peça a facear 6,00". RPM correto?
6. Broca de centrar (center drill) tem ponta 1/8". RPM correto para aço carbono?
7. Se velocidade corte alumínio 300 sfm e diâmetro peça 4,00", qual RPM?
8. Qual avanço de desbaste e acabamento para alumínio?
9. Ajuste avanço de desbaste conforme figura 5.
10. Ajuste avanço de acabamento conforme figura 5.