Dominando a Retificação Sem Centro: 8 Princípios-Chave para Usinagem de Precisão

No mundo da usinagem, ferramentas de torneamento como tornos e fresadoras são as estrelas chamativas. Na verdade, elas são usinagem para a maioria das pessoas. No entanto, a capacidade de fazer retificação sem centro de precisão além da usinagem é uma vantagem definitiva.

Como funciona a retificação sem centro?

A retificação sem centro é um dos vários processos de usinagem que usam corte abrasivo para remover material de uma peça. O processo envolve a peça sendo apoiada em uma lâmina de apoio de peça que fica entre dois cilindros rotativos:

• Uma roda reguladora, que controla a velocidade de rotação e a taxa de avanço da peça (para retificação por penetração) ou deslocamento linear (para retificação por passagem)
• Uma roda abrasiva de retificação maior

A beleza da retificação sem centro é que a peça é mantida no lugar pela pressão das rodas rotativas. Não é necessário fixação, então a configuração é simples e os tempos de resposta são rápidos. E como a peça é rigidamente apoiada, não há deflexão durante a operação de retificação.

Mas, apesar destas e outras vantagens, a retificação sem centro tem menos praticantes que a usinagem. E embora o retificador sem centro exista há quase um século, muitas pessoas lutam com os fundamentos do processo e como ele funciona.

O que mais é útil saber sobre este processo um tanto misterioso? Vamos dar uma olhada em 8 princípios básicos de retificação sem centro — coisas que é útil (e esperamos, interessante) saber sobre este processo maduro e ainda um tanto desconhecido.

1. A retificação sem centro começa onde a usinagem termina.

Uma desvantagem da retificação sem centro é que, diferentemente da usinagem, você não pode ter tantos eixos múltiplos operando nas peças. No entanto, há muitas peças onde o processo sem centro aborda as limitações da usinagem em termos de dimensões, materiais e acabamentos superficiais.

Por isso gostamos de dizer que onde a usinagem termina, o processo de retificação sem centro começa. Por exemplo, se você tem uma peça que está fora de redondo de uma máquina de torneamento e o diâmetro da peça é muito pequeno ou seu centro é impossível de montar, você pode alcançar redondidade através de técnicas de retificação sem centro.

Além disso, não há impulso axial nas peças durante o processo sem centro. Isso significa que pode ser usado para retificar peças longas de materiais frágeis e peças que poderiam ser distorcidas de outra forma.

2. O processo de retificação sem centro é enganosamente simples, mas preciso.

Como devem grande parte de sua funcionalidade a alguns princípios básicos de física, os retificadores sem centro não têm muitas peças móveis. Isso torna a retificação sem centro um processo relativamente simples, ideal para acabamento do diâmetro externo de peças metálicas cilíndricas pequenas que exigem tolerância apertada.

A retificação sem centro é virtualmente contínua porque, comparada com retificação entre centros, o tempo de carregamento é pequeno. Assim, comprimentos longos podem ser retificados continuamente. Mesmo grandes quantidades de peças pequenas podem ser retificadas automaticamente por meio de vários acessórios de alimentação.

Além disso, retificadores sem centro podem operar consistentemente em altas velocidades. Isso torna o processo uma ótima escolha para aplicações de alto volume nas indústrias aeroespacial, automotiva, militar, médica e outras.

3. Métodos de retificação diferem em como as peças são alimentadas pela máquina.

A diferença principal entre os dois métodos mais comumente usados de retificação sem centro está em como as peças são alimentadas pela máquina.

Retificação por passagem é tipicamente usada para peças com redondidade consistente ao longo do comprimento da peça. Neste método, a peça percorre a lâmina de apoio entre as duas rodas.

Impulsionada por um leve ângulo aplicado à roda reguladora em relação à roda de retificação, o método de passagem basicamente "espreme" a peça através da roda de retificação e para o outro lado.

Retificação por penetração — também chamada retificação por mergulho — é usada para retificar peças cilíndricas com entalhes ou formas complexas, como eixos de engrenagens. Aqui, a lâmina de apoio da peça precisa ser ferramentada para combinar com a forma da peça, e as rodas de retificação e reguladora devem ser preparadas para combinar com o perfil de corte desejado da peça.

Com o método de penetração, a roda reguladora gira a peça em uma velocidade enquanto a empurra em direção à roda de retificação, que gira em uma velocidade mais rápida. Quanto maior a diferença de velocidades, mais rápida a taxa de remoção.

4. A escolha da roda de retificação é crítica.

Outro fator chave na retificação sem centro é a escolha da roda de retificação. Ela deve ser adequada tanto ao metal do qual as peças são feitas quanto ao acabamento superficial que você deseja alcançar.

Além de estarem disponíveis em diferentes diâmetros e larguras/espessuras, as rodas de retificação sem centro vêm em diferentes tipos de grão e tamanhos de granulação, frequentemente usando materiais superabrasivos como diamante policristalino e nitreto de boro cúbico.

Materiais de roda superabrasivos e de carboneto de silício são uma vantagem quando você está fazendo retificação sem centro de metais extremamente duros, por várias razões:

• As rodas são duráveis e mantêm sua nitidez por mais tempo.
• Elas têm alta condutividade térmica, mantendo sua forma em temperaturas de contato altas e velocidades de rotação altas.
• Menos tempo é necessário para o ciclo de preparação.
• A vida da roda é muito mais longa que a de rodas feitas de materiais como abrasivos de óxido de alumínio.

5. Ângulos afetam o sucesso na retificação sem centro.

Os ângulos nos quais as rodas de retificação sem centro contactam a peça são críticos para alcançar a redondidade e tolerância adequadas.

Geralmente, os centros das rodas reguladora e de retificação são ajustados na mesma altura na máquina, e o centro da peça é situado mais alto. No entanto, se a peça for ajustada muito alta, pode exibir vibração. Se a peça for ajustada muito baixa, pode ficar fora de redondo.

A meta é manter a peça (1) em contato com a roda reguladora e (2) girando em uma velocidade mais lenta, enquanto a roda abrasiva de retificação maior e mais rápida aplica a força que cria a redondidade precisa da peça. Usar os ângulos corretos das rodas ajuda a garantir que toda a superfície da roda de retificação esteja em uso.

Se o ângulo da roda reguladora for muito agudo, pode fazer a peça ir muito fundo na zona de retificação. Isso pode resultar em desgaste desigual, conicidade e vida reduzida da roda. Se a roda reguladora estiver muito próxima do paralelo com a roda de retificação, pode fazer as peças travarem entre as rodas — ou, pior cenário, causar uma colisão peça/roda.

O ângulo da lâmina de apoio da peça também é crítico. Por exemplo, ao retificar com uma roda superabrasiva de 4" (101,6 mm) de largura, a lâmina de apoio geralmente funcionará bem a 30º.

Mas com largura de roda de 6" (152,4 mm) ou 8" (203,2 mm), esse mesmo ângulo pode gerar muita pressão em direção à roda de retificação e causar vibração. Neste caso, mudar o ângulo para 20º ou 25º reduzirá a pressão e eliminará a vibração na peça.

6. Manter as coisas frias é obrigatório na retificação sem centro.

Refrigerante é usado na retificação sem centro não apenas para manter a roda de retificação fria, mas também para remover calor da zona onde a peça contacta a roda de retificação.

A retificação sem centro requer o uso de refrigerante corretamente pressurizado para superar a barreira de ar criada entre a roda de retificação e a peça durante o processo de retificação. Isso permite que o refrigerante flua no espaço entre as duas.

A etapa do refrigerante na retificação sem centro é crítica para evitar que o calor retorne à peça ou à roda de retificação. Caso contrário, pode ser difícil manter tolerâncias para redondidade e retidão, e danos térmicos podem até causar bolhas e trincas na roda de retificação.

7. Você pode ensinar novos truques a um processo "antigo".

Embora a retificação sem centro exista há muito tempo, as máquinas de hoje são equipadas com recursos mais novos que melhoram o desempenho.

Para aumentar a eficiência e produtividade do processo, controles programáveis CNC tornam ainda mais fácil configurar e alterar o equipamento de um trabalho para o próximo. Outras tecnologias mais novas estão tornando possível:

• Produzir formas, dimensões e tolerâncias retificadas anteriormente impossíveis
• Reduzir tempos de configuração
• Acelerar carregamento e descarregamento para encurtar tempos de ciclo

Por exemplo, a mais recente geração de máquinas de retificação sem centro remove a roda reguladora e a substitui por suportes de fio estacionários que têm uma opção de modo bucha. Esta opção permite formas retificadas intrincadas e características dimensionais exóticas ao realizar de forma semelhante às buchas guia em tornos automáticos de estilo suíço.

Além disso, avanços em controles de software, motores de acionamento direto e carregamento/descarregamento robótico de peças permitem que o conceito simples de retificação sem centro faça peças complexas que eram anteriormente impensáveis.

8. Experiência faz parte do conjunto de habilidades de retificação sem centro.

O processo sem centro geralmente não é ensinado. Em vez disso, é uma habilidade frequentemente adquirida ao longo de anos trabalhando na porção da indústria que fornece serviços de retificação sem centro a clientes.

Então, para obter os melhores resultados, você vai querer um parceiro que:

• Considere a retificação sem centro importante o suficiente para desenvolver uma expertise apesar de sua demanda de nicho
• Tenha continuado a crescer com a indústria em vez de confiar nas máquinas originais de décadas atrás

Por exemplo, desde o início a Metal Cutting tem aumentado nossas capacidades de corte com retificação sem centro para a produção de peças de vedação vidro-metal. Mais de 50 anos depois, ainda realizamos retificação sem centro virtualmente todos os dias e continuamos a par das tendências da indústria e demanda do cliente usando a mais recente geração de equipamentos.

Por que considerar o uso de retificação sem centro?

Nas mãos certas, a retificação sem centro é capaz de produzir uma "superfície usinada" que um processo como torneamento simplesmente não pode igualar — tanto como valor Ra quanto em certos metais que são quase impossíveis de torneiar com uma ferramenta de corte.

Mesmo onde o torneamento é possível, ele nunca produziria a remoção precisa de material e o acabamento superficial resultante que uma roda de retificação pode alcançar.

Quase 100 anos após sua criação, a retificação sem centro ainda não é tão comum quanto outros métodos de fabricação de metal. No entanto, as qualidades únicas de um acabamento retificado (vs. torneado) combinadas com as inovações e variações disponíveis com retificação sem centro permitem produzir peças metálicas que são insubstituíveis para suas aplicações.

Como escolher um processo de retificação de precisão? Saiba mais aqui.