torno mecânico
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MONOGRAFIA
Torno Mecânico
Engenharia de Produção Industrial
Máquinas Industriais
21-05-2012
Alexandre Miguel Ramos Pereira Nº 20086381
Curso: Engenharia de Produção Industrial
Disciplina: Máquinas Industriais
Alexandre Miguel Ramos Pereira Nº 20086381 1
Í ndice
1. INTRODUÇÃO ....................................................................................................................... 2
2. HISTÓRIA ............................................................................................................................ 3
3. O PROCESSO DE TORNEAMENTO .............................................................................................. 6
4. OPERAÇÕES FUNDAMENTAIS ................................................................................................... 7
4.1. TORNEAMENTO CILÍNDRICO.................................................................................................. 7
4.2. ROSCAR ........................................................................................................................... 7
4.3. FACEJAR ........................................................................................................................... 8
4.4. SANGRAR (CORTAR) ............................................................................................................ 8
4.5. TORNEAMENTO CÓNICO ...................................................................................................... 8
4.6. PERFILAR .......................................................................................................................... 9
4.7. FURAR E MANDRILAR .......................................................................................................... 9
4.8. RECARTILHAR .................................................................................................................... 9
5. CLASSIFICAÇÃO DOS TORNOS MECÂNICOS .................................................................................10
5.1. TORNO HORIZONTAL/PARALELO...........................................................................................10
5.2. TORNO DE PLACA ..............................................................................................................11
5.3. TORNO VERTICAL ..............................................................................................................11
5.4. TORNO REVÓLVER .............................................................................................................12
5.5. TORNO COPIADOR .............................................................................................................12
5.6. TORNO DE PRODUÇÃO .......................................................................................................13
5.7. TORNO SEMI-AUTOMÁTICO .................................................................................................13
5.8. TORNO AUTOMÁTICO - CNC ...............................................................................................14
6. NOMENCLATURA E PRINCIPAIS COMPONENTES DO TORNO .............................................................15
6.1. BARRAMENTO ..................................................................................................................15
6.2. CABEÇOTE FIXO ................................................................................................................15
6.3. CABEÇOTE MÓVEL.............................................................................................................16
6.4. CARRO PORTA-FERRAMENTA ...............................................................................................17
6.4.1 CARRO LONGITUDINAL .....................................................................................................17
6.4.2 CARRO TRANSVERSAL .......................................................................................................17
6.4.3 CARRO SUPERIOR OU ESPERA .............................................................................................18
6.4.4 PORTA-FERRAMENTA .......................................................................................................18
6.5. CAIXA DE AVANÇOS E RECÂMBIO ..........................................................................................18
7. ACESSÓRIOS DO TORNO .........................................................................................................19
7.1. PONTOS E CONTRAPONTOS .................................................................................................19
7.2. PLACA DE ARRASTO ...........................................................................................................19
7.3. LUNETA ..........................................................................................................................20
7.4. PLACA LISA ......................................................................................................................20
7.5. BUCHAS DE CASTANHAS INDEPENDENTES ...............................................................................21
7.6. BUCHA UNIVERSAL ............................................................................................................21
7.8. MANDRIL ........................................................................................................................22
8. CUIDADOS COM A SEGURANÇA ...............................................................................................22
BIBLIOGRAFIA……………….…………………………………………………………………………….………………………….23
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1. Introdução
Os processos de fabricação que envolve mudança de forma podem ser classificados em
duas categorias: fabricação com remoção de material e fabricação sem remoção de material.
Enquanto a segunda categoria é composta por processos de fabricação como conformação e
fundição, a primeira categoria é composta basicamente pelos processos de maquinação.
As grandes utilizações dos processos de maquinação devem-se principalmente à
variedade de geometrias possíveis de serem maquinadas, com alto grau de precisão
Apesar das vantagens da maquinação, esta possui desvantagens em relação a outros
processos de fabricação como, por exemplo, a baixa velocidade de produção. Esta desvantagem
faz com que qualquer aprimoramento no sentido de aumentar a produção de um processo de
maquinação represente um ganho significativo. A segunda desvantagem dos processos de
maquinação diz respeito aos altos custos envolvidos que se devem ao uso de máquinas e
ferramentas caras e à necessidade de mão-de-obra especializada. O nível de conhecimento
requerido na programação e operação nas modernas máquinas de comando numérico faz
necessários operadores com certo grau de especialização. Para além de que parte da matéria-
prima usada nestes processos é transformada em desperdício.
Maquinação é um termo que abrange processos de fabricação por geração de superfícies
por meio de remoção de material, conferindo dimensão e forma à peça.
Neste contexto se insere este trabalho, cujo principal objectivo é explanar sobre o torno
mecânico, mostrando seu histórico, operações fundamentais, classificação, principais
componentes, acessórios.
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2. História
A máquina-ferramenta é utilizada na fabricação de peças de revolução, por meio da
movimentação mecânica de um conjunto de ferramentas. O torno mecânico é a máquina
ferramenta mais antiga e dele derivaram todas as outras inventadas pelo homem.
Inicialmente, os movimentos de rotação da máquina eram gerados por pedais. A
ferramenta para tornear ficava na mão do operador que dava forma ao produto. Daí a
importância de sua habilidade no processo de fabricação. Quando a ferramenta foi fixada à
máquina, o operador ficou mais livre para trabalhar. Pode-se dizer que nesse momento nasceu a
máquina-ferramenta.
Máquina-ferramenta
Sabe-se que antigas civilizações, a exemplo dos egípcios, assírios e romanos, já
utilizavam antigos tornos de arco como um meio fácil de fazer objectos com formas redondas.
Torno de arco usado no Imperio Romano
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Os Tornos de Vara foram muito utilizados durante a idade média e continuaram a ser
utilizados até o século XIX por alguns artesãos. Nesse sistema de torno a peça a ser trabalhada
era amarrada com uma corda presa numa vara sobre a cabeça do artesão e sua outra
extremidade era amarrada a um pedal. O pedal quando pressionado puxava a corda fazendo a
peça girar, a vara por sua vez fazia o retorno. Por ser fácil de montar esse tipo de torno permitia
que os artesãos se deslocassem facilmente para lugares onde houvesse a matéria-prima
necessária para eles trabalharem.
Torno de Vara usado na Idade Média
A necessidade de uma velocidade contínua de rotação fez com que fossem criados os
Tornos de Fuso. Esses tornos necessitavam de duas ou mais pessoas, dependendo do tamanho
do fuso, para serem utilizados. Enquanto um servo girava a roda, o artesão utilizava suas
ferramentas para dar forma ao material. Esse torno permitia que objectos maiores e com
materiais mais duros fossem trabalhados.
Torno de Fuso, usado a partir de 1600
Com a invenção da máquina a vapor por James Watt, os meios de produção como teares e
afins foram adaptados à nova realidade. O também inglês Henry Moudslay adaptou a nova maravilha a
um torno criando o primeiro torno a vapor.
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Essa invenção diminuía a necessidade de mão-de-obra, uma vez que os tornos podiam ser
operados por uma pessoa apenas. À medida que a fabricação se tornava mais mecânica e menos
humana as caras habilidades dos artesãos eram substituídas por mão-de-obra barata. Isso deu
condições para que Whitworth em 1860 mantivesse uma fábrica com 700 funcionários e 600 máquinas
ferramenta. Moudslay e Whitworth ainda foram responsáveis por várias outras mudanças nos tornos da
época, como o suporte para ferramenta e o avanço transversal. Em 1906, o torno já tem incorporado
todas as modificações feitas por Moudslay e Whitworth. A correia motriz é movimentada por um
conjunto de polias de diferentes diâmetros, o que possibilitava uma variada gama de velocidades de
rotação.
Inovações no torno, por Moudslay e Whitworth
Em 1925, surge o Torno Paralelo: o problema de ter de fixar o torno é resolvido pela
substituição do mesmo por um motor eléctrico nos pés da máquina. A variação de velocidades vinha de
uma caixa de engrenagem, e desengates foram postos nas sapatas para simplificar alcances de
rotação longos e repetitivos. Apesar de apresentar dificuldades para o trabalho em série devido a seu
sistema de troca de ferramentas, é o mais usado actualmente.
Em 1960, para satisfazer a exigência de grande rigidez criou-se uma estrutura completamente
fechada; criou-se o Torno Automático. A máquina é equipada com um engate copiador que transmite o
tipo de trabalho do gabarito por meio de uma agulha.
Em 1978, é inventado o torno de CNC (Comando Numérico Computadorizado), que, apesar de
não apresentar nenhuma grande mudança na sua mecânica, substituiu os mecanismos usados para
mover o cursor por microprocessadores. O uso de um painel permite que vários movimentos sejam
programados e armazenados permitindo a rápida troca de programa.
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3. O Processo de Torneamento
O torneamento, como todos os trabalhos executados com máquinas-ferramentas,
acontece mediante o arranque progressivo da apara da peça a ser trabalhada. A apara é
arrancada por uma ferramenta de um só gume cortante, que deve ter uma dureza superior à do
material a ser cortado.
No torneamento, a ferramenta entra na peça, e através do movimento rotativo uniforme
em torno do eixo permite o corte contínuo e regular do material. A força necessária para retirar
a apara é feita sobre a peça, enquanto a ferramenta, firmemente presa ao porta-ferramentas,
compensa a reacção desta força.
No torneamento, existem três movimentos
relativos entre a peça e a ferramenta.
O movimento rotativo da peça que permite
cortar o material é o movimento de corte.
O movimento de translação da ferramenta ao
longo da superfície da peça é o movimento de avanço.
O empurrar a ferramenta em direcção ao interior da
peça determinando assim a profundidade do passe e a espessura da apara é o movimento de
penetração.
Um dos problemas na utilização dos tornos mecânicos é a precisão no cálculo e
determinação dos esforços envolvidos no torneamento devido ao elevado número de variáveis
existentes no processo.
Como tal, tenta-se reduzir os cálculos simplesmente desconsiderando variáveis que
possuem pouca influência na determinação do esforço de corte.
Então a força mais importante é a força principal de corte na direcção tangencial Fp é
pois é esta força que arranca mais apara do material durante o processo de maquinação.
Torneamento
Forças actuantes num torneamento
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4. Operações Fundamentais
O torno executa qualquer espécie de superfície de revolução, uma vez que a peça que se
trabalha tem o movimento principal de rotação, enquanto a ferramenta possui o movimento de
avanço e de translação. Além de tornear superfícies cilíndricas externas e internas, pode ainda
maquinar superfícies planas no topo das peças, superfícies cónicas, esféricas e perfiladas,
facejar, abrir rasgos, entalhes, ressaltos e golas. O torno também pode ser usado para furar,
alargar, recartilhar, enrolar molas, polir peças, etc.
As operações fundamentais realizadas por um torno são: tornear, roscar, facejar,
sangrar, tornear cónico, perfilar, furar e mandrilar.
4.1. Torneamento Cilíndrico
Operação obtida pelo deslocamento rectilíneo da ferramenta paralelamente ao eixo da
peça. O torneamento cilíndrico pode ser externo ou interno.
Torneamento cilíndrico externo. Torneamento cilíndrico interno.
4.2. Roscar
É a operação que consiste em abrir rosca em uma superfície externa de um cilindro ou
cone, ou também no interior de um furo.
Rosca em superfície externa. Rosca no interior de um furo.
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4.3. Facejar
Consegue-se quando se desloca a ferramenta no sentido perpendicular ao eixo de
rotação da peça. O facejamento pode ser externo e o interno.
Facejamento externo. Facejamento interno.
4.4. Sangrar (cortar)
É a operação que consiste em cortar uma peça, no torno. O sangramento pode ser radial
ou axial.
Sangramento radial Sangramento axial.
4.5. Torneamento Cónico
É a operação obtida pelo deslocamento da ferramenta obliquamente ao eixo da peça. O
torneamento cónico também pode ser externo ou interno.
Torneamento cónico externo. Torneamento cónico interno.
b b
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4.6. Perfilar
Processo de torneamento no qual a ferramenta define uma forma determinada pelo perfil
da mesma. O perfilamento também pode ser radial ou axial.
Perfilamento radial. Perfilamento axial.
4.7. Furar e Mandrilar
Pela acção de uma ferramenta deslocada paralelamente ao eixo do torno maquina-se
uma superfície cilíndrica interna, passante ou não. Obtêm-se furos cilíndricos com diâmetros
exactos (toleranciados) em buchas, polias, engrenagens e outras peças. A furação ou o
mandrilamento podem ser cilíndricos, radiais ou cónicos.
Furação ou Mandrilamento.
4.8. Recartilhar
Operação obtida quando se desejam tornar uma superfície áspera, como cabos de
ferramentas, usando-se uma ferramenta que possa imprimir na superfície a forma desejada.
Recartilhar
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5. Classificação dos Tornos Mecânicos
Para responder às numerosas necessidades, a tecnologia moderna põe à nossa disposição
uma grande variedade de tornos que diferem entre si pelas dimensões, funcionamento,
características, forma construtiva, etc.
A escolha do tipo de torno adequado para a execução de uma determinada fabricação
deverá ser feita baseando-se nos seguintes factores:
- Dimensões das peças a produzir
- Forma das mesmas
- Quantidade a produzir
- Possibilidade de obter as peças directamente de vergalhões (barras, perfis).
- Grau de precisão exigido.
5.1. Torno Horizontal/Paralelo
Os tornos horizontais são os mais comuns e mais usados frequentemente. Por
apresentarem alguma complexidade na mudança de ferramentas, não oferecem grandes
possibilidades de fabricação em série.
Torno horizontal
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5.2. Torno de Placa ou Platô
O torno de placa é um torno de grande diâmetro de placa (bucha), utilizado para tornear
peças curtas e de grande diâmetro, tais como polias, volantes, rodas, etc. Tendo grandes
recursos para facejamento e poucos para tornear.
Torno de placa.
5.3. Torno Vertical
Os tornos verticais, com eixo de rotação vertical, são utilizados para tornear peças de
grandes dimensões e de grande peso. Tornando-se mais facilmente montar as peças sobre uma
plataforma horizontal (bucha) do que numa vertical.
Torno vertical.
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5.4. Torno Revólver
Os tornos revólver têm uma característica fundamental que é a utilização de várias
ferramentas dispostas e preparadas para realizar várias operações em forma ordenada e
sucessiva através de um porta-ferramenta múltiplo ou “revólver”.
.
Torno revólver
5.5. Torno Copiador
Os tornos copiadores permitem obter peças de perfil qualquer. Para poder realizar estes
trabalhos, é necessário que a ferramenta esteja activada de dois movimentos simultâneos: um de
translação longitudinal e outro de translação transversal em relação à peça que se trabalha.
Torno copiador.
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5.6. Torno de Produção
Os tornos de produção, de corte múltiplo, são aqueles que, para atender às necessidades
da produção, aumentando a quantidade de peças e diminuindo o custo da produção, são
providos de dois carros, um anterior com movimento longitudinal e outro posterior, com
movimento transversal, que trabalham simultaneamente, com avanço automático.
Os dois carros são providos de porta-ferramentas.
Torno de Produção.
5.7. Torno Semi-automático
Os tornos semi-automáticos derivam do torno paralelo porem com mais recursos.
Constituem um escalão intermediário entre os tornos revólver e os tornos automáticos,
possuindo as características daqueles, melhoradas pela mudança automática das ferramentas em
cada operação. A operação a cargo do operário é exclusivamente a retirada da peça acabada e a
fixação da nova peça em bruto.
Torno Semi-Automático.
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5.8. Torno Automático - CNC
Nos tornos automáticos após o torneamento de cada peça, a avançará, sempre
automaticamente, pelo furo da árvore e uma nova peça será executada. Assim prosseguirá
sucessivamente até o término da matéria-prima, uma após outra automaticamente.
Utilizam um moderno processo de produção comandado por um comando numérico
computadorizado, abreviadamente CNC, que controla os movimentos da máquina.
Apresenta um excelente rendimento além de elevada precisão em menor tempo, bem
como a realização de operações diversas e complexas.
As desvantagens só dizem respeito ao alto custo de investimento e problemas com
programação.
Torno CNC.
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6. Nomenclatura e principais componentes do torno
Partes do torno horizontal
o Barramento;
o Cabeçote fixo;
o Cabeçote móvel;
o Carro porta ferramenta.
o Caixa de avanços e Recâmbio
6.1. Barramento
Suporta todas as partes principais do torno. Está apoiado sobre a base (pés) do torno. O
carro porta ferramentas e o cabeçote móvel deslocam-se sobre as suas guias e fusos.
Barramento do torno
6.2. Cabeçote Fixo
Onde está montado a caixa de velocidades e a árvore principal.
O sistema permite estabelecer e fornecer o movimento de rotação
da árvore principal.
O número de rotações é estabelecido na caixa de
velocidades, podendo ser feito através de sistemas de engrenagens
ou correias e polias. Cabeçote fixo
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A parte do topo ou cabeça da árvore principal possui um dispositivo de fixação das
peças (bucha). O formato cónico do furo nesta parte permite a utilização de um ponto.
Árvore principal com ponto.
Na bucha universal as castanhas são movimentadas simultaneamente pela acção da
chave introduzida em um dos furos existentes. Servem para fixar peças de seção circular ou
poligonais regulares.
Bucha universal
6.3. Cabeçote Móvel
É utilizado como encosto ou apoio para montagem entre pontos no torneamento de
peças compridas. Para furações é colocado no lugar do contraponto uma ferramenta.
No interior do corpo do cabeçote móvel mostrado há uma haste (mangote) que tem um
furo cónico para adaptar a contraponto. Com a alavanca de fixação do mangote aliviada, o
contraponto pode ser movimentada longitudinalmente pela acção de um volante manual.
O corpo do cabeçote móvel pode ser ajustado longitudinalmente ao longo do barramento
e depois é fixo nas guias do barramento.
Cabeçote móvel e detalhes
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6.4. Carro Porta-Ferramenta
É composto por carro longitudinal, carro transversal, carro superior ou de espera e porta
ferramenta.
6.4.1 Carro Longitudinal
O carro possui uma sela que se movimenta ao longo do barramento.
Na frente da sela está localizado o avental que é atravessado pelo fuso.
Carro longitudinal
6.4.2 Carro Transversal
Pode ser movimentado transversalmente ao barramento. Sobre a sela do carro
longitudinal está montada a guia do carro transversal com o mecanismo de avanço do mesmo.
Carro transversal
Carro porta ferramenta: (a) Carro longitudinal, (b) carro transversal, (c) carro superior ou de espera,
(d) porta ferramenta.
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6.4.3 Carro Superior ou Espera
Está montado sobre o carro transversal, possui uma base giratória graduada e uma guia de
espera que pode movimentar o porta-ferramenta e também permite o torneamento em ângulo.
Carro superior ou Espera
6.4.4 Porta-Ferramenta
È o local para fixar a ferramenta, através de um parafuso que
também fixa o porta ferramenta na espera
As manivelas de avanço transversal e do carro superior
possuem anéis graduados que indicam a profundidade de corte da
ferramenta, em fracções de milímetros permitindo avançar a
ferramenta na profundidade desejada em cada passe.
O suporte do carro superior possui um nónio sobre o qual pode girar.
Os movimentos: longitudinal (avanço) e transversal (profundidade),
podem ser produzidos manualmente através do volante do avental e da manivela
do carro transversal. Estes movimentos também podem ser automáticos.
6.5. Caixa de Avanços e Recâmbio
Também conhecida por caixa de engrenagem, é formada por carcaça, eixos e
engrenagens; serve para transmitir o movimento de avanço do recâmbio para a ferramenta.
O recâmbio é transmissão do movimento de rotação do cabeçote fixo para a caixa de
avanços.
Nónio
Porta-Ferramenta
Manivela da Espera
Nónio
Porta-Ferramentas
Caixa de Avanços Recâmbio
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7. Acessórios do Torno
O torno tem vários tipos de acessórios que servem para auxiliar na execução de muitas
operações de torneamento:
7.1. Pontos e Contrapontos
Os pontos e contrapontos são cones duplos rectificados de aço temperado, num lado um
cone Morse, e do outro lado, um cone de 60º para apoiar, ao centro, a peça a ser torneada.
O contraponto é montado no mangote do cabeçote móvel e ponto no cabeçote fixo.
1. Ponta fixa: suporta a peça por meio dos furos de centro.
2. Ponta rotativa: reduz o atrito entre a peça e a ponta, pois gira suavemente.
3. Ponta rebaixada: facilita o completo facejamento do topo.
7.2. Placa de Arrasto
A placa de arrasto é um acessório que transmite o movimento de rotação do eixo
principal às peças que devem ser torneadas entre pontos. Tem o formato de disco, possui um
cone interior e uma rosca externa para fixação. As placas arrastadoras podem ser:
Tipos de placas de arrasto.
Em todas as placas usa-se o arrastador que é firmemente preso à peça, transmitindo-lhe
o movimento de rotação, funcionando como órgão intermediário.
Tipos de Pontos
1 2 3
Tipos de placas de arrasto
Arrastador de
haste direita
Arrastador de
haste curva
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7.3. Luneta
A luneta é outro acessório usado para prender peças de grande comprimento e finas que,
sem esse tipo de suporte adicional, tornariam a maquinação inviável, por causa da vibração e
flexão da peça devido ao grande vão entre os pontos. A luneta pode ser fixa ou móvel.
A luneta fixa é presa no barramento e possui três castanhas reguláveis. A luneta móvel
geralmente possui duas castanhas. Ela apoia a peça durante todo o avanço da ferramenta, pois
está fixada no carro do torno.
.
7.4. Bucha Lisa
A bucha lisa fornece uma superfície plana para apoio de peças de formas irregulares. Ela
tem várias ranhuras que permitem a utilização de parafusos para fixar a obra. É aparafusada na
extremidade do cabeçote fixo, sendo usada para peças cujos centros não são alinhados com
outros tipos de suporte, para furar e alargar furos que devem ser colocados cuidadosamente.
Bucha lisa.
Luneta fixa Luneta Móvel
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7.5. Buchas de Castanhas Independentes
É outro tipo de bucha comum. Pode ter 3 ou 4 castanhas ajustáveis, por meio de uma
chave, que acciona um parafuso sem-fim que comanda o deslocamento de castanha. Este tipo
de bucha permite fixar firmemente obras de qualquer forma e centrar com a precisão desejada
qualquer ponto da peça.
As castanhas podem ser retiradas e colocadas em posição inversa, permitindo centrar
pela parte interna as obras vazadas.
Buchas de castanhas independentes.
7.6. Bucha Universal
Neste tipo, as castanhas se movem simultaneamente pela acção da chave introduzida em
um dos furos existentes. Estas placas servem para fixar peças poligonais regulares ou de seção
circular.
Bucha universal.
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7.8. Mandril
São pequenas buchas universais de três castanhas mais comummente conhecidas como
mandris, que são utilizadas para fixar brocas, alargadores, machos e peças
cilíndricas de pequeno diâmetro.
Mandril.
8. Cuidados com a Segurança
Extremo cuidado é necessário ao operar este tipo de máquina, pois por ter suas partes
giratórias, necessariamente expostas, pode provocar graves acidentes. Nunca devem ser
utilizadas luvas, correntes, anel, roupas com mangas compridas e folgadas por que podem ser
"arrastadas" pelos movimentos giratórios dos componentes. As castanhas necessariamente
devem ficar protegidas com anteparos, preferencialmente, transparentes, como Policarbonato, e
ter um sistema de segurança.
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Bibliografia
http://avferrari.blog.uol.com.br/
http://mmborges.com/processos/USINAGEM/TORNEAMENTO.htm
http://www.tornoautomatico.com.br
http://www.gume.pt/buchas%20geral.htm
http://java.cimm.com.br/cimm/didacticMaterial/maquinação.html
http://pt.wikipedia.org/wiki/Torno_mec%C3%A2nico
http://www.lmp.ufsc.br/disciplinas/emc5240/Aula-10-U-2007-1-Forcas.pdf