Tipos de tornos

A classificação de um torno pode ser feita em função de diferentes fatores, tais como tipo, grau de automatização, controle ou comando da máquina etc. Este último é o mais aplicado, dividindo os tornos em convencionais (universal, revólver, vertical, copiador, automático), e com comando numérico. A Figura 17.5 ilustra os principais tipos de máquinas-ferramentas para torneamento e a Tabela 17.1 cita as suas características básicas.

Tabela 17.1 - Características básicas dos tipos de máquinas-ferramentas para torneamento Tipo de Torno Utilização Dependência

ferramentarias Alta Baixo Baixos Pequeno

Revólver Produção Alta Médio

(mecânica) Baixos Pequeno a médio

Vertical Produção (peças

muito grandes) Alta Alto (mecânica

e/ou eletrônica) Baixos a médios Pequeno a médio

Copiador Produção Alta Alto (mecânica

e/ou eletrônica) Baixos Pequeno a médio

Semiautomático Produção Baixa Alto (mecânica) Médios Grande

Automático Produção Baixa Alto (eletrônica) Altos Médio a grande

CNC Produção Baixa Alto (eletrônica) Altos Pequeno a médio

Ultraprecisão Peças especiais

e/ou exclusivas Baixa Alto (eletrônica) Muito baixos Pequeno a médio Especial Requisitos

específicos Depende do grau

de automação Exclusiva Depende do tipo de

peça Pequeno a grande

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(a) Torno universal (b) Torno revólver

(c) Torno vertical (d) Torno copiador

(e) Torno automático (f) Torno CNC

Figura 17.5 – Principais tipos de máquinas-ferramentas para torneamento

Tornos convencionais

Os tornos convencionais vão desde tornos com simples mecanização de algumas funções, tais como avanço longitudinal e avanço transversal, até tornos com alto grau de automação em que todas as funções são automáticas, inclusive funções de carga e descarga de peças.

Este alto grau pode ser conseguido mediante o emprego de dispositivos e comandos mecânicos, elétricos, hidráulicos e pneumáticos. Este tipo de automação é chamado automação rígida que fornece à máquina alta produção e eficiência, mas com baixa flexibilidade e mudanças na produção.

Dentre os convencionais estão os tornos: universal, revólver, vertical, copiador, semiautomático, automático e especial.

Os componentes básicos de um torno convencional podem ser resumidos através da Figura 17.6 que mostra os subsistemas do torno universal.

Os tornos universais são os mais comuns. Não oferecem grandes possibilidades de produção devido à dificuldade que apresenta na mudança de ferramenta.

O torno revólver surgiu da necessidade de reduzir o custo da produção em série (grandes ou pequenas), isto é, produzir o maior número de peças no menor tempo possível. Sua principal característica é a utilização de um dispositivo especial em forma de torre giratória que emprega várias

ferramentas (varia de 4 a 12) convenientemente dispostas e preparadas para realizar as operações em forma ordenada e sucessiva – o castelo revólver. A finalidade é permitir que sejam usinadas várias peças iguais, de modo igual, utilizando uma série de ferramentas que serão aplicadas sem a remoção da peça e sem alteração de colocação de ferramenta. Podem-se efetuar as operações de torneamento, furação, alargamento e roscamento. Construtivamente, os tornos revólver são semelhantes aos tornos comuns, com a diferença de o barramento ser mais curto e apresentar o castelo (ou torre) porta-ferramenta.

Figura 17.6 – Subsistemas do torno universal

O torno vertical é semelhante ao torno de placa, diferindo apenas na disposição do eixo-árvore, que é vertical. Já a fixação de peças (grandes diâmetros e pesos excessivos) é mais simples e exige menos esforço (maior comodidade). Por ter um eixo apoiado em mancais altamente resistentes, estes consomem maior potência. Além disso, a expulsão de cavacos é mais difícil; entretanto, não caem sobre o barramento. Em geral é constituído por castelo (magazine) para várias ferramentas, com avanços longitudinais (vertical) e transversais. Pode ter mais de um carro porta-ferramentas – o segundo para cargas leves e torneamento simultâneo (operações externas, internas e faceamento). Caracteriza-se pelo corte lento gerando cavacos com grande seção transversal. Peças de formato irregular não precisam ser cuidadosamente alinhadas antes de se aplicarem rotações elevadas (como em operações horizontais).

O torno copiador permite obter peças com a forma de sólidos de revolução de qualquer perfil.

Para tanto, é necessário que a ferramenta execute dois movimentos simultâneos – translação longitudinal e translação transversal – em relação à peça que se trabalha. Sob o ponto de vista funcional, o torno copiador poderia ser considerado um torno semiautomático já que ao inserir o protótipo e a peça a ser usinada, a ferramenta move-se automaticamente seguindo o perfil até o fim. É empregado, geralmente, para a produção seriada de peças que tenham perfis cônicos, esféricos ou complexos.

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O torno semiautomático é aquele em que há a necessidade de o operário substituir uma peça acabada por outra em estado bruto no final de uma série de operações realizadas sucessivamente de forma automática. A diferença entre o semiautomático e o automático é que o segundo produz uma peça a partir da matéria-prima (barra, vergalhão etc.) movimentada com avanço automático. O semiautomático é apropriado especialmente para a usinagem de peças fundidas, forjadas ou estampadas.

O torno automático se caracteriza por realizar todas as operações (desde a matéria-prima até a peça final) sucessivamente, uma após a outra, de forma automática. O campo de aplicação se dá na produção seriada de pequenas peças torneadas, quase sempre a partir de uma barra cilíndrica de metal. A diferença fundamental entre o torno revólver e o automático está no sistema de comando: no primeiro, os movimentos que caracterizam as diferentes operações de corte dependem do acionamento do operador para executar cada uma delas; no segundo, a sucessão de operações se dá automaticamente. Existem diferentes tipos de tornos automáticos, cada um com suas características particulares; a escolha deve ser feita baseando-se nas possibilidades que as ferramentas têm de efetuar certos movimentos para realizar um ciclo de trabalho conveniente, em relação às exigências de forma, dimensões etc.

Os tornos especiais são aqueles destinados a operações específicas. Como exemplo, tem-se o torno detalonador, usado no corte de dentes de fresas e machos, na qual se exige um perfil constante.

Tornos com comando numérico

O comando numérico é um equipamento eletrônico capaz de receber informações por meio de entrada própria, compilar estas informações e transmiti-las em forma de comando à máquina-ferramenta, de modo que esta – sem a intervenção do operador – realize as operações na sequência programada. Os tornos com comando numérico (CNC) diferem-se basicamente dos tornos convencionais, uma vez que não necessitam de acessórios que proporcionem o controle dos movimentos da máquina, tais como gabaritos, cames, limites etc. e até mesmo a interferência direta do operador. Estes movimentos são comandados através de dados de entrada, que determinam os movimentos a serem executados, proporcionando ao equipamento e à peça uma condição bastante favorável, quando comparado com torno convencional, além do que, são maiores as garantias de uniformidade de qualidade de peça para peça e de lote para lote. Os componentes básicos de um torno CNC são:

 Parte mecânica: máquina operatriz propriamente dita, incluindo as unidades motoras, hidráulicas e pneumáticas e ainda, os sistemas de refrigeração, lubrificação, transportadores de cavaco e outros.

 Interface eletroeletrônica: componente que distribui e comanda os diversos elementos da máquina (motores principais do eixo-árvore, motores de bombas hidráulicas) e também a abertura e fechamento de válvulas solenoides atuantes em sistemas hidráulicos e pneumáticos.

 Comando eletrônico: equipamento (comando numérico) que recebe as informações em seu painel e atua na interface homem-máquina que, por sua vez, transmite à máquina-ferramenta as operações requeridas. Atua nos motores de avanço através de outra unidade de força de comando, própria para estes motores, que são os responsáveis pelo movimento dos carros.

Em um torno CNC, todas as suas funções são programáveis, sendo sua função principal programar o movimento relativo entre a ferramenta e a peça. O projeto e a construção são de altíssima rigidez e solidez, proporcionando qualidade e tolerâncias ótimas. Como os movimentos são programáveis, pode-se obter alta repetitividade de peças com nenhum erro ou interrupção, ou mesmo sem a intervenção do operador da máquina. Os tornos comandados por computador, denominados CNC (comando numérico computadorizado), permitem também sua integração com outros computadores e máquinas, aumentando

sua capacidade de trabalho e diversificação, ou seja, flexibilidade – fator que vem sendo fortemente exigido dentro das indústrias atualmente. A Figura 17.7 mostra o Torno Mazak modelo Quick Turn Nexus 100-II presente no Laboratório de Automação em Usinagem (LAUS-UFRGS).

Figura 17.7 – Torno CNC Mazak QTN 100-II

O Centro de Torneamento é um torno com posicionamento de fuso programável (3º eixo) e com ferramenta programável em movimento na direção Y (4º eixo), de forma que podem ser realizados complementarmente os processos de furação, fresamento ou roscamento em superfícies de revolução.

A usinagem de ultraprecisão pode ser chamada de microusinagem, nanousinagem ou até mesmo usinagem com ferramentas de diamante. O torno de ultraprecisão (Fig. 17.8a) é usado principalmente na produção de peças mecânicas bem como elementos ópticos transmissivos e reflexivos (Fig. 17.8b), quando se necessita de alta precisão na escala submicrométrica e, inclusive, na nanométrica.

Laboratório de Mecânica de Precisão

(a) (b)

Figura 17.8 – Usinagem de ultraprecisão no LMP-UFSC: (a) torno; (b) espelho usinado.

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O projeto e a fabricação de um torno de ultraprecisão, bem como seu real desempenho, dependem diretamente do comportamento estático e dinâmico de seus componentes. Algumas características funcionais são fundamentais: precisão de giro, rigidez elevada, repetitividade dos movimentos e capacidade de carga. Mancais aerostáticos são adequados para projeto de cabeçotes e guias lineares. Na usinagem de ultraprecisão, pequenos níveis de vibração e variações térmicas como os introduzidos pelo ambiente e pelo próprio processo de usinagem têm influência direta na qualidade da superfície usinada.