Oficinas de manufatura e engenharia precisam de tornos mecânicos como ferramenta essencial para o corte de peças cilíndricas. Essas máquinas operam com eficiência em diversas tarefas de processamento de metais, abrangendo torneamento, faceamento, ranhuramento e chanfradura, além de outras aplicações para a fabricação de peças exatas.
O moderno Torno CNC apresenta automação por meio de trocadores de ferramentas que permitem à máquina alternar entre diferentes ferramentas de acordo com os requisitos operacionais. Para maximizar as taxas de remoção de metal e obter dimensões precisas, além de acabamentos superficiais de alta qualidade em produtos usinados, é necessário escolher ferramentas de torno adequadas.
O artigo a seguir apresenta uma introdução a 15 ferramentas de torno típicas aplicadas em centros de torneamento CNC, juntamente com suas características essenciais e finalidades de emprego.
A ferramenta de torneamento externo funciona como ferramenta de ranhuramento externo e ferramenta de torneamento de diâmetro externo (OD), sendo o instrumento mais comum em tornos CNC. A ferramenta de torneamento externo opera eliminando material no componente externo das peças cilíndricas torneadas alinhadas dentro do fuso para atingir as dimensões especificadas.
O inserto em uma ferramenta de torneamento externo apresenta uma aresta de corte afiada, retificada em ângulos específicos, projetada para cortar cavacos de metal com forças de corte mínimas. Ao avançar a ferramenta perpendicularmente em direção à peça a cada passada, quantidades precisas de material podem ser removidas para atingir os diâmetros desejados. Essas ferramentas estão disponíveis com diversos formatos de inserto, como triangular, rômbico, quadrado, redondo e outros.
Operações de torneamento externo também produzem excelentes acabamentos superficiais determinados por fatores geométricos da ferramenta, como ângulo de ataque, ângulo de saída e raio da ponta. Programadores CNC otimizam parâmetros de corte como velocidade, avanço e profundidade de corte com base no material da peça, para que a ferramenta se encaixe com eficiência durante as passagens de desbaste e acabamento.
Enquanto as ferramentas de torneamento externo usinam superfícies externas, as ferramentas de torneamento interno, também chamadas de barras de mandrilar, operam nas superfícies internas de peças cilíndricas. Elas são projetadas para cortar ranhuras, furos e outras características internas com dimensões precisas e baixa rugosidade superficial.
Essas ferramentas consistem em um cilindro longo que permite o acesso ao interior das peças montadas no fuso do torno. As forças de corte são transmitidas através da barra, que deve ser rígida o suficiente para não sofrer deflexão durante a usinagem. O inserto interno da ferramenta de torneamento apresenta geometrias otimizadas para cisalhamento de metal e para suportar as cargas de corte envolvidas durante o mandrilamento.
Combinando movimentos de interpolação longitudinal e transversal, os tornos CNC equipam ferramentas de torneamento interno para produzir furos com tolerâncias muito estreitas. Além de furos passantes simples, essas ferramentas também podem criar padrões precisos, como trepanação, perfis, ranhuras e rebaixos, em diâmetros internos, com base em trajetórias de ferramentas programadas.
A barra de mandrilar é um tipo de ferramenta de torneamento interno especializada para dimensionamento preciso, acabamento ou ampliação de furos existentes. Ela desempenha um papel fundamental em aplicações de usinagem de furos de precisão necessárias em componentes automotivos, aeroespaciais e outros componentes de engenharia.
Barras de mandrilar rígidas minimizam a deflexão, essencial para resultados de mandrilamento precisos e a circularidade dos furos. Elas permitem grandes balanços dentro de furos profundos para aumentar o acesso ao corte. As barras de mandrilar também possuem geometrias de inserto especializadas que permitem o cisalhamento eficiente do material, mesmo em baixas velocidades de corte associadas ao seu uso.
Tornos CNC utilizam barras de mandrilar para atingir tolerâncias rigorosas de tamanho, acabamento e posicionamento de furos, inatingíveis com furação ou alargamento convencionais, mas necessárias em peças críticas. A mandrilização também elimina a distorção ou o desalinhamento presentes em furos pré-perfurados. Os operadores precisam selecionar cuidadosamente as velocidades de avanço e as profundidades de corte para obter a precisão dimensional e a qualidade superficial esperadas nos furos acabados.
A ferramenta de corte, também chamada de ferramenta de ranhura, realiza uma operação importante em tornos CNC: separa as peças acabadas do excesso de material, também conhecido como retalho. Ela corta ranhuras profundas e estreitas ao redor da peça usando sua pastilha afiada para facilitar a quebra ou a "separação" da peça acabada.
Essas ferramentas possuem geometrias avançadas e ângulos adequados que permitem uma penetração suave mesmo em materiais duros com cavacos contínuos. Ao aplicar pressão suficiente na ferramenta, é possível produzir sulcos profundos progressivamente em direção ao centro da peça até que os fragmentos sejam fraturados na superfície inferior.
Ferramentas de corte para aplicações CNC apresentam folgas ideais, quebra-cavacos, design com dissipação de calor e resistência para suportar as grandes forças de corte envolvidas neste processo de corte. Interfaces rígidas de fixação de ferramentas também desempenham um papel vital na minimização da deflexão. Com configurações adequadas de velocidade e avanço, as ferramentas de corte oferecem alta repetibilidade e dimensões de ranhura consistentes.
Ferramentas de faceamento, também chamadas fresas de topo, desempenham um papel vital em tornos CNC para usinar com precisão as extremidades das peças perpendiculares ao eixo de torneamento. Essa operação de faceamento prepara uma extremidade com uma superfície lisa e define o comprimento exato da peça antes da usinagem de elementos externos ou internos.
A pastilha de faceamento apresenta geometrias adequadas para operações de corte final. Usina o material em passes axiais sucessivos com uma largura de corte reduzida e gera rapidamente superfícies lisas e planas. Ângulos de saída adequados na aresta de corte facilitam a formação de cavacos, evitando o endurecimento na delicada aresta da peça.
Os programadores CNC determinam os parâmetros de avanço, velocidade e profundidade do faceamento com base na dureza do material da peça. Refrigerantes são frequentemente utilizados para minimizar o aumento de temperatura durante o faceamento e evitar erros dimensionais indevidos. As ferramentas de faceamento definem a geometria da peça, garantindo que operações subsequentes como furação, mandrilamento, ranhuramento, etc., forneçam resultados precisos.
O corte de roscas em superfícies internas ou externas é um requisito comum em peças torneadas de precisão para fins de montagem ou fixação. Ferramentas de rosqueamento especializadas em tornos CNC cortam ranhuras ou roscas helicoidais precisas usando fresas de inserção de ponta única com base no passo e na profundidade programados.
O inserto para corte de roscas apresenta ângulos geométricos adequados, necessários para a remoção gradual do material a cada passada, gerando roscas em V com o perfil correto. As ferramentas para torneamento de roscas vêm com insertos para corte de roscas métricas, UNF, UNC ou outros formatos padrão, conforme as necessidades de projeto do componente.
Os sistemas CNC permitem que as ferramentas de rosqueamento produzam roscas precisamente adaptadas aos calibres de rosca ou às peças correspondentes. Além das roscas convencionais de 60°, as roscas Acme, Buttress e outros tipos também podem ser cortadas com precisão em tornos CNC, com base em uma estratégia de trajetória da ferramenta. A refrigeração evita a formação de arestas postiças e melhora o acabamento da rosca.
A serrilhagem é uma importante operação secundária realizada em componentes usinados em torno para criar uma camada de indentação padronizada na superfície, proporcionando maior aderência. Exemplos comuns incluem as áreas de aderência em porcas, manoplas, controles, etc., onde o atrito tátil é necessário para uma operação sem deslizamento.
A ferramenta de serrilhamento consiste em uma fileira única ou dupla de dentes de corte piramidais afiados que podem imprimir um padrão preciso de diamante, reto ou outro padrão estético na peça de trabalho. Ao alimentar a ferramenta perpendicularmente à peça a ser trabalhada e aplicar pressão, os dentes deslocam o material e moldam a frio a textura serrilhada desejada.
Os processos de serrilhamento CNC permitem excelente controle sobre as dimensões do molde e a consistência da profundidade, algo inatingível com métodos manuais. Diferentes padrões de serrilhamento podem ser produzidos em uma única peça de trabalho, trocando-se as ferramentas. Além do apelo visual e da função tátil, o serrilhamento também serve para ocultar marcas de usinagem abaixo do padrão em relevo.
A ranhura é utilizada em componentes torneados por CNC para produzir ranhuras circunferenciais externas ou internas para diversas aplicações. Isso inclui assentamento de anéis de vedação para funções de vedação, criação de divisórias, ranhuras para anéis de retenção, reservatórios de óleo, etc., com base nas necessidades de projeto do componente.
As ferramentas de ranhuramento consistem em cabeças de corte compactas equipadas com pastilhas indexáveis e estão disponíveis em diferentes larguras. Ao interpolar a ferramenta em uma direção paralela ao eixo da peça, ranhuras estreitas com perfis inferiores quadrados ou arredondados podem ser cortadas com precisão.
As dimensões comuns das ranhuras variam de 1 a 6 mm de largura e até 5 mm de profundidade. As pastilhas para ranhuramento apresentam ângulos de ataque adequados, quebra-cavacos e outros fatores geométricos para gerar cavacos contínuos na usinagem axial ou radial. As ferramentas para ranhuramento e corte compartilham diversos aspectos de design otimizados para operações profundas e pesadas.
Componentes com arestas ou cantos afiados frequentemente precisam de preparação de arestas direcionada ou "chanfragem" para atender a necessidades funcionais ou de segurança. Por exemplo, um chanfro remove arestas vivas perigosas ou fornece uma entrada para facilitar a montagem de peças acopladas. Também minimiza as tensões nos cantos, evitando o início de trincas.
Ferramentas de chanfradura utilizam insertos intercambiáveis com geometria adequada para produzir uma preparação precisa das arestas. Ao interpolar ao longo dos cantos da peça, elas chanfram as arestas uniformemente e com alta repetibilidade. Tipos comuns de chanfros, como 30°, 45° ou ângulos personalizados, podem ser facilmente produzidos em sistemas CNC com base nas necessidades da peça.
O fresamento de chanfros em tornos também melhora o acabamento das arestas e remove rebarbas de saída, se presentes. Isso evita cortes nas mãos durante o manuseio subsequente, além de melhorar o apelo estético. Para aplicações críticas, o chanfro CNC garante que todas as arestas da peça sejam usinadas uniformemente, eliminando a variabilidade dos processos manuais de rebarbação.
As ferramentas de conformação equipam os tornos CNC com a capacidade especial de produzir perfis complexos e não cilíndricos, impossíveis com pastilhas de torneamento convencionais. Elas vêm com pastilhas de forma completa com a imagem espelhada do perfil da peça desejada e trabalham pressionando essa forma na peça rotativa.
O torneamento de formas emprega uma combinação de velocidades de avanço otimizadas e profundidade de corte para deslocar o material uniformemente pelo perfil até que a geometria complexa desejada seja duplicada na peça. Não há corte de metal, mas o cisalhamento combinado com o trabalho a frio deforma a peça precisamente no formato pré-formado.
Insertos diamantados ou outros insertos policristalinos previnem o desgaste durante a conformação sob alta pressão necessária para essas operações. Utilizando rigidez de fixação da ferramenta e parâmetros de processo adequados, as ferramentas de conformação ajudam a encurtar os ciclos de fabricação de peças complexas, consolidando múltiplas etapas de fabricação.
Os centros de torneamento CNC frequentemente incorporam uma poderosa capacidade de perfuração para perfurar furos como parte de operações de usinagem sequencial em uma peça de trabalho. Ferramentas de perfuração ajuda a eliminar a necessidade de máquinas de perfuração dedicadas, economizando tempo de fluxo de trabalho e melhorando a precisão.
Brocas com pastilhas de metal duro intercambiáveis são comumente utilizadas para furação em tornos CNC. Elas proporcionam altas velocidades de corte, além da rigidez necessária para manter a precisão posicional dos furos. As portas de refrigeração nos corpos das ferramentas melhoram a evacuação dos cavacos e evitam a formação de arestas postiças durante a furação.
Motores de fuso programáveis potentes também permitem que as ferramentas de perfuração realizem furos profundos com retilinidade e acabamento superficial, atendendo aos requisitos de precisão dos componentes. Os sistemas CNC otimizam avanços, velocidades e ciclos de furação com base nos valores de diâmetro e profundidade do furo. As verificações automatizadas de calibração durante o processo aprimoram ainda mais o controle de qualidade.
A operação de alargamento desempenha um papel vital no acabamento em tornos CNC, melhorando a precisão e a qualidade do acabamento superficial de furos pré-perfurados. Ela aumenta finamente o tamanho do furo e, ao mesmo tempo, suaviza quaisquer erros residuais dos processos iniciais de furação.
Alargadores são ferramentas de precisão com tolerâncias de diâmetro muito estreitas, utilizadas em baixas velocidades para fornecer dimensões de furos altamente precisas. Eles cortam apenas alguns milésimos de polegada durante uma passada de alargamento, eliminando o risco de distorção durante o acabamento dos furos. Alta rigidez é essencial para evitar que marcas de vibração sejam transferidas para a superfície do furo.
Os procedimentos de alargamento CNC aumentam a precisão do tamanho do furo a níveis inatingíveis apenas com a furação. Isso facilita a inserção suave de eixos de rolamentos ou componentes acoplados com ajustes de interferência precisos. Os furos alargados também apresentam maior circularidade e cilindricidade, atendendo às necessidades críticas de aplicações.
Muitas peças torneadas em torno apresentam diâmetros cônicos que diminuem gradualmente ao longo do eixo de rotação para aplicações especializadas. Ferramentas de torneamento cônico são especializadas na usinagem de cones externos ou internos precisos em tornos CNC, utilizando movimentos de interpolação coordenados.
Essas ferramentas de corte de ponta única utilizam pastilhas com preparação de aresta otimizada para lidar com as constantes mudanças de profundidade encontradas na conformação de geometrias cônicas. O torneamento cônico envolve a coordenação simultânea do avanço axial para redução do diâmetro e do avanço radial para desbaste/acabamento ao longo do comprimento do cone.
Além de cones retos, os programas CNC também podem gerar perfis complexos com cones curvos ou escalonados, utilizando trajetórias de ferramentas adequadas. Ao criar vetores de ferramentas personalizados, cones irregulares necessários para projetos de peças específicas podem ser produzidos sem a necessidade de ferramentas especiais ou configurações manuais.
O fresamento de roscas surgiu como uma alternativa eficiente aos métodos de torneamento de roscas de ponto único para a produção de roscas, especialmente em cenários de produção de grandes lotes. As fresas de roscas apresentam insertos com dentes moldados que replicam o perfil da rosca e empregam movimentos axiais de interpolação para gerar roscas por meio de um processo de fresamento.
As fresas de rosca estão disponíveis em diferentes tamanhos, capazes de cortar uma variedade de formatos e passos de rosca métricos ou em polegadas. Elas proporcionam maior produtividade do que o torneamento e melhor consistência em várias peças. O fresamento de roscas também elimina a necessidade de ferramentas personalizadas ao trocar roscas em tornos CNC adaptáveis.
Programas CNC avançados determinam taxas de avanço e velocidades de fuso ideais para operações de fresamento de roscas com base no passo da rosca, dureza do material da peça, diâmetros da fresa, etc. Os refrigerantes evitam arestas postiças, garantindo roscas limpas e ininterruptas em longas execuções de produção.
As ferramentas de brochamento contêm múltiplos dentes de corte projetados para remover material em uma sequência precisa, utilizando uma série de cortes leves. São utilizadas em tornos CNC para cortar rasgos de chaveta ou estrias internas que exigem especificações rigorosas de tamanho e acabamento superficial.
Cada dente de brochamento apresenta dimensões sucessivamente maiores, otimizadas para cortar uma pequena camada de material de acordo com as dimensões da ranhura/ranhura. As brochas proporcionam alta precisão, inatingível com outros métodos de fresamento, no acabamento de formas complexas.
Os processos de brochamento CNC aumentam a produtividade com configurações otimizadas da máquina para remoção rápida de metal sem sobrecarga da ferramenta. Eles também permitem a execução automática da operação de brochamento progressivo com alta repetibilidade. Os perfis internos brochados possuem encaixes precisos para a localização de pinos, eixos e engrenagens sem erros de folga ou folga.
Neste artigo, abordamos algumas das ferramentas de torneamento CNC mais comuns encontradas em aplicações de usinagem de produção de precisão, desde simples faceamento e torneamento até operações complexas de brochamento interno. Compreender as geometrias e os princípios de funcionamento exclusivos dessas ferramentas de corte de torno fornece insights vitais para a seleção da opção certa para diferentes requisitos de usinagem.
Otimizar os parâmetros operacionais de acordo com as capacidades das ferramentas e os materiais das peças é fundamental para maximizar a produtividade. Avanços em materiais de ferramentas de corte, revestimentos e designs de insertos indexáveis continuam expandindo o escopo de operações possíveis em tornos CNC modernos. Isso consolida múltiplos processos em uma única configuração, proporcionando soluções flexíveis, precisas e econômicas.
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