Usinagem de Torno: Controlando a Conicidade do Círculo Externo com Precisão

1. Preâmbulo

Os cones são amplamente utilizados em combinação e montagem mecânica. Quando um projetista especifica o tamanho da conicidade de um furo interno e exige a usinagem de um cone externo para corresponder a ele, a tarefa pode ser desafiadora para os operadores, pois a conicidade do cone externo é difícil de controlar e medir.

Na Panzhihua Iron and Steel Co., Ltd., a principal área da fábrica está equipada com equipamentos de usinagem C6120 e CA6140. Ao girar um cone com uma pequena placa deslizante, a precisão mínima de deflexão do torno é de 1 grau, o que torna difícil atender aos requisitos de alta precisão para usinar o cone externo.

Para atender aos requisitos de correspondência, outros instrumentos de medição são usados ​​para controlar a conicidade do cone através de um método de medição relativo.

2. Torneamento manual de pequena placa deslizante cônica curta

As peças mostradas na Fig. 1 são compostas principalmente por cone e rosca.

Figura 1 peças

As dimensões do cone estão representadas na Figura 2, consistindo principalmente em:

Fig. 2 dimensões principais da parte cônica

• Ângulo do cone α, que é o ângulo entre duas linhas radiais.
• Meio ângulo do cone α/2, que é o ângulo de rotação da placa deslizante menor durante o torneamento.
• Diâmetro final máximo D, comumente referido como diâmetro final grande.
• Diâmetro final mínimo d, comumente referido como diâmetro final pequeno.
• Comprimento do cone L, que é a distância entre o diâmetro final maior e o diâmetro final menor ao longo do eixo.

Ao girar um cone, o ângulo de rotação da placa deslizante menor é α/2, conforme ilustrado na Figura 3.

Fig. 3 Diagrama esquemático do ângulo de rotação da pequena placa deslizante

O ângulo de rotação da placa deslizante menor, α/2, pode ser calculado usando a relação da função trigonométrica: tan(α/2) = (D – d)/(2L) = (40 – 20)/(2 x 50) = 0,2, resultando em α/2 = 11°20′.

O ângulo de rotação da placa deslizante menor é de 11°20′, e seu ângulo de rotação é dividido em incrementos de 1°, sem qualquer subdivisão em 20′. Medir o ângulo com uma régua angular universal é um processo demorado e trabalhoso, e também resulta em um ângulo de cone impreciso. Isso leva à baixa precisão da peça, dificultando o atendimento aos requisitos correspondentes.

Para resolver esta questão, o triângulo retângulo sombreado na Figura 2 (consulte a Figura 4) foi analisado.

Fig. 4 Triângulo retângulo sombreado

Durante o torneamento do cone, o percurso da ferramenta de torneamento é do ponto C ao ponto B. O comprimento deste percurso pode ser calculado usando o teorema de Pitágoras (consulte a Figura 5).

Fig. 5 Comprimento do percurso da ferramenta de torneamento

Durante o torneamento, a posição da ponta da ferramenta em relação aos pontos B e C pode ser ajustada usando o mostrador na pequena placa deslizante.

Quando a ferramenta se move uma distância de 50,99mm, a distância entre a ponta da ferramenta e o eixo do torno deve medir 10mm, indicando que o ângulo cônico do torneamento está correto. Caso contrário, o ângulo de rotação da pequena placa deslizante está incorreto.

Recomenda-se simular o processo de usinagem antes da usinagem real de um cone.

Para determinar se o ângulo de rotação da placa deslizante pequena está correto, primeiro ajuste a placa deslizante pequena para que a ferramenta se mova uma distância de 50,99 mm e, em seguida, use uma ferramenta de medição para verificar se a distância entre a ponta da ferramenta e o eixo do torno é de 10mm.

Este processo pode ser repetido até que o ângulo correto do cone seja alcançado. As etapas são ilustradas na Figura 6.

Fig. 6 Diagrama esquemático do método de operação específico

(1) Comece girando uma seção do círculo externo. A rugosidade da superfície deve ter um valor baixo e não deve haver conicidade ao longo do comprimento do cilindro.

Para garantir a ausência de conicidade, meça as duas extremidades do cilindro com um micrômetro e compare as dimensões. Se forem iguais, significa que o cilindro não tem conicidade.

(2) Calcule o movimento do relógio comparador e determine o comprimento do lado BC usando o teorema de Pitágoras, que é a distância exata que a pequena placa deslizante precisa percorrer quando o carro é cônico (BC = 50,99 mm).

(3) Gire a placa deslizante pequena no sentido anti-horário de 11° a 12°, prenda-a com um parafuso e, em seguida, fixe a base do relógio comparador ao porta-ferramentas na placa deslizante pequena. Empurre o contato do relógio comparador no círculo externo (consulte a Fig. 6).

(4) Alinhe a pequena placa deslizante com a posição zero e aponte o relógio comparador para a posição da escala de 10 mm. Mova a pequena placa deslizante para frente e o contato do relógio comparador se estenderá gradualmente.

Se a pequena placa deslizante se mover 50,99 mm e o relógio comparador se mover menos de 10 mm, isso indica uma pequena conicidade. Neste caso, afrouxe o parafuso de travamento para aumentar a conicidade.

Se a pequena placa deslizante se mover 50,99 mm e o relógio comparador se mover mais de 10 mm, isso indica uma grande conicidade. Reduza a conicidade neste caso.

Se a pequena placa deslizante se mover 50,99 mm e o relógio comparador se mover 10 mm, significa que a conicidade está correta e o giro pode prosseguir.

As precauções durante o ajuste são as seguintes:

(1) É importante observar que o círculo externo usado para determinar a conicidade não deve ter conicidade propriamente dita, pois isso resultará em medições imprecisas.

Se o círculo externo girado tiver uma conicidade, alinhe-o pressionando o relógio comparador contra a luva do contraponto.

(2) Para garantir leituras precisas, certifique-se de que a base magnética do medidor com mostrador esteja firmemente fixada e que o parafuso da biela na estrutura do medidor esteja apertado sem folga.

(3) A haste de medição do relógio comparador deve ser perpendicular ao eixo do círculo externo. Se necessário, use um pequeno esquadro para corrigir a perpendicularidade e coloque o contato do relógio comparador o mais próximo possível do eixo do círculo externo.

(4) Recomenda-se usar o maior curso de medição possível do relógio comparador. Embora uma faixa de 10 mm seja comum, uma faixa de 30 a 50 mm também pode ser preparada, se necessário.

(5) Este método também pode ser aplicado na usinagem de um cone interno.

3. Torneamento automático da ferramenta de sela cônica longa

Conforme representado na Fig. 7, a conicidade do giro da alimentação automática da ferramenta da sela é obtida usando o método de contraponto deslocado.

Fig. 7 Torneamento cônico da alimentação automática da ferramenta da sela

Ao deslocar o contraponto do torno lateralmente por uma certa distância s, o eixo de rotação da peça cruza com o eixo do fuso do torno, criando um ângulo incluído igual à metade do ângulo do cone da peça α/2.

Como a sela da base é alimentada paralelamente ao eixo principal, resulta em uma conicidade na peça de trabalho.

Este método é adequado para peças com conicidade pequena (menos de 3°) e comprimento longo.

3.1 Cálculo do deslocamento do contraponto

Deslocamento do contraponto S ≈ L₀bronzeado（ α/ 2) = L₀ (Dd) / (2L) ou S = CL₀ / 2, onde,

• S é o deslocamento do contraponto (mm);
• D é o diâmetro máximo do cone (mm);
• D é o diâmetro mínimo do cone (mm);
• L é o comprimento do cone (mm);
• eu₀ é o comprimento total da peça (mm);
• C é cônico.

Por exemplo, ao usinar uma peça cilíndrica cônica entre dois centros, com as dimensões fornecidas: D = 80 mm, d = 76 mm, L = 600 mm e L₀ = 1000mm, o deslocamento do contraponto (S) pode ser calculado da seguinte forma:

S = eu₀ × (D – d) / (2 × L) = 1000 × (80 – 76) / (2 × 600) = 3,3 mm.

3.2 Ómedição de compensação do contraponto

Um relógio comparador deve ser instalado no porta-ferramenta para medir o deslocamento do contraponto, conforme mostrado na Fig.

Figura 8 Medição de deslocamento do contraponto

3.3 Tpassos de urna

A alimentação automática da ferramenta da sela da base é usada para usinar uma peça em formato de cone. A peça de trabalho é fixada conforme mostrado na Fig. 9. O torneamento bruto do cone externo é mostrado na Fig.

Fig. 9 Fixação da peça de trabalho

Fig. 10 Cone externo áspero

Fig. 11 Concluir o torneamento do cone externo

3.4 Ccaracterísticas de torneamento do cone externo com alimentação automática da ferramenta da sela da cama

• Este método é adequado para usinar peças cônicas externas com uma conicidade pequena (menos de 3°) e um cone longo. No entanto, não pode ser usado para peças com grande conicidade devido às limitações do deslocamento do contraponto.
• Ao alimentar a sela da base longitudinalmente automaticamente, a rugosidade da superfície (Ra) é reduzida e a qualidade da superfície da peça é melhorada.
• A ponta da peça de trabalho pode ficar torta no furo central, resultando em desgaste irregular e mau contato.
• A peça é fixada com ápices duplos e a pinça coração de frango transmite força, impossibilitando a usinagem tanto do cone interno quanto do cone externo geral.

4. Conclusão

Os dois métodos de usinagem de um cone descritos acima utilizam relações de funções trigonométricas para cálculo de dados e, em seguida, ajustam o meio ângulo do cone indiretamente através do relógio comparador, resultando na usinagem do cone externo e maior precisão do meio ângulo do cone da peça de trabalho.

Esses métodos têm significado prático na usinagem de cones externos usando máquinas-ferramentas padrão.