As peças que requerem um ajuste apertado, uma vedação adequada ou um alinhamento preciso necessitam frequentemente de um cone exato. Mesmo um pequeno erro pode fazer com que uma peça falhe ou não encaixe como pretendido. O torneamento cónico é um processo importante para fazer peças com superfícies angulares. Este guia explica o torneamento cónico passo a passo, para que possa obter resultados suaves e precisos e evitar erros dispendiosos.
O torneamento cónico é amplamente utilizado em veios, componentes de máquinas e peças montadas. É também um processo comum em operações de torno CNC. Nas secções seguintes, veremos como funciona o torneamento cónico e qual o melhor método para as suas necessidades.
O que é o torneamento cónico na maquinagem?
O torneamento cónico é o processo de corte de uma superfície que muda gradualmente de diâmetro ao longo do comprimento de uma peça de trabalho redonda. Com a ajuda de um torno, obtém-se uma forma cónica. O cone pode estar no exterior (externo) ou no interior (interno) da peça. O ângulo e o comprimento do cone baseiam-se na utilização da peça.
Este método é frequentemente utilizado quando as peças têm de se encaixar ou alinhar exatamente - como veios, pinos ou suportes de ferramentas. Os cones podem ser cortados em tornos manuais ou CNC. Cada tipo de máquina tem a sua forma de configurar e controlar o corte.
Os cones são úteis porque tornam as peças mais fáceis de posicionar e fixar no lugar. São auto-centrados, proporcionam um ajuste confortável e mantêm-se firmes sob força. Os cones nas ferramentas permitem uma montagem rápida e repetível. Em canalizações ou linhas de gás, as roscas cónicas ajudam a formar vedações fortes.
Como funciona o torneamento cónico?
O torneamento cónico funciona movendo a ferramenta de corte num ângulo em relação ao eixo da peça de trabalho enquanto a peça gira no torno. Este movimento angular faz com que o diâmetro mude gradualmente ao longo do comprimento.
O processo começa por fixar a peça de trabalho na bucha ou entre centros. O maquinista define então o ângulo de conicidade. Isto pode ser feito com o descanso composto, um acessório cónico ou deslocando o cabeçote móvel. Nos tornos CNC, o ângulo de conicidade é introduzido diretamente no programa.
Depois de a configuração estar pronta, os cortes de desbaste removem a maior parte do material em excesso. Os cortes de acabamento, mais leves, levam a peça ao seu tamanho final. A precisão é verificada com ferramentas como micrómetros, paquímetros ou medidores de cone. Uma velocidade de avanço suave, arestas de corte afiadas e uma velocidade de fuso adequada ajudam a produzir uma superfície limpa e precisa.
Geometria de um cone
O torneamento cónico não tem apenas a ver com o corte de material. Trata-se de moldar a peça de trabalho a uma forma específica e precisa. Para o fazer bem, é necessário compreender a geometria básica por detrás de cada cone.
Ângulo de conicidade e sua medição
O ângulo de conicidade é o ângulo entre a superfície cónica e o eixo da peça de trabalho. É normalmente pequeno e medido em graus. As ferramentas de medição comuns incluem uma barra de seno, um transferidor ou um medidor de conicidade.
A maioria dos cones são simétricos, o que significa que o ângulo é o mesmo em ambos os lados. Por exemplo, se uma peça tiver um ângulo total incluído de 10°, cada lado estará a 5° do eixo.
Explicação da relação de conicidade
O rácio de conicidade descreve o quanto o diâmetro muda num determinado comprimento. É escrito como um rácio, tal como 1:20. Isto significa que por cada 20 mm (ou polegadas) de comprimento, o diâmetro muda em 1 mm (ou polegada).
Este rácio ajuda a determinar se um cone é íngreme ou gradual. Um cone íngreme, como 1:10, é utilizado para uma montagem rápida ou uma libertação fácil. Um cone pouco profundo, como 1:50, é melhor para um alinhamento preciso.
Fórmula matemática para o torneamento cónico
Eis a fórmula básica para o afunilamento:
Conicidade = (D - d) / L
Onde:
- D = Grande diâmetro
- d = Diâmetro pequeno
- L = Comprimento do cone
Para encontrar o ângulo em graus:
Ângulo = arctangente[(D - d) / (2 × L)]
Estes cálculos são úteis tanto para a preparação do corte como para o controlo da peça acabada. São também importantes para a programação de máquinas CNC com elevada precisão.
Tipos de métodos de torneamento cónico
Existem várias formas de criar um cone num torno. Cada método adapta-se a diferentes comprimentos de peças, ângulos e necessidades de precisão. Eis como cada um deles funciona e quando deve ser utilizado.
Método da ferramenta de formulário
Este método utiliza uma ferramenta de corte que é retificada para corresponder ao ângulo de conicidade exato. A ferramenta é introduzida diretamente na peça de trabalho rotativa em linha reta. Como a ferramenta já tem a forma cónica, produz a superfície angular numa só passagem.
Vantagens:
- Muito rápido para peças pequenas e cones curtos.
- Configuração simples com ajustes mínimos.
Limitações:
- Só é prático para cones curtos porque todo o cone tem de ser formado num só corte.
- Cria forças de corte elevadas, que podem desviar a peça de trabalho ou a ferramenta.
- Pode reduzir a qualidade do acabamento da superfície e diminuir a vida útil da ferramenta devido à carga pesada.
Melhor para:
Pequenas secções cónicas, chanfros e produção em grande volume de cones curtos.
Método de combinação de rações
Neste método, tanto o avanço longitudinal (ao longo do eixo) como o avanço transversal (na direção do eixo) são engatados simultaneamente. O movimento combinado desloca a ferramenta na diagonal, gerando a conicidade.
Vantagens:
- Pode ser utilizado tanto para cones curtos como para cones de comprimento moderado.
- Permite um ajuste flexível do ângulo de conicidade através da alteração das taxas de avanço.
Limitações:
- Difícil de controlar manualmente porque a coordenação de ambas as alimentações é um desafio.
- Não é comum em tornos manuais, mas é muito utilizado em Torneamento CNC onde a trajetória da ferramenta pode ser programada com precisão.
Melhor para:
Operações de torno CNC, em que o software pode coordenar com precisão o movimento diagonal da ferramenta.
Método do Descanso Composto
Esta é uma das técnicas mais comuns em tornos manuais. O descanso composto é rodado (girado) para o ângulo de conicidade desejado. O operador utiliza então o volante do descanso composto para alimentar a ferramenta ao longo desse ângulo definido enquanto a peça de trabalho roda.
Vantagens:
- Adequado para cones curtos e precisos.
- Fácil de definir e ajustar os ângulos.
- Proporciona um bom controlo do acabamento da superfície.
Limitações:
- O curso limitado do descanso composto torna-o inadequado para cones longos.
- Mais lento do que alguns outros métodos para peças maiores.
Melhor para:
Cones curtos, como os utilizados em hastes de ferramentas, brocas de centro e pequenas caraterísticas de alinhamento.
Método de fixação para torneamento cónico
Este método utiliza um acessório dedicado ao torneamento cónico montado no torno. O acessório guia o suporte da ferramenta num ângulo predefinido enquanto o carro se move em linha reta ao longo da base do torno.
Vantagens:
- Ideal para cones longos porque o movimento do carro não é limitado.
- Mantém o cabeçote móvel na posição normal, evitando problemas de alinhamento.
- Produz uma elevada precisão com erros mínimos de configuração.
Limitações:
- Requer um acessório especial, que pode não estar disponível em todos os tornos.
- É necessário um pouco mais de tempo para a preparação em comparação com o método de repouso composto.
Melhor para:
Cones longos e precisos, especialmente em trabalhos de produção ou quando se utilizam configurações entre centros.
Método de assentamento do cabeçote móvel
Neste método, o contra-ponto é deslocado lateralmente numa quantidade calculada, fazendo com que a peça de trabalho se situe num ligeiro ângulo em relação ao eixo do torno. Um avanço retilíneo ao longo do carro produz então uma conicidade.
Vantagens:
- Simples de montar em tornos básicos sem acessórios.
- Funciona bem para cones rasos e longos.
Limitações:
- Adequado apenas para cones externos entre centros.
- Não pode ser utilizado para cones internos.
- O desvio do contra-ponto desalinha ligeiramente os centros, o que pode causar um desgaste irregular dos mesmos ao longo do tempo.
Melhor para:
Cones longos e graduais em veios ou fusos quando não está disponível outro equipamento de torneamento cónico.
Seleção de ferramentas para torneamento cónico
A ferramenta correta torna o torneamento cónico mais suave, mais rápido e mais preciso. As más escolhas de ferramentas conduzem a vibrações, acabamentos ásperos e ângulos errados. Eis o que deve ser tido em conta.
Escolher a ferramenta de corte correta
Utilize uma ferramenta de torneamento de ponta única para a maioria dos trabalhos cónicos. Permite um melhor controlo sobre o corte e o ângulo. Para cones curtos e íngremes, uma ferramenta de forma também pode funcionar.
Certifique-se de que a ferramenta é rígida e afiada. Escolha uma ferramenta que se adapte ao ângulo de conicidade e ao método de configuração. As ferramentas de carboneto são boas para materiais duros e cortes a alta velocidade, enquanto as ferramentas de aço rápido (HSS) funcionam bem para uso geral e velocidades mais baixas.
Geometria e folga da ferramenta
Utilize uma ferramenta com os ângulos de inclinação lateral e posterior corretos. Isto ajuda a cortar suavemente sem esfregar a superfície.
Deixe uma folga suficiente entre a ferramenta e a peça de trabalho para evitar fricção, especialmente ao longo do cone. Utilize um raio de ponta que corresponda ao acabamento que pretende. Um raio pequeno dá uma ponta mais afiada mas pode causar vibrações. Um raio maior melhora o acabamento mas requer mais controlo.
Considerações sobre o material
O material da peça de trabalho afecta a escolha da ferramenta e as condições de corte.
- Para metais macios como o alumínio ou o latão, utilize ferramentas afiadas e velocidades mais elevadas.
- Para aços mais duros ou inoxidáveis, utilize ferramentas de metal duro revestidas com velocidades mais lentas.
- Se a peça for longa ou flexível, utilize um centro ou um apoio de seguimento para reduzir a deflexão.
Melhores práticas de torneamento cónico
Um bom torneamento cónico depende de configurações sólidas, cortes estáveis e inspeção consistente. Estas melhores práticas ajudam a evitar erros, a poupar tempo e a melhorar o acabamento da superfície.
Fixação e centragem da peça de trabalho
Fixe firmemente a peça de trabalho. Utilize um mandril para peças curtas e centros para peças cónicas longas. Verifique sempre a excentricidade antes de cortar.
Se utilizar o método de ajuste do contra-ponto, alinhe os centros cuidadosamente. O desalinhamento leva a cortes desiguais e desfasamento do cone. Para peças compridas, apoie-as com um apoio fixo ou de acompanhamento para reduzir a flexão ou a vibração.
Recomendações de velocidade, avanço e profundidade de corte
Comece com velocidades de corte moderadas com base no material. Para o aço, utilize 80-150 SFM. Para o alumínio, vá mais alto, até 400 SFM.
Utilize um avanço mais leve para o acabamento, cerca de 0,05 a 0,1 mm/rot. Para o desbaste, aumente-o para 0,2-0,3 mm/rot. A profundidade de corte deve corresponder à ferramenta e à rigidez - normalmente 0,2-1,0 mm para desbaste e menos de 0,2 mm para o acabamento.
Evitar cortes profundos numa só passagem. Múltiplas passagens ligeiras reduzem a vibração e proporcionam um melhor controlo.
Evitar defeitos do cone e desgaste da ferramenta
Esteja atento a sinais de vibração, deflexão da ferramenta ou superfícies irregulares. Estes são frequentemente causados por ferramentas cegas, más configurações ou velocidades incorrectas.
Mantenha a ferramenta afiada e substitua-a antes que o gume se desgaste. As ferramentas cegas aumentam o calor e causam acabamentos ásperos. Verifique frequentemente o alinhamento da ferramenta - se a ponta da ferramenta não estiver centrada, a conicidade estará incorrecta.
Limpe sempre as aparas e verifique o ângulo do cone entre passagens. Uma medição consistente ajuda a detetar erros precocemente.
Aplicações de peças cónicas
As peças cónicas estão por todo o lado na engenharia de precisão. A sua forma ajuda as peças a alinhar, bloquear ou separar com controlo. Eis as principais áreas em que são utilizadas.
Componentes de máquinas-ferramenta
Os fusos de máquinas, os mandris e os porta-ferramentas têm frequentemente cones de precisão. Os exemplos incluem os cones Morse, Jacobs e CAT. Estes permitem que as ferramentas assentem firmemente enquanto são fáceis de remover. O cone assegura um alinhamento preciso entre a ferramenta e o fuso, reduzindo a vibração e melhorando a precisão da maquinação.
Aplicações para o sector automóvel e aeroespacial
Nos automóveis, camiões e aviões, os veios e pinos cónicos são utilizados para ligar rodas, engrenagens e hélices. Transmitem o binário sem deslizar e podem suportar cargas pesadas. Os rolamentos de rolos cónicos, por exemplo, suportam forças radiais e axiais, o que os torna ideais para situações de alta velocidade ou de carga elevada.
Dispositivos médicos e sistemas de ferramentas
As ferramentas cirúrgicas, as peças de mão dentárias e os implantes ortopédicos utilizam frequentemente cones para ligações precisas e seguras. Nos sistemas de ferramentas, os suportes e adaptadores de troca rápida dependem de cones para manter o alinhamento sob uso repetido. Estes desenhos permitem uma montagem rápida, assegurando simultaneamente estabilidade e precisão durante o funcionamento.
Conclusão
O torneamento cónico é um processo chave do torno utilizado para criar peças com diâmetros variáveis. Suporta ajustes apertados, montagens suaves e alinhamento preciso em muitas indústrias. Existem vários métodos de torneamento cónico, e cada um adapta-se a diferentes tipos de peças e necessidades de precisão. Ao escolher a configuração correta, as ferramentas de corte e os parâmetros de maquinação, pode produzir cones limpos e precisos com menos retrabalho.
Precisa de ajuda para maquinar peças cónicas de precisão? Apoiamos o torneamento cónico personalizado com prazos de entrega rápidos e tolerâncias apertadas. Contactar-nos agora para obter um orçamento gratuito para o seu próximo projeto.
Olá, chamo-me Kevin Lee
Nos últimos 10 anos, tenho estado imerso em várias formas de fabrico de chapas metálicas, partilhando aqui ideias interessantes a partir das minhas experiências em diversas oficinas.
Entrar em contacto
Kevin Lee
Tenho mais de dez anos de experiência profissional no fabrico de chapas metálicas, especializando-me em corte a laser, dobragem, soldadura e técnicas de tratamento de superfícies. Como Diretor Técnico da Shengen, estou empenhado em resolver desafios complexos de fabrico e em promover a inovação e a qualidade em cada projeto.
