PONTIFICIA UNIVERSIDADE CATOLICA DO RIO GRANDE DO SUL

USINAGEM

PLAINA LIMADORA

Nelson Custódio JúniorMárcio BregaldaHipólito Barcellos

Marcelo Marinho RiveroIvo Hideki Korogi

Porto Alegre, 8 de abril de 2009

Sumário

1 Introdução................................................3

2 Movimentos.............................................4

3 Componentes da plaina limadora.............4

3.1 Cabeçote............................................5 3.2 Acionamento principal.......................5 3.3 Acionamento do avanço.....................7 3.4 Ferramentas de corte.........................9

4 Velocidade de corte................................10

5 Determinação do avanço e profundidade de corte..........................................................12

6 Determinação do tempo de aplainamento...................................................................12

7 Exemplo pratico......................................14

8 Conclusão...............................................16

1 Introdução:

A plaina limadora é uma máquina que tem como função, realizar operações de aplainamento, estrias, rasgos, chanfros, e rebaixos através do movimento retilíneo alternado de seu trenó sobre a superfície a se deseja usinar. È mais comumente utilizada em procedimentos de desbaste, e dependendo do tipo de peça a ser usinada pode haver a necessidade de se utilizar outras maquinas para acabamento posterior da peça.

Também vale a pena destacar que os procedimentos realizados pela plaina em sua grande maioria são realizados a seco, e

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quando necessária lubrificação, é colocada emulsão na superfície da peça.

2 Movimentos:

A plaina apresenta movimentos de três tipos durante sua operação: O movimento principal, o de ajuste e o de avanço

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Figura: Movimentos da plaina limadora; a-b: movimento principal, c: movimentoDe avanço e d: movimento de ajuste

O movimento AB o qual se caracteriza como principal, encontra-se subdividido em curso útil e curso em vazio. O cavaco é removido durante o curso útil (A) e a ferramenta volta para o inicio do procedimento durante seu curso em vazio (B).

O movimento C, de avanço, é realizado pela mesa onde a peça se encontra fixado, perpendicular ao movimento realizado pelo trilho.

E o movimento D, de ajuste, é realizado ou pela mesa ou pela ferramenta, e tem como finalidade regular a saída de cavaco.

3 Componentes da plaina limadora:

A plaina tem como componentes, sua base a qual suporta a mesa, o cabeçote e os mecanismos de acionamento principal e de avanço.

3.1 Cabeçote

O cabeçote é onde se encontra a porta ferramentas, o qual esta presa numa placa com charneira. Isto faz com que, durante uma operação a placa seja comprimida durante o movimento de corte e

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que durante seu retorno a placa seja levemente erguida evitando danos a ferramenta e a peça a qual esta sendo trabalhada.

Figura: Funcionamento da placa com charneira; a: curso útil; b: curso em vazio

3.2 Acionamento principal

O acionamento principal é responsável por produzir o movimento retilíneo alternativo do movimento principal. O movimento de rotação do motor é transformado para movimento retilíneo alternativo através de um balancim oscilante com uma castanha deslizante.

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Figura:

Acionamento principal

O motor imprime ao volante e a manivela, através de um mecanismo de engrenagens em movimento de rotação uniforme, no volante esta localizada uma manivela onde se encontra o pino da manivela, com uma porca que pode deslocar-se em direção ao centro por meio de um fuso, este pino transporta a castanha deslizante. A castanha desliza na guia do balancim, em função do movimento de rotação do volante, o balancim, que tem seu centro de rotação na base a maquina oscila com o seu extremo livre para um lado e para outro (movimento retilíneo alternativo), uma articulação transmite ao cabeçote este movimento oscilante.

Então é possível ajustar o comprimento do curso e a velocidade de corte por meio do deslizamento da porca com o pino da manivela. Devido a este mecanismo do acionamento principal, a velocidade do curso útil é menor do que a velocidade do curso em vazio, isto é uma vantagem porque no curso em vazio não se retira cavaco, é uma movimento passivo, por isso este mecanismo é chamado de mecanismo de retorno rápido.

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Figura: ajuste do tamanho do curso através da castanha deslizante

A figura 6 representa dois casos do ajuste do tamanho do curso influenciando nas velocidades do curso útil e do curso em vazio. Na situação “a” temos um curso mais longo implicando um aumento do ângulo α que é inversamente proporcional à velocidade do curso útil, quanto maior o ângulo α menor a velocidade do curso útil, isto também implica que a velocidade do curso em vazio será maior, pois o ângulo β esta diminuindo. Enquanto na situação “b” os valores dos ângulos α e β estão próximos, implica que as velocidades do curso útil e do curso em vazio também estão próximas e também se pode destacar que quanto menor a diferença entre os valores destes ângulos, menor é o tamanho do curso.

3.3 Acionamento do avanço

Comandado intermitentemente antes de cada curso útil, quando acionado manualmente pode produzir superfícies imperfeitas, em função do avanço irregular. Porém isto pode ser evitado por meio do avanço forçado regulado.

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Figura: Acionamento do avanço; a: engrenagem de curso; b: cavilha; c: roda de

catraca; d: trinquete; e: tirante de impulso; f: fuso da mesa; g: mesa; h: barra de ligação

Uma engrenagem de curso com ranhura em T é acionada pelo eixo do volante (acionamento principal), nesta ranhura desloca-se a cavilha que pode ser fixada em qualquer posição. No fuso da mesa está montada uma roda de catraca em cujos intervalos de dentes engatam o trinquete, que esta ligada à cavilha por meio de um tirante de impulso.

Durante seu movimento de ida, o tirante de impulso, através do trinquete, imprime à roda de catraca um curto movimento de rotação que se transmite ao fuso da mesa (referenciar figura), continuando o movimento, o tirante de impulso recua com o trinquete chanfrado deslizando sobre os dentes da roda de catraca e voltando a engrenar em um novo intervalo de dente. Também se deve destacar que girando o trinquete 180º pode-se inverter o sentido avanço.

Então o avanço é regulado por meio do deslocamento da cavilha e seu valor mínimo é dado pela razão entre o passo do fuso da mesa e o número de dentes da roda de catraca, este valor de

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avanço mínimo é o valor do avanço se apenas um dente da roda de catraca fosse avançado, enquanto o valor do avanço para mais dentes é dado pelo valor de avanço mínimo multiplicado pelo número de dentes avançados. Para operações de desbaste o trinquete deve avançar vários dentes, enquanto para operações de acabamento recomenda-se apenas um dente.

3.4 Ferramentas de corte:

As ferramentas de aplainamento são normalmente fabricadas de aço rápido. O gume é escolhido de acordo com o procedimento a ser realizado na peça.

As ferramentas de desbaste têm como finalidade remover a maior quantidade de cavaco possível no menor espaço de tempo.

Já as ferramentas de acabamento possuem como propósito produzir uma superfície aplainada com o melhor acabamento possível, é por esse motivo que seus gumes são chatos ou arredondados.

DESBASTES

Figura: Ferramentas para desbaste

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ACABAMENTO

Figura: Ferramentas para acabamento

DIVERSAS

Figura: Ferramentas para outras aplicações

4 Velocidade de corte:

Durante uma operação na plaina sua velocidade de corte não é constante devido a seus mecanismos de acionamento. Por esse motivo deve-se trabalhar com velocidades médias(comprimento do curso/tempo).

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Figura: Diagrama das velocidades no mecanismo do acionamento principal

A velocidade de corte é normalmente encontrada em tabelas fornecidas pelos fabricantes da máquina, ou então é encontrada pela equação:

Vc = 2.l.n

Sendo “l” a extensão do curso, e “n” pelo numero de cursos duplos ou então pela rotação do volante em RPM.

Figura: Esquemático para a determinação do valor de L

L=l+la+lp

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O comprimento do curso é ajustado por intermedio do deslocamento da castanha (posicionamento em relaçao ao eixo de rotaçao do volante principal):

Posicionamento junto a periferia=curso máximo; Posicionamento junto ao eixo=curso mínimo.

5. Determinação do avanço e profundidade de corte

O avanço e a profundidade de corte são escolhidos em função do tipo de operação que será feito, para desbaste recomenda-se uma profundidade de corte de 3 a 5 vezes maior do que o avanço e no acabamento ambos devem ser reduzidos. Também seguem uma proporção em função da seção do cavaco dado pela equação:

Figura: Seção do cavaco

6. Determinação do tempo de aplainamento

Considerando que estamos trabalhando com velocidades médias de corte e de retorno, não é possível calcular o tempo exato de usinagem, mas sim um tempo aproximado. Sendo assim, o tempo de aplainamento é dado pela equação:

Tp=Z.t

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Onde “t” é o tempo que leva para completar um curso duplo e Z é o número de cursos duplos necessários para usinar a peça, obtido pela equação:

Z=B/a“B” é representado pelo seguinte esquema:

Figura: Esquemático para a determinação do valor de B

E dado pela equação:

B=b+2.b1

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lpla lL

7. Exemplo Pratico

Figura: Exemplo de peça usinada na plaina limadora

Devem-se seguir os seguintes passos para a fabricação de 20 unidades da peça mostrada na figura 15:

1. Definir a melhor geometria do material para que se tenha o melhor rendimento possível da máquina. No caso em questão, utilizamos uma barra de aço SAE 1045 laminado com dimensões existentes no mercado de 25,4 mm x 82,55 mm ( “1” x 3 ¼” ) com comprimento de 370m. 15 mm para cada peça 1,5 mm para a serra e 2 mm para acabamento lateral, (15 + 1,5 + 2 =18,5 * 20 = 370 mm).

2. Esquadrejar o material, ou seja, aplainá-lo deixando prontas as medidas de comprimento e altura (78 mm x 24 mm).

3. Conferir o alinhamento da morça em relação ao torpedo. Prende-se um paralelo retificado na morça e o relógio comparador no porta ferramenta através de um suporte, com a mão giramos a roda auxiliar da plaina para movimentar o torpedo lentamente e assim verificar se as duas pontas do paralelo estão alinhadas.

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4. Traçar no corpo da peça os ângulos e o raio que servirão de referência para o acabamento final.

5. Prende-se a peça pela medida de 24 mm, aplainar o raio, utilizando para esta operação os três movimentos da plaina, o movimento principal que retira o cavaco no comprimento da peça, o movimento de avanço que projeta a ferramenta no sentido transversal a peça, e o movimento de ajuste que projeta a ferramenta no sentido vertical. A construção do raio se dá através da combinação dos movimentos de avanço e ajuste, sendo que o avanço é automático e o ajuste é manual.

6. Vira-se a peça com o raio para baixo, inclina-se o cabeçote com o ângulo de 25º e aplaina-se as medidas de 27 mm e 10 mm utilizando-se uma ferramenta tipo bedame, neste caso o movimento de ajuste é feito pelo carro transversal e o avanço através do cabeçote com comando manual; Automático em alguns tipos de plaina.

7. Sem soltar a peça, inclina-se o cabeçote em 65º e aplaina-se a ultima medida do corpo da peça.

8. Após a última etapa na plaina a peça vai para a serra onde será cortada em pedaços de 17 mm de espessura, para que possa ser usinada com os 15 mm finais.

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8. Conclusão

Embora a plaina limadora seja uma maquina que esteja caindo em desuso, pela sua baixa produtividade, ainda existem operações que são difíceis de serem realizadas por outros equipamentos.

Por estes motivos esta maquina-ferramenta torna-se indispensável.

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9. Referências Bibliográficas

[1] CUNHA, L. S. Manual Prático de Mecânico[2] FERRARESI, D. Fundamentos da Usinagem dos Metais[3] FREIRE, J. M. Tecnologia Mecânica – Máquinas Limadoras e Retificadoras

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