Toque e morra - Tap and die

Machos e matrizes são ferramentas usadas para criar roscas de parafuso de propósito , o que é chamado de rosqueamento . Muitos são ferramentas de corte ; outros são ferramentas de modelagem. Uma torneira é usada para cortar ou formar a parte fêmea do par de acasalamento (por exemplo, uma porca ). Um dado é usado para cortar ou formar a parte macho do par de acasalamento (por exemplo, um parafuso ). O processo de corte ou formação de fios usando um macho é chamado de rosqueamento , enquanto o processo usando uma matriz é chamado de rosqueamento .

Ambas as ferramentas podem ser usadas para limpar um thread, o que é chamado de perseguição . No entanto, usar uma torneira ou matriz comum para limpar os fios geralmente remove algum material, o que resulta em fios mais fracos e frouxos. Por causa disso, os maquinistas geralmente limpam as roscas com machos e matrizes especiais - chamados chasers - feitos para essa finalidade. Os artilheiros são feitos de materiais mais macios e não cortam fios novos. No entanto, eles ainda se encaixam mais apertados do que os fixadores reais e são canelados como torneiras normais e matrizes para que os detritos possam escapar. Os mecânicos de automóveis, por exemplo, usam chasers nas roscas das velas de ignição, para remover a corrosão e o acúmulo de carbono.

História

Embora as porcas e parafusos modernos sejam rotineiramente feitos de metal , esse não era o caso em épocas anteriores, quando ferramentas de marcenaria eram empregadas para moldar grandes parafusos e porcas de madeira para uso em guinchos , moinhos de vento , moinhos de água e moinhos de farinha da Idade Média ; a facilidade de corte e substituição de peças de madeira foi equilibrada pela necessidade de resistir a grandes quantidades de torque e suportar cargas de peso cada vez maiores. À medida que as cargas ficavam cada vez mais pesadas, parafusos maiores e mais fortes eram necessários para resistir à quebra. Algumas porcas e parafusos foram medidos pelo pé ou quintal. Esse desenvolvimento acabou levando a uma substituição completa das peças de madeira por peças de metal de medida idêntica. Quando uma peça de madeira quebrava, geralmente se rompia, rasgava ou rasgava. Depois de lixadas as farpas, as partes restantes foram remontadas, encaixadas em um molde improvisado de argila e metal fundido derramado no molde, de modo que uma substituição idêntica pudesse ser feita no local.

Torneiras e matrizes para usinagem eram frequentemente feitas por seus usuários durante os séculos 18 e 19 (especialmente se o usuário era hábil na fabricação de ferramentas), usando ferramentas como tornos e limas para moldar e ferraria para endurecimento e têmpera. Assim, os construtores de, por exemplo, locomotivas, armas de fogo ou máquinas têxteis provavelmente fariam suas próprias torneiras e matrizes. Durante o século 19, as indústrias de usinagem evoluíram muito, e a prática de comprar machos e matrizes de fornecedores especializados nelas gradualmente suplantou a maior parte do trabalho interno. Joseph Clement foi um desses primeiros fornecedores de torneiras e matrizes, começando em 1828. Com a introdução da prática de fresagem mais avançada nas décadas de 1860 e 1870, tarefas como cortar as flautas de uma torneira com uma lima manual tornaram-se coisa do passado. No início do século 20, a prática de retificação de roscas passou por uma evolução significativa, avançando ainda mais no estado da arte (e na ciência aplicada) de corte de roscas de parafuso, incluindo machos e matrizes.

Durante os séculos 19 e 20, a padronização dos fios foi evoluindo simultaneamente com as técnicas de geração de fios , incluindo torneiras e matrizes.

A maior empresa de torneiras e matrizes que existe nos Estados Unidos foi a Greenfield Tap & Die (GTD) de Greenfield, Massachusetts . O GTD foi tão vital para o esforço de guerra dos Aliados de 1940 a 1945 que canhões antiaéreos foram colocados em torno de seu campus em antecipação a um possível ataque aéreo do Eixo. A marca GTD agora faz parte do Widia Products Group .

Toque

De cima: Bottoming, plug and taper taps (uso nos EUA), ou plug, second e taper (uso no Reino Unido).
Várias torneiras.
Uma torneira e uma chave "T"
Vários cabos de torneira (chaves).

Uma torneira corta ou forma uma rosca na superfície interna de um furo, criando uma superfície fêmea que funciona como uma porca . Os três toques na imagem ilustram os tipos básicos comumente usados ​​pela maioria dos maquinistas :

Torneira de fundo ou torneira de plugue
A torneira ilustrada na parte superior da imagem tem uma aresta de corte contínua quase sem afunilamento - entre 1 e 1,5 fios de conicidade é típico. Este recurso permite que uma torneira de fundo corte roscas na parte inferior de um orifício cego . Uma torneira de fundo é geralmente usada para cortar roscas em um orifício que já foi parcialmente rosqueado usando um dos tipos mais cônicos de torneira; a extremidade cônica ("chanfro do macho") de um macho de fundo é muito curta para iniciar com sucesso em um furo não rosqueado. Nos Estados Unidos, eles são comumente conhecidos como torneiras de fundo, mas na Austrália e na Grã-Bretanha também são conhecidos como torneiras de plugue.
Torneira intermediária, segunda torneira ou plug tap
A torneira ilustrada no meio da imagem possui bordas cortantes cônicas, que auxiliam no alinhamento e início da torneira em um orifício não virado. O número de roscas cônicas normalmente varia de 3 a 5. Machos de macho são o tipo de macho mais comumente usado. Nos Estados Unidos, eles são comumente conhecidos como torneiras de plugue, enquanto na Austrália e na Grã-Bretanha são comumente conhecidos como torneiras secundárias.
Torneira cônica
O pequeno toque ilustrado na parte inferior da imagem é semelhante a um toque intermediário, mas tem uma conicidade mais pronunciada nas bordas de corte. Esse recurso dá ao macho cônico uma ação de corte muito gradual que é menos agressiva do que o macho macho. O número de roscas cônicas normalmente varia de 8 a 10. Um macho cônico é mais frequentemente usado quando o material é difícil de trabalhar (por exemplo, liga de aço) ou o macho tem um diâmetro muito pequeno e, portanto, está sujeito a quebrar.
Tomadas de força
As torneiras acima são geralmente chamadas de torneiras manuais, uma vez que são operadas manualmente. Durante a operação, o maquinista deve reverter periodicamente um macho manual para quebrar o cavaco (também conhecido como aparas ) que se forma a partir do corte. Isso evita que o material cortado se amontoe e quebre a torneira.
O tipo mais comum de macho acionado por motor é o macho de "ponta espiral", também conhecido como macho de "pistola", cujas arestas de corte são deslocadas angularmente em relação à linha de centro do macho.
Uma torneira de plug de ponta espiral (torneira "pistola").
Esse recurso faz com que o macho quebre continuamente o cavaco e o ejete para a frente no furo, evitando o aglomerado. Os machos de ponta em espiral são normalmente usados ​​em orifícios que atravessam todo o material, para que os cavacos possam escapar. Outra versão da torneira de ponta em espiral é a torneira de canelura em espiral , cujas caneluras se assemelham às de uma broca helicoidal . Os machos de canal espiral são amplamente usados ​​em operações de rosqueamento automático de alta velocidade devido à sua capacidade de funcionar bem em furos cegos.
Formador de torneira
Um tipo bastante diferente de torneira é uma torneira de formação. Uma torneira de formação, também conhecida como torneira sem canela ou torneira de rolo, simplesmente desloca com força o metal em uma forma de rosca ao ser girado para dentro do orifício, em vez de cortar o metal das laterais do orifício como as torneiras de corte fazem. Uma torneira de formação se assemelha a uma torneira de corte sem as estrias, ou quase como uma linha plana. Existem lóbulos espaçados periodicamente ao redor da torneira que realmente fazem a formação da rosca conforme a torneira é avançada para um orifício de tamanho adequado. As roscas atrás dos lóbulos são ligeiramente recuadas para reduzir o atrito de contato. Como a torneira não produz cavacos, não há necessidade de recuar periodicamente da torneira para limpar os cavacos, que, em uma torneira cortante, podem emperrar e quebrar a torneira. Assim, a formação de roscas é particularmente adequada para rosqueamento de furos cegos, que são mais difíceis de rosquear com um macho de corte devido ao acúmulo de cavacos no furo. Os machos formadores só funcionam em materiais maleáveis, como aço carbono ou alumínio. Os fios formados são normalmente mais fortes do que os fios cortados. Observe que o tamanho da broca do macho difere daquele usado para um macho de corte, conforme mostrado na maioria das tabelas de broca do macho, e que um tamanho de furo preciso é necessário porque um furo ligeiramente menor que o tamanho pode quebrar o macho. A lubrificação adequada é essencial devido às forças de atrito envolvidas, portanto, um óleo lubrificante é usado em vez de óleo de corte.

Furos

Seja manual ou automático, o processamento de rosqueamento começa com a conformação (geralmente por perfuração) e ligeiramente escareado um furo para um diâmetro um pouco menor do que o diâmetro principal do macho . O diâmetro correto do furo está listado em uma tabela de tamanhos de furos e machos , uma referência padrão em muitas lojas de máquinas . O diâmetro adequado para a broca é chamado de tamanho da broca macho . Sem um gráfico de furação, você pode calcular o diâmetro correto da furadeira com:

onde é o tamanho da broca do macho , é o diâmetro principal do macho (por exemplo, ⅜ polegada para um macho de ⅜ "-16) e é o passo da rosca (16 no caso de um macho de ⅜" -16). Para um macho de ⅜ "-16, a fórmula acima produziria 516 como resultado, que é o diâmetro correto da broca para um macho de ⅜" -16. A fórmula acima resulta em um segmento de aproximadamente 75 por cento.

O diâmetro correto da furadeira para machos de tamanho métrico é calculado com:

onde é o tamanho da broca do macho, é o diâmetro principal do macho (por exemplo, 10 mm para um macho M10 × 1,5) e passo é o passo da rosca (1,5 mm no caso de um macho M10 padrão) e assim o o tamanho correto da broca é 8,5 mm. Isso funciona para passos finos e grossos e também produz uma rosca de aproximadamente 75 por cento.

Sequência de toque

Com materiais de dureza média ou macia, como plástico , alumínio ou aço carbono , a prática comum é usar uma torneira intermediária (plugue) para cortar as roscas. Se as roscas devem se estender até o fundo de um furo cego, o maquinista usa um macho intermediário (plugue) para cortar as roscas até que a ponta do macho atinja o fundo e, em seguida, muda para um macho de fundo para terminar. O maquinista deve freqüentemente ejetar cavacos para evitar emperrar ou quebrar a torneira. Com materiais duros, o maquinista pode começar com um macho cônico, cuja transição de diâmetro menos severa reduz o torque necessário para cortar roscas. Para rosquear na parte inferior de um furo cego, o maquinista segue o macho cônico com um macho intermediário (tampão) e, em seguida, um macho inferior para terminar.

Rosqueamento de máquina

O rosqueamento pode ser obtido por meio de um rosqueamento manual, usando um conjunto de machos (primeiro macho, segundo macho e macho final (acabamento)) ou usando uma máquina para fazer o vazamento, como um torno , furadeira radial , furadeira tipo bancada , máquina de perfuração tipo pilar, fresadoras verticais, HMCs, VMCs. O rosqueamento da máquina é mais rápido e geralmente mais preciso porque o erro humano é eliminado. O rosqueamento final é obtido com um único toque.

Embora em geral o rosqueamento da máquina seja mais preciso, as operações de rosqueamento tradicionalmente têm sido muito difíceis de executar devido à quebra frequente do macho e à qualidade inconsistente do rosqueamento.

Os motivos comuns para a quebra da torneira são:

  • Problemas relacionados à torneira:
    • O uso de torneiras não pode ser facilmente quantificado (uso de torneiras gastas)
    • Uso de torneira com geometria inadequada para uma aplicação específica.
    • Uso de torneiras fora do padrão ou de qualidade inferior.
  • Entupindo com chips .
  • Desalinhamento entre a torneira e o furo.
  • Alimentação excessiva ou insuficiente da torneira, causando quebra de tensão ou compressão.
  • Uso de lubrificante de corte impróprio e / ou insuficiente.
  • Ausência de recurso de limitação de torque.
  • Flutuação inadequada ou zero para uso com máquinas de parafuso (alimentação recomendada .1 mais lenta para estabelecer a flutuação para 40 tpi ou superior e 0,15 mais lenta para 40 tpi ou mais fina)
  • Velocidade do fuso inadequada.

Para superar esses problemas, porta-ferramentas especiais são necessários para minimizar as chances de quebra do macho durante o rosqueamento. Geralmente são classificados como porta-ferramentas convencionais e porta-ferramentas CNC.

Porta-ferramentas para operações de rosqueamento

Vários porta-ferramentas podem ser usados ​​para rosqueamento, dependendo dos requisitos do usuário:

Auxílios para batidas manuais (gabaritos e acessórios simples)

O maior problema com o simples toque manual é alinhar com precisão a torneira com o orifício para que sejam coaxiais - em outras palavras, indo em linha reta em vez de em ângulo. O operador deve obter esse alinhamento próximo ao ideal para produzir boas roscas e não quebrar o macho. Quanto mais profunda a profundidade da rosca, mais pronunciado será o efeito do erro angular. Com uma profundidade de 1 ou 2 diâmetros, pouco importa. Com profundidades além de 2 diâmetros, o erro se torna muito pronunciado para ser ignorado. Outro fato sobre o alinhamento é que o primeiro ou dois cortes da linha estabelecem a direção que o restante das linhas seguirá. Você não pode corrigir o ângulo após o primeiro fio ou dois.

Para ajudar nesta tarefa de alinhamento, vários tipos de gabaritos e acessórios podem ser usados ​​para fornecer a geometria correta (ou seja, coaxialidade precisa com o furo) sem ter que usar a habilidade de mão livre para aproximar:

  • Perfurador de mão: Um acessório simples análogo a uma prensa de mandril em sua forma básica. Seu fuso é, portanto, mantido precisamente perpendicular à obra. Os machos padrão são mantidos no fuso e o operador gira o fuso manualmente por meio de um guiador. Este acessório elimina a necessidade do operador de aproximar cuidadosa e habilmente a perpendicularidade, o que mesmo para um operador habilidoso pode facilmente resultar em um erro de 2–5 °.
  • Guia de rosqueamento ou "alinhador / suporte de rosca e alargador", uma guia cônica simples que escorrega sobre uma torneira ao usar um cabo normal. Tal como acontece com um batedor de mão, o princípio básico é simplesmente o de um gabarito ou acessório para fornecer o alinhamento correto.

Cabeças para fusos de máquinas-ferramenta

  • Acessórios de toque: podem ser normais (disponíveis em uma variedade de tamanhos de torneira) ou de troca rápida
  • Mandris de perfuração e rosqueamento de troca rápida (variações disponíveis para CNC e ferramentas de controle manual)
  • Acessórios de rosqueamento rígido (para CNC)

Geralmente, os seguintes recursos são necessários para os suportes de rosqueamento:

  • Mandril duplo: o macho é mantido em pontos de sua seção transversal circular e quadrada. Segurar a seção circular garante a concentricidade do fuso da máquina e segurar o quadrado produz um impulso rotacional positivo.
  • Embreagem de segurança: O mecanismo de segurança embutido opera assim que o limite de torque definido é atingido para salvar a torneira da quebra.
  • Paralelo radial do flutuador: pequenos desalinhamentos são resolvidos por este flutuador.
  • Compensação de comprimento: a compensação de comprimento embutida cuida de pequenos empurrões ou puxões no fuso ou diferença de avanço.

Estudos de caso de rosqueamento com exemplos típicos de operações de rosqueamento em vários ambientes são mostrados na fonte machinetoolaid.com [1]

Estações de escuta

  • Estações de drenagem são mesas de trabalho com uma cabeça de drenagem presa à extremidade de um braço tipo pantógrafo semelhante ao de uma lâmpada de braço balanceado . O operador guia o cabeçote de rosqueamento para cada orifício (já perfurado) e rapidamente bate nele.
  • Os centros de perfuração e rosqueamento , cujo nome soa semelhante ao de estações de rosqueamento, são na verdade centros de usinagem leves e acessíveis de 2, 2,5 ou 3 eixos que são projetados para uma vida de perfuração e rosqueamento principalmente com uso de fresamento limitado.

Machos de avanço duplo e machos de pastilha precisam de velocidades e avanços diferentes, e diâmetros iniciais de furo diferentes dos outros machos.

Tamanhos de broca de torneira

Torneira imperial e mesa de tamanho de broca Torneira métrica e tabela de tamanho de broca
Toque Broca fracionada Broca de número Broca de carta
0-80 3/64 - -
1-64 - 53 -
2-56 - 50 -
3-48 - 47 -
4-40 3/32 43 -
5-40 - 38 -
6-32 7/64 36 -
8-32 - 29 -
24/10 9/64 25 -
10-32 5/32 21 -
12-24 11/64 16 -
1 / 4-20 13/64 7 -
1 / 4-28 7/32 3 -
16/05/18 17/64 - F
16/05/24 - - eu
3 / 8-16 16/05 - -
3 / 8-24 21/64 - Q
16/07-14 23/64 - você
16/07-20 25/64 - -
1 / 2-13 27/64 - -
1 / 2-20 29/64 - -
16/9-12 31/64 - -
16/9-18 33/64 - -
5 / 8-11I 17/32 - -
5 / 8-18 37/64 - -
3 / 4-10 21/32 - -
3 / 4-16 16/11 - -
Os tamanhos das brocas são para 75% de profundidade da rosca.
Toque Broca métrica Broca imperial
3 mm - 0,5 2,5 mm -
4 mm - 0,7 3,3 mm -
5 mm - 0,8 4,2 mm -
6 mm - 1,0 5,0 mm -
7 mm - 1,0 6,0 mm 15/64
8 mm - 1,25 6,8 mm 17/64
8 mm - 1,0 7,0 mm -
10 mm - 1,5 8,5 mm -
10 mm - 1,25 8,8 mm 11/32
10 mm - 1,0 9,0 mm -
12 mm - 1,75 10,3 mm -
12 mm - 1,5 10,5 mm 27/64
14 mm - 2,0 12,0 mm -
14 mm - 1,5 12,5 mm 1/2
16 mm - 2,0 14,0 mm 35/64
16 mm - 1,5 14,5 mm -
Os tamanhos das brocas são para 75% de profundidade da rosca.

Morrer

Cinco tamanhos e tipos de matrizes

Uma matriz corta uma rosca externa em um material cilíndrico , como uma haste, o que cria uma peça roscada macho que funciona como um parafuso . As matrizes geralmente são feitas em dois estilos: sólidas e ajustáveis. Uma matriz ajustável pode ser ajustada por um parafuso integrado ou por um conjunto de parafusos colocados no suporte da matriz (denominado "estoque de matriz"). Parafusos de ajuste integrais podem ser dispostos para trabalhar axialmente, onde o movimento do parafuso de ajuste em um orifício roscado na matriz força a seção da fenda da abertura, ou tangencialmente, onde um parafuso roscado em um lado da fenda apoia-se contra o oposto lado da fenda. As matrizes sem parafusos integrados são ajustadas dentro do estoque da matriz por parafusos dispostos radialmente. Dois parafusos na coronha suportam entalhes em cada lado da fenda, tendendo a apertar a fenda fechada, enquanto um terceiro parafuso com uma ponta cônica aparafusa na fenda forçando-a a abrir. Trabalhar esses três parafusos um contra o outro ajusta a matriz.

Os parafusos integrados parecem ser comuns nos Estados Unidos, mas são quase desconhecidos no Reino Unido e na Europa.

As matrizes mostradas na imagem à direita são ajustáveis:

  • superior esquerdo: uma matriz de divisão mais antiga, com parafuso de ajuste superior
  • inferior esquerdo: um molde de uma peça com parafuso de ajuste superior
  • centro: um molde de uma peça com parafuso de ajuste lateral (quase invisível na imagem completa)
  • direita: duas matrizes sem parafusos de ajuste integrados

As matrizes sólidas cortam uma forma e profundidade de rosca nominais, cuja precisão está sujeita à precisão com que a matriz foi feita e aos efeitos do desgaste. As matrizes ajustáveis ​​podem ser ligeiramente comprimidas ou expandidas para fornecer alguma compensação para o desgaste ou para alcançar diferentes classes de ajuste de rosca (classe A, B e mais raramente, C). Também existem torneiras ajustáveis, mas não são comuns. Eles têm uma ponta que é dividida através dos canais e um parafuso axial que força as arestas de corte ligeiramente separadas.

A peça de trabalho (peça bruta) a ser rosqueada, que normalmente é ligeiramente menor em diâmetro do que o diâmetro principal da matriz, recebe uma ligeira conicidade (chanfro) na extremidade a ser rosqueada. Este chanfro ajuda a centralizar a matriz na peça bruta e reduz a força necessária para iniciar o corte da rosca. Assim que o dado começa, ele se auto-alimenta. Freqüentemente, é necessária a reversão periódica da matriz para quebrar o chip e evitar aglomeração.

Die porca s, também conhecido comofieiras rethreading, são feitas as fieiras de limpeza tópicos danificados, não têm de divisão para mudar o tamanho e são feitos a partir de uma barra hexagonal de modo que umachavepossa ser utilizada para transformá-los. O processo de reparo de fios danificados é conhecido como "perseguição". As matrizes de recauchutagem não podem ser usadas para cortar novos fios.

Lubrificantes

O uso de um lubrificante adequado é essencial para a maioria das operações de rosqueamento e rosqueamento. Os lubrificantes recomendados para alguns materiais comuns são os seguintes:

Aço carbono (suave)
Óleo de corte à base de petróleo ou sintético .
Liga de aço
Óleo de corte à base de petróleo misturado com uma pequena quantidade (aproximadamente 10 por cento) de querosene ou álcool mineral . Esta mistura também é adequada para uso com aço inoxidável .
Ferro fundido
Sem lubrificante. Um jato de ar de baixa velocidade deve ser usado para limpar cavacos.
Alumínio
Querosene ou álcool mineral misturado com uma pequena quantidade (15–25 por cento) de óleo de corte à base de petróleo. Em alguns casos, produtos como WD-40 , CRC 5-56 e óleo 3-em-um são substitutos aceitáveis.
Latão
Querosene ou álcool mineral.
Bronze
Querosene ou álcool mineral misturado com uma pequena quantidade (10–15 por cento) de óleo de corte à base de petróleo.

Referências

Bibliografia

links externos