Como escolher entre o torneamento duro e a retificação cilíndrica normal?

Tem uma peça de aço endurecido que precisa de um acabamento perfeito. Está preso a decidir entre um torno e uma rebarbadora. Fazer a escolha errada custa tempo e arruína a sua margem de lucro.

Escolha o torneamento duro para formas complexas, pequenos lotes e corte a seco ecológico onde as tolerâncias IT5-IT6 são aceitáveis. Selecione a retificação cilíndrica para veios longos e finos, grandes lotes e quando necessitar de precisão submicrónica ou acabamentos melhores do que Ra 0,2µm. O torneamento duro oferece uma configuração mais rápida, enquanto a retificação garante a máxima estabilidade.

Na J&M Machine Tools, vendemos tornos CNC e rectificadoras cilíndricas. Não temos qualquer preconceito. Apenas queremos que utilize a máquina certa para o trabalho. Nos últimos 12 anos, ajudámos lojas em 26 países a tomar esta decisão. Eis como dividimos a escolha com base nas necessidades reais de produção.

Qual é a diferença no mecanismo de remoção de material entre o torneamento duro e a retificação?

Pode pensar-se que fazem a mesma coisa. Mas a forma como atacam o metal é completamente diferente, o que altera a forma como se gere o calor e a tensão.

O torneamento duro utiliza uma ferramenta de ponta única para cisalhar o metal em limalhas, mantendo o calor na limalha. A retificação utiliza uma roda abrasiva para cortar, lavrar e esfregar a superfície. O torneamento baseia-se na força mecânica e na deformação plástica, enquanto a retificação se baseia na fricção e na micro-abrasão, necessitando de líquido de refrigeração para gerir o calor.

Temos de analisar a física para compreender a diferença. O torneamento duro funciona como o torneamento tradicional, mas o material é muito mais duro, normalmente acima de 45 HRC. Utilizamos uma ferramenta de corte de ponta única, normalmente Nitreto de boro cúbico policristalino (PCBN)¹ ou cerâmica. A ferramenta tem um gume afiado. Penetra no aço e remove o material através de cisalhamento. Isto cria um ponto focalizado de deformação plástica. A limalha parte-se de forma limpa. A vantagem deste processo é a gestão do calor. Cerca de 80% a 90% do calor vai para a limalha, deixando a peça relativamente fria. Isto preserva a microestrutura da sua peça de trabalho.

A retificação é diferente. Utiliza uma roda rotativa de alta velocidade composta por milhares de pequenos grãos abrasivos. Estes grãos não se limitam a cortar. Executam três acções: cortar, lavrar e esfregar. Alguns grãos cortam o metal, mas outros apenas o empurram ou esfregam contra ele. Esta fricção gera um calor imenso. Ao contrário do torneamento, este calor gosta de penetrar na peça de trabalho. É quase sempre necessário um líquido de arrefecimento para evitar danos térmicos. Portanto, torneamento difícil² é um processo de "cisalhamento" que é rápido e frio. A retificação é um processo de "abrasão" que é lento, quente e preciso.

Porque é que o torneamento duro é frequentemente mais rentável para a produção de pequenos lotes?

Os trabalhos pequenos não dão lucro se a preparação demorar demasiado tempo. Necessita de um processo que comece a produzir limalhas imediatamente, sem passar horas a calibrar uma máquina ou a afinar uma roda.

O torneamento duro é mais barato para pequenos lotes porque funciona em tornos CNC normais com tempos de preparação curtos. Elimina as dispendiosas mós de retificação e os equipamentos dedicados. É possível maquinar várias caraterísticas numa fixação, reduzindo o tempo de manuseamento, e as aparas secas são mais fáceis de reciclar do que as lamas de retificação.

O dinheiro é importante em todas as lojas. Quando olhamos para lotes pequenos e médios, o torneamento duro custa quase sempre menos. Em primeiro lugar, é preciso ter em conta o investimento na máquina. Um torno CNC custa normalmente cerca de 1/3 a 1/2 do preço de uma rectificadora cilíndrica. A poupança de capital é imediata.
Em segundo lugar, veja a configuração. A retificação requer uma calibração complexa. É necessário preparar a roda para a forma perfeita e equilibrá-la. Muitas vezes são necessários dispositivos específicos para cada peça. O torneamento duro utiliza suportes padrão. Troca-se uma ferramenta, carrega-se o programa e pronto. A mudança demora minutos, não horas.

Em terceiro lugar, o processo é simplificado. O torneamento duro permite-lhe "tornear em vez de retificar". Pode terminar o diâmetro externo, o diâmetro interno, a face e as ranhuras numa única fixação. Não é necessário deslocar a peça para uma máquina diferente. Isto reduz o trabalho e os erros de manuseamento.
Por fim, pense no ambiente. O torneamento duro é frequentemente um processo seco. Não são necessários sistemas de refrigeração dispendiosos nem eliminação de resíduos para as lamas. As aparas secas são limpas e fáceis de reciclar. Isto torna toda a operação mais limpa e reduz significativamente as suas facturas de serviços públicos em comparação com o processo de trituração que consome muita energia.

Caraterística	Virar com força	Retificação cilíndrica
Tempo de configuração	Curto (minutos)	Longo (horas)
Custo da máquina	Baixo (1/3 do moinho)	Elevado
Necessidades de líquido de refrigeração	Nenhum (corte a seco)	Essencial (líquido de refrigeração)
Tipo de resíduos	Fichas limpas e recicláveis	Lamas de trituração tóxicas

Como é que o acabamento de superfície e as capacidades de tolerância se comparam entre o torneamento duro e a retificação?

É necessário atingir um número específico no projeto. Se falhar a tolerância, a peça é sucata. É necessário conhecer os limites absolutos de cada tipo de máquina.

A retificação ganha em precisão máxima, alcançando tolerâncias de IT4 e rugosidade inferior a Ra 0,1µm. O torneamento duro atinge IT5-IT6 e Ra 0,2-0,8µm, o que é suficiente para a maioria das peças de transmissão. A retificação é a escolha para acabamentos espelhados, enquanto o torneamento duro se adequa às necessidades normais de alta precisão.

Este é normalmente o fator decisivo para os nossos clientes de topo de gama. Retificação cilíndrica externa³ continua a ser o rei da precisão. Se a sua impressão exigir tolerâncias dimensionais ao nível sub-micrónico (≤1μm) ou grau IT4, tem de retificar. Se necessitar de um acabamento "espelhado" com uma rugosidade (Ra) consistentemente inferior a 0,1μm, tem de retificar. A natureza abrasiva da mó cria uma textura aleatória, em forma de cruz, que é incrivelmente suave. O processo é extremamente estável, oferecendo valores de Cpk elevados durante longos períodos de produção.

O torneamento duro melhorou muito. Com uma máquina rígida e ferramentas PCBN de qualidade, podemos atingir tolerâncias IT5 ou IT6. Podemos obter uma rugosidade superficial de Ra 0,2-0,8μm. Para 80% de peças, como engrenagens, veios de transmissão ou assentos de rolamentos, isto é suficientemente bom. No entanto, o torneamento deixa uma linha de alimentação em espiral microscópica na peça. Embora os números pareçam bons, a textura é diferente.
Além disso, o torneamento duro pode induzir tensões residuais de compressão na superfície. Na verdade, isto melhora a vida à fadiga da peça, o que é um bónus oculto. Mas para uma circularidade absoluta (dentro de 0,5 microns) e um verdadeiro acabamento espelhado, a retificação continua a ser a única opção fiável.

Como determinar se a geometria da peça de trabalho favorece o torneamento ou a retificação?

A forma da peça é muitas vezes decisiva para si. Algumas formas são impossíveis de retificar eficazmente, enquanto outras são impossíveis de rodar sem causar vibrações.

Escolha o torneamento duro para geometrias complexas com degraus, contornos e superfícies cónicas que necessitem de uma maquinação de configuração única. Escolha a retificação para veios longos e finos (elevada relação comprimento/diâmetro) ou peças de paredes finas que se distorcem facilmente. O torneamento lida melhor com perfis, enquanto a retificação se destaca em cilindros rectos e estáveis.

Veja o desenho da sua peça. A geometria indica-lhe qual a máquina a comprar. Se a peça for complexa, utilize o torneamento duro. Tem degraus, cones, ranhuras, roscas ou contornos esféricos? Um torno pode fazer todas estas caraterísticas com um percurso contínuo da ferramenta. Pode programar qualquer contorno que deseje. Um rebolo é largo e plano. Não consegue entrar facilmente em cantos apertados ou cortar curvas complexas sem um rebolo especial e dispendioso. O torneamento dá-lhe a flexibilidade para maquinar perfis complexos e formas não circulares, como cames, de uma só vez.

No entanto, se a peça for estruturalmente fraca, utilize a retificação. Pense num veio longo e fino ou numa manga de parede fina. Chamamos-lhe elevada relação comprimento/diâmetro⁴. Se empurrar uma ferramenta de torneamento contra ela, a força de corte irá dobrar a peça. O meio do eixo acabará por ficar mais grosso do que as extremidades devido à deflexão. A retificação exerce muito pouca pressão de corte. Não empurra a peça para longe. Rectifica sempre um cilindro reto e verdadeiro sem distorcer as paredes finas. Se não conseguir rodar a peça facilmente ou se tiver superfícies muito interferentes, a retificação pode ser a sua única opção física.

Conclusão

Escolha o torneamento duro para velocidade, poupança ecológica e formas complexas em pequenos lotes. Opte pela retificação para veios longos, paredes finas e delicadas e quando necessitar de uma precisão absoluta de acabamento espelhado.

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