Meios eletrônicos, computacionais e mecânicos
conjugados para a realização de máquinas de baixo custo que visam facilitar o
dia-a-dia no trabalho e no lazer.
Facilitar as tarefas do
dia-a-dia tem sido uma lida constante, seja daqueles que executam a tarefa, seja
daqueles que lucram vendendo ferramentas que tragam mais eficiência e qualidade
ao trabalho. O mini-torno é uma dessas ferramentas. Seu uso é fundamental na
oficina dos “hobbyistas” e daqueles que trabalham com peças muito pequenas. O preço
de uma máquina dessas pode não ser tão encorajador. Construí-lo em casa, com
meios escassos, é um desafio sério, mas os resultados e o que se aprende podem
compensar.
PALAVRAS-CHAVE: Torno
mecânico, Mini-torno mecânico, CNC, Automação, Motor de passo.
ABSTRACT
Making easy the daily tasks has been a
constant battle, either by those who execute the task, or either by those who
make money selling tools that bring efficiency and quality to the work. The
mini-lathe is one of these tools. Its use is fundamental in the workshop of the
hobbyists and of those that work with small parts. The price of a machine like
this may not be so encouraging. Build it at home, with scarce means, is a
serious challenge, but the results and what one learns may compensate.
As possibilidades de melhorias, redução de tempo e
de esforço em um trabalho, qualquer que seja, estão diretamente ligadas à
quantidade e qualidade das ferramentas que nele serão empregadas. O conhecimento
pleno do projeto e a habilidade de realizá-lo não são bastantes se não se tem
meios propícios à execução do trabalho.
Ferramentas de qualidade não são baratas. Quem
exerce o trabalho por profissão certamente está equipado com todo o aparato
necessário. Mas aqueles que o fazem por hobby nem sempre tem tudo à mão. Há
máquinas que, apesar de indispensável à realização de determinada tarefa, não
justificam sua aquisição quando tal tarefa é raramente executada. Há, também,
casos de problema com falta de espaço para acomodar tanta ferramenta.
O torno de bancada ou mini-torno é uma peça muito
cobiçada por quase todo modelista. No entanto, essa ferramenta, quase sempre, é
substituída por uma furadeira ou retífica presa em uma morsa (também conhecida
como torno). As retíficas têm, geralmente, uma rotação muito alta e baixo
torque. A rotação muito alta pode prejudicar o trabalho com peças de plástico ou
alumínio. O baixo torque impossibilita o trabalho com materiais mais duros. Há
retíficas que tem controle de rotação, o que minimiza o problema. Já as
furadeiras, a maioria delas, tem torque excelente e rotação perto do ideal para
a usinagem de pequenas peças. O inconveniente, em quase todas elas, é o fato de
haver certa folga no eixo que conduzirá à imperfeição na confecção da peça.
Aliados aos inconvenientes já citados no uso de furadeira ou retífica, como
torno, estão os riscos de acidente. A peça de corte é, quase sempre, improvisada
e, muitas vezes não possui um suporte adequado. Há casos em que ela é segurada
pelas próprias mãos do modelista. O risco de algo se atirado contra os olhos é
muito grande, além da exposição das mãos perante a parte rotativa e a ponta
aguda da peça de corte. Vale lembrar que o manuseio de quaisquer dessas
ferramentas citadas requer o uso de proteção para o rosto e mãos.
Furadeira
presa na morsa
PROJETO
O projeto
completo prevê a construção de uma bancada móvel com compartimento para máquina
de solda
elétrica e gaveta para ferramenta e objetos usados no manuseio do
mini-torno. Em cima da bancada devem ficar o mini-torno, um moto-esmeril e uma
furadeira de coluna (também chamada de furadeira de bancada). Lembrando que
todos essas ferramentas serão feitas em casa. Ao término do projeto, o
mini-torno deverá estar acoplado a um microcomputador para a execução de peças
mais detalhadas. O acoplamento se dará por meio de interfaces elétricas e
eletrônicas aliadas ao uso de motores de passo. Para o acabamento final é
desejável aplicar umas duas demãos de esmalte martelado.
Construir um torno mecânico, que deve sempre ser uma
ferramenta precisa e potente, não é tarefa das mais fáceis. Há muito material e
informação que são de aquisição crítica. Então, é essencial o levantamento de
custos e de meios para levar a cabo esse projeto.
Dentre as ferramentas indispensáveis para essa
tarefa estão:
Máquina de solda elétrica: pode ser de 200 amperes
em média, vai depender do eletrodo a ser usado, bem como da habilidade do
operador. Os eletrodos usados no projeto foram os E6013 x 2mm e E6013 x 2,5mm,
com a máquina regulada para a rede de 110V. Deve-se sempre levar em
consideração o perigo de sobrecarga na rede elétrica residencial, se for o
caso, pois a alta amperagem da máquina de solda pode causar o
sobre-aquecimento do fio que a alimenta desde a tomada elétrica, podendo
inclusive causar o derretimento da capa plástica do fio e, conseqüentemente
causar curto na rede elétrica;
Furadeira: pode ser uma do tipo hobby, mas deverá
ser tomado o cuidado de não esforçá-la muito. Um mandril de até 10mm é
suficiente, apesar de haver, neste projeto, umas poucas peças em que foi usado
broca de 12mm. Há que use broca de 12 com a parte que vai no mandril reduzida
para 10mm, mas aí a vida útil da furadeira hobby se reduz consideravelmente;
Refica: uma micro-retífica já deve bastar, todavia
há que se tomar o cuidado de não esforçá-la demais;
Jogo de brocas que vão de 1mm a 12mm;
Jogo de machos manuais de 6mm;
Jogo de machos manuais de 8mm;
Arco de serra: com lâminas para aço;
Imprescindível: óculos ou máscaras de proteção e
luvas;
Paquímetro.
Ver e estudar como os tornos profissionais funcionam
é fundamental nesse projeto, mas tentar copiá-los pode
inviabilizá-lo. Deve-se, ainda que forçadamente, fazer alguma abstração de
mecanismos cuja complexidade só pode ser alcançada pela indústria que tem
técnicas e ferramentas adequadas. Todas as peças são trabalhosas e não adianta
correr com a execução delas, é necessário primar pela precisão. Precisão é,
aqui, mais do que em quaisquer outros projetos, relativa. Então, há que se ter
em mente que não se conseguirá atingir o grau de precisão que uma boa indústria
consegue, mas que o resultado do que se propõe a fazer seja, no mínimo,
suficiente à realização razoável do trabalho a que se destina a ferramenta que
se está construindo. O cuidado na escolha dos materiais deve visar à
durabilidade e eficiência da ferramenta, bem como amenizar custos.
PARAFUSOS
Parafuso
Allen de cabeça cilíndrica
Visando economizar ferramentas e facilitar o
projeto, os parafusos adotados foram de 6mm e de 8mm todos do tipo Allen com
cabeça cilíndrica. Os de 6mm, salvo algumas exceções, são todos de 12mm de
comprimento. Já os de 8mm de diâmetro, dependendo da aplicação, alguns tem
comprimento de 20mm e outros de 25mm. Os parafusos Allen são mais práticos para
se trabalhar, além de proporcionarem uma aparência melhor ao projeto.
Fase
inicial do projeto
Fase de
implementação de funcionalidades
Uma das primeiras coisas a se pensar, na execução
desse projeto, é para que ele se destinará. Porque a resposta a essa questão
dirá qual o tamanho da placa que esse mini-torno terá. Aqui foi adquirida uma de
100mm de diâmetro com dois jogos de três castanhas, isto é, um de castanhas
internas e outro de castanhas externas. Lembrando que, dada a precisão requerida
para essa peça, é inútil tentar fazê-la, a menos que realmente se tenha
recursos para isso. Utopia, na maioria dos casos.
Placa de
três castanhas
Jogos de
castanhas internas e externas
A próxima questão é sobre o comprimento máximo das
peças a serem trabalhadas, isso dará o
comprimento útil do barramento. Neste caso, 450mm é a medida que foi adotada.
Um barramento maior dá mais flexibilidade à ferramenta, porém exige mais cautela
na escola do tipo de material a ser empregado, devido a problemas de torção e/ou
empenamento. Quanto mais rígido o barramento, tanto melhor será o desempenho da
ferramenta. A conclusão, neste caso, é a de que um pedaço de viga "I"
de 650mm de comprimento x 100mm de altura x 70mm de largura seria
suficiente. A viga "I" pode se comprada como retalho em lojas de ferro e aço.
Porém, um cuidado todo especial deve ser tomado para não levar uma peça já torta
ou imperfeita. Com uma boa régua de aço, normalmente esse pessoal já tem,
pode-se averiguar defeitos mais gritantes. Se possível, mandar usinar a
superfície da viga onde ficará o carro.
Viga I
Outra questão crítica, com relação ao desempenho da
máquina a ser construída, é o motor que vai tracionar a placa. Influindo no tipo
de material a ser trabalhado e nos problemas de torção e/ou vibração do
barramento, do carro e do porta ferramentas. Deve-se levar em consideração, além
da velocidade e torque, a voltagem da rede elétrica do local onde a ferramenta
será usada. Seria apreciável a utilização de um motor bi-volt. Um motor com
muito torque permite trabalhar quase todo tipo de material, mas faz o mini-torno
ficar um pouco perigoso para um mero hobbyista. O ideal seria um motor com um
bom torque e uma boa velocidade, pois é desejável uma caixa de mudança de
velocidades para se poder usinar materiais diferentes. Para o caso em questão,
foi adotado um motor bi-volt (110V ou 220V) de 1/2 cv x 3600rpm x cerca de 140mm
de diâmetro por 220mm de comprimento, o que se mostrou suficiente. Mas vale lembrar que se está a
construir um mini-torno. Portanto, um motor muito grande se revela visualmente
desproporcional e representa um excesso de peso desnecessário.
Motor
elétrico
De posse dos itens principais, resta a preocupação
sobre como juntá-los para se tornar algo funcional. Daí, surge uma outra peça
também muito crítica, que é o cubo ou mancal que sustentará a árvore que liga a
polia à placa de castanhas. Essa peça, no presente caso, foi a única usinada
numa torneria. Isso, tanto a parte externa, com encaixe para os
rolamentos, quanto a interna, onde vai a flange para sustentação da placa e a
rosca que prende a polia. Para a parte interna, foi usado um pedaço de tubo de
ferro de 160mm de comprimento x 60mm de diâmetro externo x 7mm de parede. Para a parte externa, foi
usado um tubo de ferro de 110mm de comprimento x 95mm de
diâmetro externo x 7mm de parede. Os rolamentos usados foram de cardã de
caminhão adquiridos usados em uma oficina mecânica. Os demais materiais, como os
tubos para o cubo/mancal, as chapas para a polia e para a flange foram comprados
juntos aos fornecedores de ferro e aço comuns em qualquer cidade.
PORTA-FERRAMENTAS (toolholder)
Porta-ferramentas
Esse porta-ferramentas consiste, basicamente, de
três pedaços quadrados de chapa de 50mm x 50mm x 8mm e um cubo de ferro quadrado
com arestas de 20mm. A chapa que fica na parte superior contém oito furos com
rosca para parafusos de 8mm de diâmetro. Estes parafuso, cujas medidas são 8mm x
16mm, servirão para prender a peça de corte. As duas chapas da parte giratória
são soldadas ao cubo de ferro. A chapa da base é fixa com solda no carro
longitudinal onde deve haver um furo com rosca para parafuso de 10mm. Este
prenderá o porta-ferramentas e será o eixo em torno do qual se ajusta o ângulo
da peça de corte. No topo desse parafuso, cujo comprimento é de 80mm, é fixada
com solda a alavanca que permite girá-lo para liberar ou travar o
porta-ferramentas, sendo que, antes da alavanca vai uma bucha de 20mm de
comprimento que serve de anteparo para atarraxar a parte giratória.
Peças
básicas que compõem o porta-ferramentas
Alavanca
para atarraxar a parte giratória
Visão
explodida parcial do porta-ferramentas
MANCAL DA PLACA
O mancal que suporta a placa não é um item muito crítico, mas alguns cuidados
devem ser tomados para evitar trepidação, desalinhamento e desbalanceamento da
placa. Quanto mais rígido ficar em relação à placa e ao barramento, tanto
melhor.
A parte externa foi feita com um tubo de 100mm
de diâmetro externo, 85mm de diâmetro interno e 100mm de comprimento. A
escolha do tubo foi devido à menor dificuldade de se fazer o alinhamento em
relação ao barramento que, neste caso é uma viga "I".
Tubo
externo do mancal
Esta peça foi torneada internamente nos extremos
para o encaixe dos rolamentos. O comprimento da porção rebaixada foi de 22mm,
mas depende de qual rolamento vai ser usado. Neste caso foram reaproveitados
rolamentos de cardan de caminhão com diâmetros de 40mm e 90mm, interno e externo
respectivamente. Porém nada impede de se usar outros tipos.
Tubo
externo do mancal e rolamentos
No caso do eixo interno que suporta propriamente a
placa, foi adotado o tipo vazado como nos tornos profissionais onde se pode
passar uma peça que seja muito comprida através do centro do mancal da placa.
Foi utilizado um tubo de ferro de 42mm de diâmetro externo, 28mm de diâmetro
interno e 165mm de comprimento.
Numa extremidade foi feito rebaixamento para encaixe
da flange e na outra foram feitos 35mm de rosca para prender o rolamento e a
polia.
Eixo/tubo
interno do mancal
Como batente do rolamento foi colocado atrás da
flange um anel de ferro de 42mm de diâmetro interno, 52mm de diâmetro externo e
largura de 20mm. É bom lembrar que este item pode ser dispensado, pois se for
adotado um tubo de maior diâmetro externo, ele pode ser rebaixado para a medida
do diâmetro interno do rolamento, deixando os 8mm de batente entre o rolamento e
a flange. Outra observação diz respeito à distância que vai ficar a placa do
mancal, que neste caso ficou muito próxima uma peça da outra, tornando difícil o
aparafusamento da placa. O ideal seria cerca de 30mm, embora o que se tem de
considerar é o comprimento do parafuso que vai ser usado. Em geral é um parafuso
de 8mm x 20mm, lembrando que, neste caso, foi usada uma placa de 100mm de
diâmetro externo.
A flange foi feita com chapa de 14mm de grossura,
ficando, depois de torneada, com 12mm de grossura na parte central e bordas
rebaixada para 8mm a fim de proporcionar guia para centralizar a placa.
Flange de
perfil e de lado
Flange já
soldada no eixo central
As porcas usadas para prender o rolamento e a polia
foram as do cubo da antiga pickup Toyota.
Porca do
cubo da Toyota
A polia foi feita a partir de uma chapa 30mm de
grossura, ficando com 25mm de largura depois de pronta. Uma típica polia dupla
para correias em "v". O diâmetro externo da polia ficou com 120mm, mas não
precisa necessariamente ser essa medida, cada caso deve ser analisado à parte
(velocidade e torque são influenciados pelo diâmetro adotado).
Polia dupla
Visão
explodida do conjunto
Ao tubo externo do conjunto mancal devem ser fixadas
sapatas para aparafusamento no barramento.
É bom lembrar que esse conjunto foi desenhado e mandado fazer
numa tornearia. Quem possui acesso a um torno pode fazer essas peças sozinho,
pois o mais complicado é a escolha correta da rosca.
Para conferir mais precisão no assentamento da placa, o lado
da flange onde ela é fixada foi ajustado no próprio mini-torno, com o
porta-ferramentas e carros ainda improvisados. A peça de corte deve estar bem
firme.
SUPORTE PORTA-PONTA
(tailstock) Próximo item a ser descrito
Mini-torno
e furadeira de bancada antes da pintura. Ainda não concluídos.
NOTAS
Este artigo ainda esta sendo editado e compreende
apenas a primeira parte do projeto. Mais detalhes serão acrescidos ao texto já
publicado. Em breve estará disponível a continuação com detalhamento da
construção. A última parte tratará da automação do mini-torno.
Vale lembrar que,
embora tenha construído uma ferramenta completamente funcional para as minhas
necessidades, sei que ainda sou leigo no assunto. Correções quanto à
terminologia, sugestões de melhorias e outras críticas construtivas são bem
vindas e podem contribuir para que as pessoas interessadas no assunto encontrem
neste artigo um material mais fiel e completo.
Construir o mini-torno foi a realização de um
sonho antigo. Hoje ele se tornou uma ferramenta indispensável, que uso na
maioria dos meus projetos. Tenho notado a grande quantidade de pessoas que
visitam esta página em busca de informação sobre o mini-torno. Gostaria de
já ter podido pôr todo o conteúdo dele na página. Mas o fato é que o fiz
para atender a uma necessidade emergencial minha. Jamais pensara em pôr o
projeto na internet, assim sendo, nem me preocupei em documentar ou guardar
as anotações que tinha em papel, geralmente rascunhos. Quando resolvi
trazê-lo para a internet, pensei em disponibilizar todo o conteúdo
gratuitamente para quem quisesse. Porém, com o corre-corre de todo dia, não
me tem sobrado tempo para documentá-lo. Há partes que requerem ser
desmontadas para documentar melhor. Teria de tirar um tempo só para isso. Às
vezes me sinto constrangido de saber que o conteúdo até aqui exposto não
basta para a construção desse torno. Esse projeto poderia estar sendo útil a
muita gente. Se depender de eu arranjar tempo, pode demorar muito para ficar
completo. Atualmente o mini torno é automatizado. Desmontei um notebook para
fazer a CPU e interfaces do tormo. Como o projeto ainda continua inacabado e
eu não consigo parar o meu trabalho por algum tempo a fim de
refazer o projeto do mini-torno. Assim sendo,
lamento informar que, devido aos projetos que já tinha em andamento, antes
de começar a documentar o mini-torno para a venda de cópias do projeto, não
estou conseguindo terminar a documentação.
Se fosse agir como muitos fazem na internet, daria para mandar o que já tem
pronto e acabar enrolando, mas não é assim que eu trabalho. Então, por mim e
também por quem pretende montar um mini-torno desses, decidi ir anotando os
e-mails dos interessados para que eu possa comunicá-los assim que tiver o
projeto todo documentado e formatado.
Meu sincero pedido de desculpa pela demora e agradecimento pela compreensão.
Infelizmente, devido à falta de tempo para lidar com coisas como
a construção dessas ferramentas, também pela dificuldade de
aquisição de material adequado para montá-las, não tenho previsão de
terminar os projetos e nem de fornecê-los a outras pessoas por
estarem incompletos. Atualmente, pelos motivos citados, quase
todas as ferramentas que uso são industrializadas.
Muito obrigado pelo interesse e apreço aos projetos.
Tem muito para ser mostrado aqui sobre este trabalho e será adicionado assim que for possível.
Ivan Gouveia
Pós-graduado em Redes de Computadores pela FACIMED - Faculdade de
Ciências Biomédicas de Cacoal. Graduado em Tecnologia da Informação pela
UNESC - União das Escolas Superiores de Cacoal. Tem CCNA (Cisco) como
curso complementar de Redes de Computadores. Profissional da área de
Eletrônica e de Programação de Computadores. Programador nas linguagens
Delphi e Visual Basic.
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Reflexões
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Infelizmente, devido à falta de tempo para lidar com coisas como
a construção dessas ferramentas, também pela dificuldade de
aquisição de material adequado para montá-las, não tenho previsão de
terminar os projetos e nem de fornecê-los a outras pessoas por
estarem incompletos. Atualmente, pelos motivos citados, quase
todas as ferramentas que uso são industrializadas.