Voltar        Página inicial        Comentar
Oficina Aberta - Mini-torno mecânico
Mini-torno mecânico, para uso em bancada, construído em casa
 

 

MINI-TORNO MECÂNICO

Ivan Gouveia[1]

 

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.

                                                                                                                         Ivan Gouveia

 

       Mini-torno ainda em construção

 

Há várias fotos desse mini-torno em Ferramentas/mini-torno

Outras ferramentas em Ferramentas

 

 

 

RESUMO

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.

 

KEY WORDS: Lathe, Mini-lathe, CNC, Automation, Stepper motor.

 

 

INTRODUÇÃO

 

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.

Há várias fotos desse mini-torno em Ferramentas/mini-torno

Outras ferramentas em Ferramentas