Fresadora

Uma fresadora corta o metal com uma ferramenta rotativa de muitos dentes, a fresa, enquanto a peça, presa a uma mesa, passa diante dela sobre carros guiados. Faz faces planas, rasgos, ranhuras e dentes de engrenagem. Janello Torriani, relojoeiro de Carlos V, construiu uma máquina com uma lima rotativa para talhar os dentes das rodas de relógio, que o cronista Ambrosio de Morales descreveu em 1575. Fresadoras de uso geral já trabalhavam nas fábricas de armas norte-americanas em 1818, e a fresadora universal da Brown & Sharpe acrescentou em 1862 a consola que ainda hoje leva a mesa de muitas máquinas.

O que é

Uma fresadora tira metal com uma fresa que gira num eixo fixo, enquanto a peça se desloca diante dela. É o contrário do torno, onde a peça gira e a ferramenta fica parada. Como a peça pode avançar em linha reta em três direções, a fresadora faz faces planas, degraus, rasgos, escatéis de chaveta e os dentes das engrenagens, e pode talhar os canais em espiral de uma broca.

Um tipo comum nas oficinas desde o final do século XIX é a fresadora horizontal de consola e coluna. A fresa está montada num veio horizontal, o veio porta-fresas, movido pela árvore alojada no alto de uma pesada coluna. A peça prende-se a uma mesa que assenta num carro transversal, e o carro numa consola que sobe e desce pela face da frente da coluna. Numa fresadora vertical a árvore aponta para baixo e leva uma fresa de topo, com dentes na ponta e nos lados.

Como funciona

Cada dente da fresa arranca uma pequena apara ao atravessar a peça, depois sai do corte e tem tempo de arrefecer antes de voltar. Com muitos dentes, a fresa tira metal depressa e deixa uma face bastante lisa. A mesa leva a peça devagar por baixo da fresa; o que avança em cada volta da fresa decide o tamanho das aparas e o acabamento da superfície.

Uma fresa cilíndrica, uma fresa de disco de três cortes e uma fresa de topo.

A forma da fresa decide a forma do corte. Uma fresa cilíndrica de dentes em espiral aplana uma superfície; uma fresa de disco com dentes no rebordo e nas duas faces abre rasgos e degraus; uma fresa cujos dentes têm o perfil do vão de uma engrenagem talha um vão de dente de cada vez. Na máquina horizontal o veio porta-fresas é seguro nas duas pontas, na árvore e num suporte pendurado no braço superior, para não fletir com o esforço.

Três carros levam a peça até à fresa. A mesa desloca-se ao comprido, o carro transversal de través e a consola para cima e para baixo, cada um no seu próprio fuso, rodado por um volante com tambor graduado; nas máquinas grandes, uma transmissão de engrenagens faz avançar a mesa sozinha. Para talhar dentes repartidos com exatidão à volta de uma roda, monta-se a peça num divisor, que a roda uma fração de volta fixa entre dois cortes. Na fresadora universal da Brown & Sharpe de 1862, o divisor podia também ligar-se à mesa por engrenagens: a peça girava enquanto avançava e a fresa deixava um canal em espiral.

O corte é duro para a máquina. A fresa agarra a peça e, numa máquina horizontal, pode arrastar a mesa quando a peça avança no mesmo sentido em que os dentes se movem. A peça aperta-se num torno de bancada ou aparafusa-se à mesa, e os carros que não devem mexer-se são bloqueados.

Como fazer

Esta demonstração mostra à mão o princípio da fresagem, em cera de vela. A ferramenta gira num eixo fixo e a peça passa diante dela numa mesa guiada. São precisas duas pessoas. É preciso um berbequim manual de engrenagens, um torno de bancada, uma broca de madeira de 8 mm ou uma pequena grosa rotativa, um bloco de cera de vela ou parafina com cerca de 3 cm de espessura, uma tábua lisa com cerca de 30 cm, uma régua de madeira direita, dois grampos e um pedaço de madeira para empurrar.

O berbequim fica parado e a cera passa diante da broca que gira, guiada pela régua.

Aperte com cuidado o torno de bancada na armação do berbequim, de modo que fique deitado na horizontal, com a broca virada de lado sobre a bancada e a manivela livre para rodar. Prenda a régua à bancada, perpendicular à broca, como guia. Cole o bloco de cera perto da borda da frente da tábua com umas gotas de cera derretida. Encoste a tábua à régua e meta por baixo cartões finos até a broca ficar a meia altura da cera.

Uma pessoa roda a manivela com regularidade. A outra mantém a tábua encostada à régua e empurra-a devagar com o pedaço de madeira, de modo que o lado da cera encontre a broca que gira e passe diante dela. A broca talha um rasgo ao longo do bloco. Empurrando devagar, o rasgo sai limpo; empurrando depressa, a broca arranca bocados de cera. Junte um cartão por baixo da tábua para talhar um segundo rasgo mais abaixo, tal como a consola levanta a peça numa máquina a sério.

História e evolução

Os relojoeiros precisavam de muitas rodas com dentes repartidos com regularidade, e talhá-los um a um com a lima era lento. A resposta foi a máquina de talhar rodas, em que uma pequena fresa rotativa abria os vãos dos dentes de um disco de latão enquanto um prato colocado por baixo do disco dividia a volta em passos iguais.

Uma pequena fresa rotativa talhava os vãos dos dentes de uma roda um após outro, onde antes se usava a lima.

A máquina mais antiga conhecida deste tipo foi construída por Janello Torriani, relojoeiro de Carlos V e de Filipe II; o cronista Ambrosio de Morales descreveu-a em 1575, e o historiador Cristiano Zanetti identifica a sua ferramenta como uma lima rotativa. O Science Museum de Londres conserva um exemplar inglês posterior, que atribui a Humphrey Marsh, de Highworth, por uma assinatura sob a placa. O disco assenta num veio sustentado por uma placa, e a fresa gira numa armação montada em chumaceiras, movida por uma manivela através de engrenagens, de modo que pode inclinar-se para o disco à medida que o corte se aprofunda. Estas máquinas espalharam-se no século XVIII: o Winterthur Museum conserva uma feita na década de 1770 por Nathaniel Dominy IV, de manivela, para talhar rodas de relógio em latão; o museu sublinha que dividia os dentes com exatidão e poupava ao relojoeiro talhar cada um com a lima.

As fresadoras de uso geral nasceram nas fábricas de armas norte-americanas, onde o governo queria peças de espingarda que servissem em qualquer arma do mesmo modelo. Em 1813, Simeon North, de Middletown, no Connecticut, assinou um contrato de 20 000 pistolas com peças intermutáveis, e o American Precision Museum atribui-lhe a primeira fresadora conhecida, em serviço em 1818. Dava forma a peças que até então se limavam à mão. Uma máquina durante muito tempo atribuída a Eli Whitney e datada de cerca de 1818 foi na verdade construída depois da sua morte, em 1825, segundo o historiador Edwin Battison. Em Inglaterra, Richard Roberts apresentou em 1834 um engenho de abrir rasgos que fresava as ranhuras das chumaceiras das locomotivas, uma das primeiras fresadoras verticais.

Em 1862, Joseph R. Brown, da Brown & Sharpe, em Providence, entregou a sua fresadora universal à Providence Tool Company, onde Frederick Howe tinha de talhar os canais em espiral das brocas helicoidais, até então feitos à lima. A sua mesa assentava numa consola e podia ser posta em ângulo, e tinha um divisor de engrenagens. Em 1952, o Servomechanisms Laboratory do Massachusetts Institute of Technology equipou uma fresadora Cincinnati Hydrotel com motores nos seus três carros, comandados por ordens perfuradas numa fita de papel: foi a primeira máquina-ferramenta de comando numérico, antepassada dos centros de maquinagem comandados por computador de hoje.