Que centro de usinagem escolher?

Centro de usinagem de 4 eixos da COMAU

A escolha de um centro de usinagem vai depender, essencialmente, da forma pretendida para as peças, do material de que estas são feitas e do espaço disponível para a instalação da máquina.

Em função da complexidade da geometria das peças, vamos escolher:

• O número de eixos: uma máquina-ferramenta pode ter entre 3 eixos lineares e 7 eixos no máximo. Os centros de usinagem de 5 eixos são os mais usados na indústria.
• A orientação do eixo-árvore: vertical ou horizontal.

Em função do material a usinar, irá escolher-se a potência e a velocidade de rotação do eixo.

Por fim, o espaço disponível na fábrica ou oficina vai condicionar o tamanho possível da máquina.

Centro de usinagem de 5 eixos da Maschinenfabrik Berthold Hermle AG

O número de eixos necessário para um centro de usinagem depende da geometria das peças a usinar. As máquinas-ferramenta de 5 eixos são as mais utilizadas na indústria, mas existem também máquinas de 3 eixos, de 4 eixos, de 6 e até mesmo de 7 eixos. Nesta secção, abordamos unicamente as máquinas de 5 eixos, por serem as mais comuns. Estas dividem-se em dois tipos:

• máquinas de 5 eixos simultâneos
• máquinas de 3 eixos + 2

Numa máquina de 5 eixos, a ferramenta de corte move-se nos três eixos lineares X, Y e Z e gira nos dois eixos rotativos A e B, em simultâneo. É a chamada usinagem ou maquinação simultânea em 5 eixos. A usinagem simultânea em 5 eixos tem a vantagem de permitir usinar peças de geometrias complexas numa única operação. Ou seja, é possível usinar cinco lados de uma peça graças aos movimentos da ferramenta de corte em 5 eixos. Trata‑se de uma configuração bastante vantajosa, especialmente para a usinagem de peças complexas, mas o preço destas máquinas é elevado.

Existe uma outra configuração, de preço mais acessível, dos equipamentos de 5 eixos: os centros de usinagem de 3 eixos + 2. Estas máquinas executam operações de usinagem em 3 eixos lineares. Os dois eixos de rotação servem para bloquear a ferramenta de corte numa determinada posição com um dado ângulo de inclinação. É uma configuração adequada para usinar peças não muito complexas, para operações de desbaste e para o fabrico de moldes.

Centro de usinagem horizontal da Mazak

Podemos distinguir centros de usinagem verticais e horizontais, conforme a orientação do eixo de corte principal. Ambos os sistemas apresentam vantagens e desvantagens.

Centro de usinagem horizontal

• O eixo-árvore na horizontal permite realizar cortes em ângulos de pequena amplitude, nomeadamente nas laterais da peça.
• É adequado para fresar ranhuras e para trabalhar superfícies planas.
• Convém, igualmente, para usinar peças de grandes dimensões e de geometrias complexas.
• Esta configuração facilita o escoamento dos cavacos.
• A troca de ferramentas é rápida.
• Tem uma função de troca de palete.
• É apropriado para trabalhar peças pesadas, em particular quando é necessário usinar vários lados da peça.

Centro de usinagem vertical

• Possui o eixo-árvore vertical, o que significa que as ferramentas efetuam o corte na parte superior da peça.
• Permite trabalhar peças de grandes dimensões, usinando todos os lados da peça sem intervenção de um operador.
• Este tipo de usinagem é adequado para afiar matrizes e usinar ferramentas.

É possível usinar diferentes materiais. É em função do material a usinar que se vai escolher a potência e a velocidade de rotação do eixo da máquina. Consulte a tabela seguinte para conhecer as características que o centro de usinagem deve ter consoante o tipo de material a trabalhar.

Há outros critérios e opções que é importante considerar quando decide adquirir um centro de usinagem:

• A velocidade de rotação, cuja escolha depende do tipo de material a usinar, como referimos anteriormente. Os materiais macios requerem altas velocidades de rotação, em especial para o acabamento de peças. Os materiais mais duros devem ser usinados a velocidades mais baixas.
• A existência de um trocador de paletes integrado, que irá contribuir para a automatização das operações de usinagem e reduzir os tempos de ciclo.
• A função de carregamento e descarregamento automático, que torna possível realizar a usinagem sem operador.
• O número de fusos de usinagem.
• A opção de controle numérico computadorizado (CNC), que permite programar os movimentos que a ferramenta deve efetuar para usinar uma determinada peça.
  • O sistema de controle numérico computadorizado comanda tanto a ferramenta de usinagem como as paletes onde as peças são fixadas, o sistema de troca de peças e o sistema de armazenamento.
  • O controle numérico computadorizado permite a automatização de todas as operações.

Com base nas dimensões das peças a trabalhar, determina‑se o comprimento necessário para os cursos de usinagem, mais precisamente nos 3 eixos lineares X, Y e Z. Estes são geralmente indicados pelos fabricantes em milímetros.

Centro de usinagem da Haas Automation

As máquinas-ferramenta desempenham um papel muito importante na produção industrial. A transição para a indústria 4.0 e para a fábrica do futuro, mais inteligente, mais eficiente e menos poluente, obriga a repensar os processos de fabrico.

Estão, assim, a surgir no mercado equipamentos com características inovadoras. Destacamos aqui os centros de usinagem conectados, os centros de usinagem ecológicos e os centros de usinagem híbridos.

Centros de usinagem conectados

Com o desenvolvimento da Internet das Coisas, as máquinas-ferramenta estão a tornar-se objetos conectados, como tantos outros equipamentos. Os centros de usinagem estão cada vez mais sofisticados, com sensores (de velocidade, de temperatura, etc.) que recolhem e transmitem dados regularmente. Com base nesses dados, é possível, por exemplo, prever eventuais avarias da máquina e realizar uma manutenção preventiva.

As máquinas conectadas oferecem‑lhe diversas outras vantagens, como a possibilidade de as controlar à distância a partir de um tablet ou smartphone e de receber alertas de avarias em tempo real, permitindo proceder de imediato à sua reparação. Por conseguinte, os centros de usinagem conectados garantem maior produtividade e apresentam menos riscos de paragem.

Centros de usinagem ecológicos

A fim de tornar os processos de fabrico mais ecológicos, várias marcas desenvolveram centros de usinagem que consomem menos energia e que têm menor impacto ambiental.

A BENZ, por exemplo, incorporou nas suas máquinas uma tecnologia de recuperação de energia para alimentar os sensores destas. A velocidade da ferramenta, as vibrações e o calor gerado pela máquina constituem fontes de energia que pode ser recuperada para fazer funcionar os sensores, evitando assim o uso de baterias, que poluem e têm de ser regularmente substituídas.

Centros de usinagem híbridos

São assim designados porque combinam o torneamento e a fresagem ou, ainda, a usinagem e a impressão 3D (manufatura aditiva) numa só máquina. A DMG MORI aparece como pioneira neste campo com o lançamento da Lasertec 65 3D, uma máquina que combina usinagem e manufatura aditiva.

As máquinas-ferramenta híbridas contribuem para reduzir os ciclos de produção e aumentar a eficiência produtiva. Também oferecem a possibilidade de criar peças com geometrias impossíveis de realizar com outros equipamentos. E, claro, ocupam menos espaço do que se adquirir uma máquina para cada função.