Torneamento avançado de peças com geometrias complexas

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A produção de peças cilíndricas com geometrias complexas é realizada de maneira econômica através dos Centros de Torneamento de alto rendimento dotados de diversos eixos, lineares e circulares, controlados numericamente, também, conhecidos como Máquinas Multitarefa pela diversidade de operações que podem ser realizadas, com o objetivo de se usinar peças por completo em um único ciclo de trabalho.

Em face da rápida evolução das tecnologias aplicadas nas máquinas-ferramenta digitais, existem hoje vários conceitos de Centros de Torneamento, tipo Multitarefa, aplicados nos mais diversos tipos e tamanhos de peças de elevada complexidade e precisão a serem produzidas.

Até então, peças complexas ainda são produzidas passando por diversas operações em máquinas convencionais, como tornos universais, fresadoras, furadeiras, retificadoras e outras, sendo as tolerâncias das peças de trabalho afetadas pelas diversas mudanças na posição de fixação das mesmas. A qualidade superficial do produto final também fica prejudicada. Como consequência, os custos de produção ficam exorbitantes.  Atualmente, aplicando-se máquinas tipo multitarefa de alto rendimento, obtêm-se peças com maior qualidade e melhor rentabilidade.

Essas modernas máquinas permitem usinar peças a partir de barras ou de peças pré-formadas (Blanks), como forjados, fundidos, sinterizados ou pedaços de barras pré-cortadas.  No caso de usinagens a partir de barras, para determinar o trabalho contínuo, são aplicados os magazines automáticos, que possibilitam a guia, a alimentação e a troca automática das barras, configurando uma célula de trabalho. Já no caso da produção a partir de Blanks, em função do tamanho e da geometria das peças a serem usinadas, são aplicados robôs articulados, manipuladores cartesianos ou automatizações dedicadas, para a realização da carga e descarga automática das peças.

Em face da elevada complexidade das peças a serem produzidas, softwares avançados de programação são aplicados para o projeto do produto, para a elaboração do programa CNC e para o controle da produção, caracterizando a base para a manufatura avançada.

Os Centros de Torneamento, tipo multitarefa, classificam-se quanto à construção do cabeçote principal como:
•    Cabeçote fixo em que a peça de trabalho permanece girando fixa no seu meio de fixação e as ferramentas de corte se movimentam longitudinalmente contra ela. Neste caso, as peças são usinadas em balanço ou utilizando acessórios como contra ponta, contra fuso e lunetas para garantir a estabilidade da usinagem da peça.
•    Cabeçote móvel em que a peça a ser produzida é feita sempre a partir de barras, cujos diâmetros vão de 1 mm. até 38 mm., configurando trabalhos de microusinagem. A barra, que fica fixada numa pinça montada no cabeçote móvel, avança contra a ferramenta de corte que está posicionada a cerca de meio milímetro de uma bucha que serve de guia da barra. Neste caso não ocorre o efeito de flexão da peça de trabalho provocado pelo esforço de corte, garantindo uma perfeita estabilidade de usinagem e, por conseguinte, tolerâncias milesimais bastante apertadas. Os tornos automáticos CNC de cabeçote móvel, também conhecidos como tornos tipo Suíço, são equipamentos multitarefa indispensáveis na microusinagem de peças cilíndricas de alta complexidade e elevada precisão.

Os modernos centros de torneamento, tipo multitarefa, em função do conceito construtivo, chegam a ter até cerca de uma dezena de eixos, lineares e circulares, controlados numericamente, com diversos deles operando simultaneamente, para um trabalho eficiente em um único ciclo de operação.

O Brasil necessita, com urgência, modernizar o seu parque de máquinas, cuja idade média está por volta de vinte anos.

Os principais conjuntos construtivos dos Centros de Torneamento de alto rendimento e multitarefa são:
•    Fuso principal – está montado no cabeçote fixo ou móvel e é acionado por um motor de corrente alternada de frequência variável (Spindle motor), através de transmissão ou integrado no fuso (Built-in motor), que possibilita a programação das velocidades com variação contínua, além do posicionamento angular e de movimentos de avanço de usinagem. Altas rotações do fuso são fundamentais para a usinagem dos mais diferentes tipos de geometrias e de materiais, inclusive de aços endurecidos.
•    Contra-fuso  – executa um movimento longitudinal, concêntrico com o fuso principal, que possibilita o agarre e fixação da peça usinada em primeira operação para executar as operações no lado posterior da peça de trabalho, eliminando operações secundárias. O acionamento e suas funções de trabalho são as mesmas do fuso principal.
•    Torre porta-ferramenta indexável – acomoda as ferramentas de corte através de porta-ferramentas fixos ou com acionamento. Existem máquinas que contam com até três torres, cuja operações podem ser realizadas simultaneamente. Estas torres porta-ferramentas estão montados em mesas que são acionadas nos sentidos radial X e longitudinal Z, através de servomotores de corrente contínua e eixos de esferas recirculantes, deslizando sobre guias lineares de esferas ou de rolos, para as máquinas que exigem maiores esforços de corte.
•    Carros porta-ferramentas lineares são utilizados em tornos CNC de cabeçote móvel nos trabalhos de microusinagem. Alguns desses tornos, dependendo de sua construção e aplicação, utilizam carros lineares em conjunto com torres porta-ferramentas indexáveis.
•    Ferramentas acionadas – possibilitam usinagens de furações e fresamentos transversais e longitudinais fora do centro da peça de trabalho, torneamentos helicoidais, entre outras operações, através da programação do posicionamento ou de avanço de usinagem do fuso principal ou do contra fuso, pela aplicação de porta-ferramentas dedicados à determinada operação.
•    Eixo C – eixo circular que executa o controle do posicionamento angular da peça de trabalho e dos movimentos de avanço circular do fuso ou do contra fuso.
•    Eixo Y – terceiro eixo linear, ortogonal aos eixos radial X e longitudinal Z, que possibilita realizar fresamentos transversais e furações transversais fora do centro da peça.
•    Eixo B – eixo circular que possibilita o movimento angular da ferramenta de corte com o objetivo de executar furações e fresamentos angulares.

Ao se projetar ou escolher Centros de Torneamento de alto rendimento para as aplicações necessárias, os seguintes pontos devem ser considerados:
•    Construção rígida para se usinar os mais diversos tipos de materiais, inclusive os de difícil usinabilidade, que exigem elevados esforços de corte.
•    Atendimento às normas reguladoras de segurança.
•    Aplicação de ferramentas de corte, standard ou especiais, de alto rendimento.
•    Confiabilidade no equipamento e garantia de elevada precisão ao longo de sua vida útil, trabalhando em regimes severos de até três turnos.
•    Versatilidade, possibilitando operações simultâneas.
•    Rápida preparação, proporcionado flexibilidade no trabalho.
•    Pacote eletrônico de alto rendimento e com baixo índice de manutenção.
•    Comando numérico computadorizado avançado com elevada capacidade de armazenamento de dados e interfaces para comunicação com equipamentos em células flexíveis de trabalho.
•    Potência suficiente para garantir a usinagem de materiais de difícil usinabilidade.
•    Altas rotações no fuso, contra fuso e nas ferramentas acionadas, a fim de usinar os mais diferentes tipos de materiais.
•    Lubrificação automática das guias dos carros porta-ferramentas.
•    Projeto ergonômico, tanto para os trabalhos de preparação da máquina, como os de manutenção.
•    Equipamento compacto com ampla área de trabalho para facilitar a acomodação e retirada dos cavacos.
•    Sistemas de troca rápida dos conjuntos porta-ferramentas.
•    Proteção ecológica, para evitar respingos do fluido refrigerante, vazamentos de óleos, assim como emissão de névoas de óleo e fumaças, para fora da máquina.
•    Baixos índices de ruído, de acordo com as normas reguladoras.
•    Aplicação dos mais modernos tipos de sistemas automáticos de carga e descarga de peças quer seja a partir de barras ou de peças pré-formadas.
•    Conexão da máquina em células flexíveis de manufatura avançada, num ambiente ciberfísico.

O Brasil necessita, com urgência, modernizar o seu parque de máquinas, cuja idade média está por volta de vinte anos. Os investimentos deverão ser feitos com base em modernas tecnologias pelas indústrias de manufatura, como a aplicação de Centros de Torneamento, tipo multitarefa, tanto na produção como na ferramentaria, que serão decisivos para tornar o país mais produtivo e competitivo em suas exportações.

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