Como selecionar um centro de usinagem vertical
Potência, velocidade, precisão
O objetivo de toda operação de metalurgia é remover o metal dentro das tolerâncias o mais rápido possível. A questão para cada oficina é definir quanta remoção de metal, com que rapidez e quais tolerâncias são exigidas de um VMC. Existem muitos fatores inter-relacionados que afetam a potência, a velocidade e a precisão de um VMC, mas os três princípios básicos incluem o sistema de acionamento do fuso, o sistema operacional da máquina (controle numérico computadorizado) e o sistema de acionamento do eixo. O sistema de acionamento do fuso fornece energia à ferramenta de corte para remover o metal. O controle ou "sistema operacional da máquina" é o cérebro do VMC e coordena o movimento da máquina. O sistema de acionamento do eixo é "o passeio". Quão suave é o movimento do VMC e como isso se traduz em peças que são consistentemente precisas com qualidade de acabamento de superfície aceitável? A qualidade do sistema de acionamento "the ride" ou eixo é uma função da construção do quadro e do sistema de caminho XYZ. Este é o hardware da máquina e determina a rigidez, a capacidade de amortecimento de vibrações e a resistência ao empuxo lateral. É o equilíbrio entre essas três áreas críticas (potência, velocidade, precisão) que você deve avaliar em relação às necessidades de sua loja para obter a melhor compra pelo seu dinheiro.Material
Os requisitos básicos para o seu VMC, como rpm do fuso, torque de baixa velocidade e potência de alta velocidade, são estabelecidos pelos materiais que você usina. Por exemplo, materiais macios requerem velocidades mais altas para acabamento, enquanto materiais duros requerem torque de baixa velocidade, bem como rigidez para reduzir os efeitos do empuxo lateral.A seguir está uma lista de materiais comumente usados que correspondem aos requisitos da máquina correspondente e ao recurso ou recursos que atendem a essa necessidade.
Volume de produção
Todos podemos concordar que a taxa de transferência é importante. Mas o rendimento de protótipos e tiragens curtas requer recursos diferentes dos longos ciclos de produção. Se você estiver usinando protótipos, qualquer coisa que torne as configurações mais rápidas e fáceis será importante: edição do programa, acesso ao controle do envelope de trabalho, altura da mesa e um sistema de resfriamento para estabilidade térmica. Se o VMC for para longas execuções de produção ou execuções de produção dedicadas, o carregamento automático e a remoção de cavacos estarão no topo da sua lista.
Qualidade
A qualidade é uma função do controle, codificador, sistema de formas, construção e rigidez. O controle deve ser preciso e calibrado periodicamente. Existem vários tipos diferentes de codificadores disponíveis, incluindo codificadores rotativos, escalas de vidro e escalas a laser. Eles fornecem precisão progressivamente maior em velocidades mais altas.Outra questão é a forma como o sistema, que afeta a rigidez, o amortecimento de vibrações e a capacidade de suportar o empuxo lateral durante operações de usinagem pesada.
Operações de usinagem
Os recursos do VMC necessários para usinar um molde de alumínio com contornos 3D, como alta velocidade de execução do programa, concentricidade do fuso e ramp-up/ramp-down, não são necessariamente os mesmos recursos necessários para fazer furos em latão. Se você estiver fazendo peças 2D, altas taxas de avanço e velocidades de troca de ferramentas serão importantes. Você tem que combinar suas necessidades com o centro de usinagem vertical.Sistema de acionamento do fuso
Geralmente, o fuso é considerado o coração do VMC. O fuso segura a ferramenta e executa as operações de corte de metal. O fuso deve ter excentricidade, rigidez, torque de rolamento, baixa geração de calor e estabilidade térmica consistentes. Por mais que os fabricantes de máquinas-ferramenta promovam flexibilidade, a maioria dos fusos é melhor em algumas aplicações do que em outras. Por exemplo, um fuso que usina alumínio em altas velocidades pode não ter a mesma capacidade de corte de metal em baixas velocidades que um fuso projetado para operações de corte de baixa velocidade e alto torque.Os fusos vêm em uma variedade de classificações de velocidade, torque e potência. Na seção anterior sobre materiais, mencionamos que o material da peça tem influência nas velocidades, torque e potência. Como um VMC de velocidade única restringe a faixa de velocidade, torque e potência, muitos VMCs utilizam transmissões por engrenagem ou correia com duas ou três velocidades para aumentar o torque em baixa velocidade. Mas as transmissões causam atrito em alta velocidade, com as transmissões de engrenagens causando mais atrito do que as transmissões por correia. Assim, em altas velocidades, a potência do motor do fuso é roubada para compensar o atrito. O atrito gerado pelas transmissões com engrenagens se traduz em calor e vibração que devem ser dissipados por meio do resfriamento para estabilidade térmica e técnicas de construção que isolam a vibração. Uma alternativa às transmissões é uma transmissão elétrica que usa dois enrolamentos de motor diferentes para criar duas faixas de velocidade.
Uma variedade de rolamentos de fuso está disponível, como rolamentos convencionais de rolos, esferas ou híbridos, rolamentos cerâmicos, hidrostáticos, pneumáticos, magnéticos e combinações. Cada um dos sistemas de rolamentos tem seus próprios pontos fortes e fracos. Os rolamentos de rolos são rígidos e duráveis, mas podem gerar calor, o que prejudica o desempenho. Normalmente, os rolamentos de esferas geram menos calor e funcionam muito mais rápido do que os rolamentos de rolos, mas não são tão rígidos. Os rolamentos híbridos com esferas de cerâmica e pistas de aço podem funcionar mais rápido do que os rolamentos de esferas convencionais porque têm menos massa e mais rigidez, mas são mais propensos a falhar em uma colisão porque são quebradiços.
Os rolamentos hidrostáticos e hidrodinâmicos suportam o membro rotativo com um filme fluido. Em aplicações de baixa velocidade, os rolamentos hidrostáticos podem ser muito rígidos e sem atrito, e em aplicações de alta velocidade não são rígidos ou requerem resfriamento. A geração de calor não é um problema com rolamentos de ar; no entanto, eles não são rígidos e podem ser instáveis. Os rolamentos magnéticos têm melhores características de controle do que os rolamentos pneumáticos, mas devem ser protegidos contra impactos.
Construção
A maioria dos VMCs utiliza peças fundidas devido à sua resistência geral superior e características de amortecimento de vibração e baixo custo. As peças fundidas devem ter paredes uniformemente espessas porque a variação na espessura da parede pode causar problemas de resfriamento e distorção. Seções finas podem se tornar quebradiças e causar distorção quando sob estresse.Alguns VMCs utilizam soldagens, que geralmente são feitas de aço. Em pequenas quantidades, as soldagens custam menos do que as fundidas e são mais rígidas e fortes quando comparadas às fundições do mesmo tamanho e peso. Geralmente, as soldagens são mais rígidas do que as fundidas e têm menos características de amortecimento. Portanto, eles têm um bom desempenho em baixas velocidades, mas em altas velocidades as soldagens são mais suscetíveis a vibrações e vibrações que podem causar acabamentos de superfície ásperos.
Materiais mais novos e mais leves, como compósitos, alumínio e titânio, também são usados na construção de máquinas-ferramenta. Esses materiais podem fornecer vantagens significativas nas máquinas mais recentes de alto desempenho. Por exemplo, a massa reduzida facilita a aceleração e a desaceleração. O uso de materiais do tipo composto aumentou devido à alta resistência e rigidez em relação ao peso, bem como à estabilidade térmica.
Sistemas de vias
O sistema de modo de máquina-ferramenta inclui os componentes de suporte de carga que suportam o fuso e a mesa, bem como orientam seu movimento. As caixas e as guias lineares são os dois principais tipos de sistemas de vias. Cada sistema tem suas características positivas e negativas. Infelizmente, um tipo de sistema de vias não é apropriado para todas as aplicações. Portanto, quando você está no mercado para uma máquina-ferramenta, precisa combinar o sistema de forma com sua aplicação específica.Acreditamos que os sistemas de caixa fornecem um VMC com vida útil mais longa e menos vibração, o que produz peças mais precisas. As características de amortecimento de vibração das formas de caixa prolongam a vida útil da ferramenta e permitem acabamentos de superfície mais suaves. Se sua aplicação requer alta precisão e a capacidade de usinar materiais difíceis com tolerâncias apertadas, é mais provável que um VMC com um sistema de caixa forneça a solução ideal.
VMCs com guias lineares fornecem posicionamento mais rápido; no entanto, eles têm uma capacidade reduzida de amortecer vibrações, suportar empuxo lateral e resistir a danos causados por colisões. Se o custo inicial do VMC for uma preocupação, os materiais a serem usinados não são difíceis, as operações pesadas de desbaste/corte não são necessárias e as tolerâncias/acabamento superficial não são tão críticos, então uma máquina-ferramenta com centro de usinagem de guia linear pode ser uma boa solução.