Um centro de usinagem horizontal monta o fuso horizontalmente, de modo que a força de corte e o peso de uma peça pesada são empurrados para baixo na base da máquina em vez de ficarem pendurados em uma mesa vertical. Para carcaças de ferro fundido, caixas de engrenagens de aço, corpos de válvulas, blocos de bombas e grandes peças estruturais, esse arranjo é simplesmente mais tolerante. Os cavacos caem do corte sob a ação da gravidade, em vez de se acumularem ao redor da ferramenta, o que mantém a fresa funcionando mais fria e reduz o novo corte dos mesmos cavacos.
Esse fluxo natural de cavacos é um dos motivos pelos quais as máquinas horizontais atingem um tempo real de corte maior durante um turno. Mas o layout por si só não torna uma máquina adequada para trabalhos pesados – os componentes abaixo dela sim. A maioria dos problemas que as oficinas enfrentam com o desbaste pesado, como trepidação, tolerâncias de desvio e desgaste prematuro do fuso, remontam a uma máquina que estava subespecificada para a carga.
Torque do fuso e cabeça engrenada
A usinagem pesada é um trabalho de baixa velocidade e alto torque. Fresamento de face de aço, mandrilamento de furos grandes e peças fundidas de desbaste exigem torque sustentado na fresa, e não apenas uma alta velocidade máxima do fuso. Para este tipo de trabalho, um cabeçote de fuso com engrenagem é geralmente preferido em vez de um fuso de acionamento direto ou acionado por correia. Uma caixa de engrenagens de duas ou três velocidades multiplica o torque do motor na faixa baixa, permitindo que uma fresa grande faça cortes profundos sem travar.
Observe a curva de torque em vez da velocidade principal. Um fuso que fornece alto torque na faixa de rotação inferior, combinado com rolamentos superdimensionados e lubrificação positiva, resistirá a cortes contínuos e interrompidos. O resfriamento do fuso, geralmente por meio da circulação de óleo ou refrigerante, é igualmente importante - o acúmulo de calor é o que destrói lentamente a precisão e a vida útil do rolamento em longos ciclos de desbaste.
Rigidez Estrutural e Guias
A estrutura é onde um HMC para serviço pesado se separa de uma máquina de uso geral. As bases e colunas são construídas em ferro fundido com muitas nervuras, geralmente em um layout de estrutura fechada ou T invertido, e projetadas com base na análise de elementos finitos para afastar a flexibilidade da zona de corte. O envelhecimento ou o alívio de tensões das peças fundidas antes da usinagem mantêm a estrutura estável ao longo de anos, em vez de meses.
Nos eixos, as guias tipo caixa são a escolha tradicional para cargas pesadas porque sua grande área de contato deslizante amortece a vibração e absorve as forças de corte. As guias lineares de rolos funcionam mais rápido e com menos atrito, e as guias de rolos bem construídas podem suportar cargas respeitáveis, mas para o desbaste mais agressivo de aço e ferro fundido, as guias de caixa endurecidas e retificadas ainda oferecem vantagem em amortecimento e rigidez. Os fusos de esferas, acionamentos e servomotores devem ser adaptados a essa massa, ou a máquina irá atolar sob cargas pesadas de alimentação.
Mesa de trabalho, palete e suporte de trabalho
A mesa rotativa e o palete definem o que você realmente pode colocar na máquina. Para trabalhos pesados, compare a carga máxima da mesa com o peso real da peça de trabalho mais densa e seu suporte, e não apenas com o trabalho médio. Um palete quadrado ou intercambiável com eixo B permite usinar múltiplas faces em uma configuração, que é onde as máquinas horizontais economizam mais tempo em peças prismáticas.
Vale a pena considerar um trocador de dois paletes, mesmo que você não se considere uma oficina automatizada. Enquanto um palete é executado, a próxima peça fundida bruta pode ser fixada e inspecionada fora da zona de corte, para que o tempo do fuso não seja perdido no carregamento. Preste atenção também à força de fixação do palete e à repetibilidade da localização - uma peça que se desloca sob um corte pesado desperdiça tempo de metal e de máquina.
Remoção de cavacos e estabilidade térmica
O desbaste pesado produz grandes volumes de cavacos e calor, e o modo como a máquina lida com ambos tem um efeito direto na precisão e no tempo de atividade. As máquinas horizontais utilizam a orientação do fuso a seu favor, com transportadores de cavacos, gabinetes nivelados e superfícies internas inclinadas que movem os cavacos para fora da zona de trabalho rapidamente. A proteção eficaz mantém os cavacos e o líquido refrigerante longe das guias e dos acionamentos, o que é essencial para a confiabilidade a longo prazo.
O controle térmico vai além do fuso. O design simétrico da máquina, os parafusos esféricos ou porcas resfriados e a compensação do calor ambiente e do fuso ajudam a manter a precisão da posição em trabalhos longos e em oficinas sem salas com temperatura controlada. Uma máquina que oscila à medida que aquece forçará os operadores a perseguir tolerâncias o dia todo.
Ferramentas, Controle e Automação
Um generoso magazine de ferramentas é importante em peças pesadas e complexas, que muitas vezes precisam de uma combinação de ferramentas de desbaste, semiacabamento e acabamento, além de fresas de grande diâmetro. Confirme se o magazine pode conter fisicamente as ferramentas maiores e mais pesadas que você usa e verifique o tamanho do cone - uma interface de ferramenta maior é mais adequada para cargas pesadas de fresamento. A medição confiável de ferramentas e a detecção de ferramentas quebradas reduzem o desperdício em cortes não supervisionados ou levemente assistidos.
O controle deve ser familiar para sua equipe e bem suportado localmente, com um sistema CNC convencional que oferece rosqueamento rígido, antecipação de alta velocidade e gerenciamento da vida útil da ferramenta. Além disso, opções como pools de paletes, trocadores automáticos de paletes e sondagem em processo ou off-line transformam a máquina em algo que pode funcionar durante intervalos e turnos noturnos, que muitas vezes é a forma como uma máquina mais pesada recupera seu custo.
Conclusão
A escolha de um centro de usinagem horizontal para trabalhos pesados se resume a olhar além da velocidade e do preço do fuso para as coisas que suportam a carga: torque de baixo custo, uma estrutura amortecida e nervurada, guias adequadas às suas forças de corte, uma mesa e palete que podem transportar a peça de trabalho completa e gerenciamento térmico e de cavacos confiável. A capacidade de ferramentas, a familiaridade com o controle e a automação de paletes decidem quanto dessa capacidade você pode realmente usar durante um turno.
