A maioria das peças industriais prismáticas – carcaças de caixas de engrenagens, blocos de válvulas hidráulicas, blocos de motores, corpos de bombas, bases de moldes – precisam de usinagem em mais de uma face. Um centro de usinagem vertical pode alcançar apenas a face superior em uma configuração; para usinar as laterais, um operador desprende a peça, vira-a, indica-a de volta e fixa-a novamente. Cada nova fixação adiciona tempo de configuração e, mais importante, uma nova pilha de erros de posicionamento. Um furo perfurado em uma face e um furo perfurado em outra podem não estar alinhados porque o ponto de referência se moveu entre as configurações. Para uma peça de caixa de quatro lados, isso significa três ou quatro acessórios separados e três ou quatro chances de sair da tolerância.
Uma configuração, quatro ou cinco faces
Um centro de usinagem horizontal (HMC) resolve isso com um fuso horizontal emparelhado com umMesa rotativa do eixo B. A peça é fixada uma vez e a mesa indexa 90 graus de cada vez para apresentar cada uma das quatro faces laterais ao fuso. Com a face superior também acessível, uma única configuração pode usinar cinco faces de uma peça em caixa - apenas a face inferior fixada fica fora de alcance. Algumas máquinas de cinco faces adicionam um fuso que gira entre horizontal e vertical, mas mesmo um HMC padrão com mesa rotativa reduz o número de configurações de quatro para um para um alojamento típico. Isso representa uma redução de 75% na fixação e no manuseio e elimina o erro induzido pelo operador que acompanha cada nova fixação.
Por que a precisão dos dados melhora
O verdadeiro ganho de precisão não é apenas menos configurações - é que oo dado nunca se move. Em uma máquina vertical, cada vez que você vira a peça você a indica novamente contra uma nova aresta, e cada indicação tem sua própria tolerância. Em um HMC, a peça é referenciada uma vez ao palete e à mesa rotativa, e cada face é usinada no mesmo sistema de coordenadas. A relação posicional entre um furo na face frontal e um furo roscado na face lateral é garantida pela geometria da máquina e pela precisão de indexação da mesa rotativa - e não pelo cuidado com que o operador tocou uma morsa. Para peças com furos cruzados, furos de rolamento e faces correspondentes que devem permanecer quadradas entre si, essa abordagem de referência única é o que torna práticas tolerâncias geométricas rígidas no volume de produção.
A mesa rotativa faz o trabalho
O componente que torna possível a usinagem multifacetada é a própria mesa rotativa. Os HMCs de produção usam um eixo B servo-acionado com um codificador circular para indexação flexível ou umacoplamento curvico (acoplamento Hirth)indexador que trava em posições discretas com rigidez e repetibilidade muito altas. A precisão de indexação típica é de cerca de ±5 segundos de arco, com repetibilidade em torno de ±3 segundos de arco, e algumas tabelas oferecem 360.000 pulsos de indexação para posicionamento quase contínuo. A carga da mesa varia de cerca de 500 kg em uma máquina de paletes de 400 mm a várias toneladas em uma HMC grande. A mesa também deve ser rígida o suficiente para que as forças de corte em uma face lateral não desviem a peça - razão pela qual as mesas e bases HMC são de ferro fundido com nervuras pesadas e centro de gravidade baixo.
Os trocadores de paletes mantêm o corte do fuso
A usinagem multifacetada só compensa se a máquina estiver realmente cortando e não esperando pelo operador. A maioria dos HMCs de produção vem com umtrocador automático de paletes (APC)- geralmente dois paletes em uma lançadeira ou mecanismo de troca rotativa. Enquanto um palete está dentro da máquina que está sendo usinada, o operador carrega e descarrega o segundo palete na estação externa. Quando o ciclo termina, os paletes são trocados em menos de um minuto e o fuso volta a cortar quase imediatamente. Isso sobrepõe o tempo de configuração ao tempo de corte, reduz o tempo sem corte em 50% ou mais e torna realista a produção sem supervisão ou sem iluminação. Para uma loja que possui múltiplas variantes de alojamento, o palete também se torna uma plataforma de fixação de troca rápida: cada trabalho permanece em seu próprio palete e é trocado sem nova indicação.
Evacuação e rigidez de cavacos
Dois detalhes estruturais tornam a HMC melhor no corte multifacetado do que uma máquina vertical. Primeiro, com um fuso horizontal os cavacos caemlonge da peça por gravidade, para que não fiquem no bolso e sejam recortados, o que protege o acabamento superficial e a vida útil da ferramenta. A maioria dos HMCs usa transportadores de parafuso duplo mais um transportador de corrente para mover os cavacos continuamente. Em segundo lugar, o layout horizontal e a base tipo T ou trilho cruzado proporcionam à máquina um baixo centro de gravidade e alta rigidez estática/dinâmica, de forma que cortes pesados nas faces laterais - profundidades de 10 mm ou mais em aço - permaneçam estáveis sem trepidação. Um fuso de alto torque BT50 ou CAT50 é padrão em HMCs de produção exatamente por esse motivo.
Onde os HMCs compensam mais
O HMC não é a máquina certa para todos os trabalhos. Placas planas, trabalhos simples de face superior e peças muito grandes de face única costumam ser mais baratas em uma máquina vertical. O HMC ganha seu custo empeças em forma de caixa e tipo conchaque necessitam de duas ou mais faces usinadas com tolerância posicional: carcaças de transmissão, coletores hidráulicos, blocos de motor, corpos de compressores e bases de moldes grandes. Ele também ganha em volume médio a alto, onde a troca de paletes e a operação autônoma transformam o tempo de configuração em tempo de corte. Para uma oficina que opera uma combinação de carcaças, um HMC com APC pode substituir duas ou três máquinas verticais e ainda manter tolerâncias de face cruzada mais rígidas.
Conclusão
Um centro de usinagem horizontal melhora a usinagem multifacetada, colocando a peça em uma mesa rotativa e girando-a até o fuso, em vez de soltá-la e invertê-la. Uma configuração atinge quatro ou cinco faces, o ponto de referência permanece fixo para que a precisão do posicionamento da face cruzada seja garantida pela máquina e não pelo operador, e um trocador de paletes sobrepõe a configuração ao corte para que o fuso seja produtivo. Adicione o escoamento de cavacos por gravidade e uma base rígida com centro de gravidade baixo, e o HMC se torna a plataforma natural para peças de caixas e alojamentos que precisam de furos, furos e faces em vários lados. O resultado é menos acessórios, menos desperdício devido ao desvio do ponto de referência e maior produtividade nas peças que são mais difíceis de fabricar em uma máquina vertical.
