Tudo o que precisa de saber sobre Máquina de torneamento CNC
Um torno CNC, também conhecido como torno CNC, é uma ferramenta de maquinagem de precisão que roda uma peça de trabalho no seu eixo enquanto a corta ou molda com ferramentas de corte fixas.
CNC significa controlo numérico por computador - o que significa que um operador introduz comandos na máquina através do computador para um funcionamento automatizado.
Embora os moinhos e tornos manuais existam desde os tempos do Antigo Egito, não podem fornecer o nível de precisão que se consegue com os modernos tornos CNC.
Como funciona a máquina de torneamento CNC?
O torneamento CNC é um processo de maquinação subtractiva que utiliza os princípios de um torno mecânico para dar forma a peças cilíndricas.
Eis um resumo básico do funcionamento de um torno CNC:
Conceção e programação
Em primeiro lugar, o design da peça é criado utilizando software CAD (Computer-Aided Design).
O desenho CAD é então traduzido num programa CNC utilizando software CAM (Computer-Aided Manufacturing).
O programa CNC contém instruções para a máquina sobre como mover e operar as ferramentas de corte.
Preparação da peça de trabalho
A matéria-prima, conhecida como peça de trabalho, é montada num mandril de fuso. O mandril mantém a peça de trabalho firmemente no lugar e permite-lhe rodar.
Configuração de ferramentas
As ferramentas de corte são selecionadas com base nos requisitos do projeto e montadas na torre de ferramentas.
O revólver de ferramentas pode conter várias ferramentas, permitindo diferentes operações sem trocas manuais de ferramentas.
Inicialização da máquina
O operador carrega o programa CNC no computador da máquina.
O programa inclui informações sobre percursos de ferramentas, velocidades de corte, taxas de avanço e outros parâmetros.
Rotação da peça de trabalho
O fuso roda a peça de trabalho a uma velocidade controlada. A rotação é sincronizada com o movimento da ferramenta de corte.
Movimento da ferramenta
O controlador CNC envia sinais para os motores que controlam o movimento da ferramenta ao longo dos percursos de ferramenta programados. A ferramenta pode mover-se tanto na direção radial como na direção axial.
Operação de corte
À medida que a peça roda, a ferramenta de corte engata no material, removendo o excesso de material para moldar a peça de acordo com o desenho programado.
Líquido de refrigeração e lubrificação
Líquido de refrigeração é frequentemente utilizado para arrefecer a zona de corte e remover as aparas da peça de trabalho. A lubrificação também pode ser aplicada à ferramenta de corte para reduzir o atrito e o calor.
Acompanhamento e controlo da qualidade
Podem ser utilizados sensores e sistemas de monitorização para verificar as dimensões e a qualidade da peça maquinada durante o processo.
Se forem detectados desvios, podem ser efectuados ajustamentos automaticamente.
Operações de acabamento
Dependendo do projeto e dos requisitos, o torno CNC pode realizar operações adicionais, tais como roscagem, faceamento, ranhura ou outros processos de acabamento.
Descarregamento da peça acabada
Uma vez terminado o processo de maquinagem, a peça acabada é retirada da máquina.
Quais são os principais componentes da máquina de torneamento CNC?
Um torno CNC é composto por vários componentes-chave que contribuem para a sua precisão e desempenho, incluindo maquinaria importante como o cabeçote, o cabeçote móvel, o mandril do fuso, o carro da mesa, as ferramentas de corte e as torres de ferramentas.
Cabeçalho
O cabeçote de um torno CNC é como o motor, responsável por rodar a peça de trabalho de forma segura.
Inclui componentes essenciais, como o fuso, as engrenagens, os veios, os rolamentos e os mecanismos de controlo.
Esta peça facilita as operações de torneamento como roscagem, perfuração e chanfragem. O cabeçote também aloja e fixa ferramentas de corte, permitindo cortes complexos precisos e repetíveis em superfícies cilíndricas.
Cabeçote móvel
O contra-ponto oferece apoio e estabilidade às peças durante o torneamento. Liga-se à base da máquina, mantendo a peça de trabalho estável e paralela ao eixo da máquina.
Esta ferramenta crucial aumenta a precisão da maquinação com a sua fresa e mandris do contra-ponto, mantendo um contacto estável entre a ferramenta e o material.
Fuso
O fuso aplica binário, velocidade e precisão para realizar operações de rotação a altas velocidades. O acionamento do fuso assegura a consistência em cada rotação e a estabilidade durante a remoção do material.
Ao escolher um torno CNC, é importante considerar a adequação do fuso a necessidades específicas, tais como o tipo de rolamento (de rolos ou de esferas), as capacidades de RPM, a potência de saída e as caraterísticas operacionais para vários projectos.
Chucks
Os mandris são dispositivos automáticos utilizados nos tornos CNC para segurar as peças de trabalho. Estão ligados ao cabeçote mas não estão integrados no mesmo.
Podem ser utilizados vários tipos de mandris, incluindo os universais de três maxilas, com base nas necessidades de maquinagem, formas das peças e forças de aperto necessárias.
A maioria dos tornos tem um sistema de suporte de trabalho padrão com um mandril de três maxilas e um sistema de acionamento hidráulico.
Cama
A base actua como um alicerce para a máquina. Permite o movimento suave do carro e do contra-ponto ao longo do eixo do fuso.
As camas são normalmente feitas de materiais como ferro fundido, aço macio, ferro fundido dúctil ou um tipo de Granitan conhecido pelas suas qualidades de amortecimento de vibrações.
Esta construção robusta aumenta a estabilidade, proporcionando um suporte robusto para componentes como a torre de ferramentas, especialmente quando se lida com cargas pesadas de maquinagem.
Carruagens
Os tornos CNC utilizam carros para controlar os movimentos das ferramentas de corte com uma precisão programada.
O carro, constituído por uma sela e um avental, facilita o movimento linear ao longo do eixo X ou do eixo Z. Esta sincronização assegura resultados dimensionais exactos na produção de peças, reduzindo o desgaste da ferramenta.
Os carros também suportam ferramentas pesadas, minimizando o desgaste em comparação com os modelos de tornos manuais mais antigos. Aumentam a produtividade, permitindo mudanças rápidas de configuração entre unidades modulares, eliminando o tempo de inatividade e reduzindo o envolvimento do operador em operações específicas.
Ferramentas de corte
Os tornos CNC utilizam ferramentas de corte montadas em várias peças do torno, como o cabeçote, o carro e a torre de ferramentas.
Estas ferramentas, incluindo brocas, fresas de topo, fresas de facear, escareadores, ferramentas de roscagem e ferramentas de serrilha, existem em diferentes formas e tamanhos para tarefas de maquinagem específicas.
Painel de controlo
O painel de controlo é o componente central de uma máquina CNC. Os operadores precisam de compreender as suas funções à medida que interagem com a máquina.
Inclui um ecrã de visualização e um teclado para comandos de programação. Os botões, os botões giratórios e as teclas no painel permitem aos utilizadores controlar diferentes aspectos da maquinação, como a direção do movimento, a taxa de alimentação do material e a velocidade de rotação.
O projeto inclui monitores para visualização do programa, um chip controlador com dados sobre as operações da máquina e pedais para entradas manuais, se necessário.
Torres de ferramentas
As torres de ferramentas permitem que várias ferramentas de corte sejam facilmente posicionadas para utilização. Estes suportes de ferramentas rotativos podem conter várias ferramentas numa torre rotativa ou num suporte fixo.
Ambas as configurações reduzem o tempo de preparação entre operações, conduzindo a tempos de ciclo mais rápidos e a uma maior precisão no fabrico de produtos de alta qualidade.
Pedais
Os pedais são normalmente utilizados para ajudar os operadores a carregar e descarregar materiais, bem como para controlar funções como abrir e fechar o mandril.
Estes pedais oferecem um controlo preciso, melhorando a eficiência, a segurança e a precisão das operações de maquinagem. Apesar da sua natureza aparentemente simples, os pedais proporcionam um controlo refinado sobre processos complexos, permitindo um acesso fácil durante a manutenção ou outras actividades.
Oito tipos principais de máquinas de torneamento CNC
Existem vários tipos de tornos CNC, cada um concebido para aplicações e requisitos de maquinagem específicos. Eis oito tipos principais:
Centros de torneamento horizontal
Os centros de torneamento horizontais permitem que os materiais sejam alimentados a partir do lado esquerdo e maquinados de ambos os lados utilizando um processo de corte de ponto único com ferramentas rotativas.
Esta abordagem produz eficazmente peças complexas com detalhes precisos em grandes quantidades, tornando-a uma escolha popular para a produção em massa.
Têm fusos potentes que rodam a altas velocidades, controlando múltiplas fresas no mesmo suporte de ferramenta. Isto permite que operações como faceamento, ranhura, perfuração e roscagem ocorram sem problemas, sem ajustes manuais da ferramenta.
O cabeçote possui um trocador automático de ferramentas para ajustes rápidos, reduzindo o tempo de paragem na produção de grandes lotes de componentes.
Centros de torneamento vertical
Os centros de torneamento vertical são máquinas CNC utilizadas para rodar peças de trabalho durante a maquinagem. Este processo, efectuado em rotação, permite operações precisas de corte de metal, como perfuração e roscagem.
Estas máquinas utilizam frequentemente a gravidade para auxiliar a ferramenta de corte, permitindo cortes mais profundos do que os tornos horizontais. Algumas configurações têm um design invertido para melhor acessibilidade do operador.
Os centros de torneamento vertical oferecem vantagens ao utilizarem a gravidade em superfícies rugosas, garantindo precisão.
Tornos horizontais
Os tornos CNC horizontais são o tipo mais comum de máquina de tornear. Utilizam uma árvore horizontal com várias cabeças que podem lidar com diferentes formas e tamanhos.
Esta versatilidade aumenta a precisão em tarefas como perfuração e roscagem. Os suportes de ferramentas montados lateralmente permitem técnicas de orientação complexas.
No entanto, em comparação com os tornos verticais, têm menos flexibilidade devido ao papel da gravidade, uma vez que apenas um lado está virado para baixo.
Apesar disso, a capacidade de montar várias ferramentas em simultâneo torna os tornos horizontais altamente desejáveis para os profissionais da metalomecânica, poupando tempo em comparação com os métodos tradicionais.
Tornos verticais
Os tornos verticais possuem um fuso rotativo montado verticalmente para maquinar peças cilíndricas de diferentes tamanhos.
As configurações podem variar, sendo que alguns modelos utilizam dois mandris posicionados na horizontal ou na diagonal para uma rápida carga e descarga de material.
Além disso, os tornos verticais podem ter várias torres de ferramentas para aumentar a produção. Estas máquinas funcionam com carros e ferramentas de corte acionadas automaticamente, seguindo instruções programadas a partir de um painel de controlo ou de uma interface de software do sistema CNC.
Tornos CNC de 2 eixos
Os tornos CNC de 2 eixos são máquinas controladas por computador que movem a cabeça da ferramenta em duas direcções, X e Z. São concebidos para tornear peças metálicas através de operações de ranhura, corte, perfilagem e roscagem.
Estes tornos têm um fuso horizontal com um mandril em cada extremidade, o que os torna adequados para componentes cilíndricos de grandes dimensões.
São excelentes em termos de precisão para peças mais pequenas, como casquilhos ou vedantes de veios, mas a sua capacidade está limitada ao movimento ao longo de dois planos - X e Z.
Embora não tenham a complexidade dos tornos multi-eixos, são eficientes para uma maquinação rápida e precisa, especialmente para componentes mais pequenos, com um mínimo de pós-processamento necessário.
Tornos CNC multieixos
Os tornos CNC de múltiplos eixos são máquinas avançadas concebidas para tarefas de maquinagem de precisão, como perfuração, fresagem e corte. Superam os modelos antigos de 3 eixos e as máquinas manuais em termos de velocidade e flexibilidade.
Estes tornos têm 3, 4 ou 5 eixos, o que lhes permite criar peças complexas numa única configuração. As máquinas movem-se em várias direcções, tornando-as adequadas para várias aplicações, tais como roscagem, contorno e perfuração em ambos os lados da peça.
Tornos CNC de tipo suíço
Os tornos CNC do tipo suíço utilizam uma pinça especializada na parte de trás do casquilho guia, permitindo um trabalho preciso em componentes pequenos, incluindo operações complexas como a perfuração cruzada.
A tecnologia de bucha guia evita a interferência entre as peças móveis, tornando estes tornos ideais para tarefas que requerem um trabalho detalhado num curto espaço de tempo.
Os tornos do tipo suíço têm frequentemente caraterísticas como múltiplos fusos, torres de ferramentas rotativas e ferramentas de corte especializadas para aplicações em miniatura, como microtubos e implantes dentários.
Tornos de leito inclinado e de leito plano
Os tornos de leito inclinado e de leito plano são dois tipos de tornos CNC concebidos para aplicações específicas com base nas necessidades de maquinagem e na complexidade das peças.
Os tornos de leito inclinado têm um design inclinado a 30 graus, o que lhes permite suportar peças grandes e obter maior precisão na ilustração.
Por outro lado, os tornos de mesa plana são adequados para maquinação pesada, proporcionando estabilidade para peças maiores com a sua região de corte mais longa.
Ambos os tipos oferecem alta precisão, com velocidades de fuso de 500 a 5500 rpm, permitindo excelentes resultados em processos como rosqueamento, perfuração, mandrilamento e faceamento.
Vantagens das máquinas de torneamento CNC
Os tornos CNC são peças de maquinaria de valor inestimável para a produção de peças de precisão, oferecendo maior precisão, repetibilidade e automatização. Esta tecnologia altamente evoluída apresenta uma série de vantagens para o sector industrial.
Precisão e exatidão
O torneamento CNC assegura uma precisão sem paralelo, utilizando a programação do controlo numérico computorizado (CNC) para controlar as ferramentas de corte. Isto resulta em acabamentos suaves e tolerâncias apertadas, reduzindo o desperdício e permitindo uma produção eficiente.
Eficiência e produtividade
As máquinas CNC ultrapassam as operações manuais em termos de eficiência e produtividade. Funcionam de forma autónoma, produzindo componentes de alta qualidade sem intervenção humana constante.
A otimização iterativa maximiza a produção, poupando recursos e dinheiro através do aumento da produção.
Versatilidade nas operações de maquinagem
Os tornos CNC oferecem versatilidade no manuseamento de componentes de diferentes dimensões e complexidade.
São adequados para diversas aplicações industriais, incluindo a indústria aeroespacial, automóvele produção de dispositivos médicos. Os sistemas de controlo automatizados garantem a precisão e a repetibilidade dos lotes.
Automatização e redução do trabalho manual
A tecnologia CNC permite uma operação autónoma, reduzindo a necessidade de trabalho manual. Isto leva a uma maior produtividade e a processos de fabrico simplificados.
As ferramentas automatizadas melhoram ainda mais a eficiência, tornando os tornos CNC ideais para indústrias que exigem dimensões de saída precisas.
Aplicações das máquinas de torneamento CNC
Os tornos CNC podem ser utilizados para vários fins numa vasta gama de indústrias, desde a aeroespacial à médica.
Saiba mais sobre as muitas aplicações aqui e veja como podem beneficiar a sua indústria!
Indústria aeroespacial
- Caixas para sistemas de aviónica
- Lâminas e palhetas de turbinas de motores
- Conjuntos de cardan de bicos
- Vários tipos de mecanismos de moagem
- Componentes estruturais
- Ligas para isolamento térmico em veículos espaciais
- Revestimento das superfícies dos veículos espaciais
Indústria automóvel
- Peças de suspensão
- Motores de combustão
- Luzes e componentes de escape
Indústria médica
- Implantes articulares
- Instrumentos de máquina para cirurgia
- Componentes para a eletrónica dos cuidados de saúde
- Tarefas de microusinagem
- Protótipos de novos dispositivos médicos
Eletrónica e tecnologia
- Peças e componentes electrónicos
- Microchips
- Placas de circuitos
Máquinas e componentes gerais
- Peças de plástico personalizadas
- Varas
- Parafusos
Como manter e cuidar da sua máquina CNC?
- Verificar os níveis de lubrificação e reabastecê-los diariamente, se necessário, para garantir o bom funcionamento da máquina CNC.
- Lubrificar as peças que parecem secas para evitar a fricção e o desgaste dos componentes da máquina.
- Verificar regularmente a concentração do líquido de refrigeração e os níveis de enchimento para manter as condições de trabalho adequadas para a máquina CNC.
- Manter registos de manutenção completos e assegurar a formação adequada dos trabalhadores para gerir eficazmente a manutenção das máquinas CNC.
- Uma programação cuidadosa, técnicos atentos, peças disponíveis e documentação abrangente podem ajudá-lo a manter-se a par dos problemas de manutenção das máquinas CNC.
- Durante a manutenção anual das máquinas de torno CNC, concentre-se nas bases maquinadas, nos sistemas hidráulicos, nos fusos, nos mandris e nos porta-ferramentas para garantir um desempenho ótimo.
- Limpar regularmente todas as superfícies com um pano que não largue pêlos ou com ar comprimido; utilizar sempre lubrificantes adequados quando necessário, de acordo com as recomendações do fabricante da máquina (consultar o manual).
- Lubrifique os rolamentos, tais como as cabeças de fuso ou cada acionamento de eixo móvel separadamente, seguindo as instruções do fabricante (consulte o manual).
- Afiar regularmente as arestas das ferramentas de corte para reduzir a força de torção ao cortar metal. Isto evita danos nos perfis de ranhura de encaixe causados pelo aumento do aquecimento durante a pressão de corte elevada devido às camadas de ferrugem que ligam os dois materiais. Além disso, assegure-se de que os parafusos estão bem apertados nas rodas roscadas para evitar solavancos repentinos durante a vida útil da ferramenta.
Conclusão
Os tornos CNC revolucionaram o processo de fabrico e continuam a ser uma ferramenta essencial para muitas indústrias.
Permitem uma maior precisão, exatidão, eficiência, produtividade e versatilidade na produção de formas complexas do que os tornos manuais ou as fresadoras.
Ao automatizar o processo de remoção subtractiva de material de uma peça de trabalho com tecnologia avançada de controlo numérico computorizado, os centros de torneamento CNC podem produzir peças incrivelmente precisas que requerem muito menos mão de obra do que as técnicas de maquinagem tradicionais.
O torneamento CNC oferece grandes potencialidades tecnológicas e económicas, uma vez que continua a desenvolver-se ao longo do tempo.
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