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Usinagem de peças a partir de blanks em tornos automáticos CNC

Este artigo tem por objetivo apresentar as maneiras de se produzirem peças torneadas em série e de forma automática através da utilização de sistemas especiais para alimentação da peça bruta e da descarga da peça usinada, aplicados em tornos automáticos CNC.

Peças torneadas são produzidas em série e de forma automática a partir de barras ou de peças pré-formadas também comumente chamadas de blanks, palavra inglesa que significa "sem formato". Estes são peças previamente produzidas como pedaços de barras pré-cortadas, peças forjadas, fundidasou sinterizadas.

A grande maioria de peças torneadas até 60 mm de diâmetro é produzida em série a partir de barras, em geral, de 3 metros de comprimento. Por outro lado, a usinagem de blanks de forma automática, com carga e descarga automatizada das peças a serem produzidas está sendo cada vez mais aplicada na indústria de manufatura, visando principalmente redução de custos de fabricação.

Em função do tamanho e da geometria das peças, é desenvolvida a automatização para a carga da peça em bruto e descarga da peça usinada que é aplicada no torno automático. Estes conjuntos de automatização, projetados especialmente para determinadas necessidades, são conhecidos por magazines automáticos de peças.

De uma forma geral, a usinagem de blanks é aplicada na usinagem de grandes séries de uma determinada peça ou de uma família de peças de geometrias semelhantes ou homotéticas. Neste caso, o torno automático deixa de ter uma aplicação universal para diferentes tipos de peças, passando a ser uma máquina dedicada para a produção de grandes séries.

A usinagem automática de peças pré-formadas possibilita, além de curtos ciclos de trabalho, uma significativa diminuição do volume gerado de cavacos e, como con-sequência, menores custos de fabricação.

Blanks de maior porte são manipulados em geral por sistemas de pórtico ou robôs articulados.

Neste trabalho estão apresentados os magazines automáticos de peças aplicados em tornos automáticos a cames ou a CNC e centros de torneamento.

Peça de trabalho

Para se planejar o processo de fabricação da peça é necessário conhecer em detalhes as suas características, como:
• Material da peça a ser usinada;
• Processo de produção do blank: pré-cortado, forjado, fundido ou sinterizado;
• Desenho geométrico da peça bruta;
• Desenho geométrico da peça usinada;
• Tolerâncias da peça usinada;
• Graus de acabamento superficial da peça usinada;
• Volumes de produção.

Torno automático

O torno automático ideal é escolhido com base nas características das peças a serem usinadas, que proporcionará a melhor relação custo-benefício para o investimento a ser realizado.

A aplicação poderá ser feita em tornos automáticos a cames ou tornos automáticos a CNC. Os tornos automáticos a cames são, em geral, utilizados na usinagem de peças com poucas operações e ciclos muito rápidos. Caso contrário, deve-se optar por tornos automáticos a CNC (figura 1).

Os tornos CNC têm a vantagem de trabalharem com elevadas velocidades do fuso principal, possibilitarem ajustar a máquina com os parâmetros ideais de corte, executarem rapidamente correções de medida e alterações no programa. Ou seja, terem todas as vantagens da tecnologia do comando numérico computadorizado.

Processo de trabalho

A elaboração do processo para se usinar peças em tornos automáticos dotados de magazines de carga e descarga automática de peças é fundamental para o desempenho ideal do equipamento. Os seguintes pontos devem ser definidos antes de elaborar o plano de trabalho:
• Definir o tipo e modelo de torno automático;
• Determinar a forma de fixação do blank para ser transportado;
• Determinar a forma de fixação do blank para ser sujeitado no fuso principal;
• Determinar a forma de ejeção da peça do fuso principal;
• Escolher os parâmetros de corte (velocidade de corte e avanços) em função do tipo de material a ser usinado;
• Definir as ferramentas de corte;
• Elaborar a estratégia das operações de usinagem considerando sempre a possibilidade de realização de operações simultâneas para reduzir o tempo do ciclo de trabalho;
• Escolher o meio de refrigeração ideal.

Caso seja aplicado um torno automático acionado através de cames, deve ser projetado e fabricado um jogo de cames. No caso de tratar-se de um torno automático CNC, deve-se elaborar o programa CNC.

A figura 2 apresenta um exemplo de um plano de trabalho de uma haste usinada (figura 3), automaticamente, em um centro de torneamento CNC.

Para a usinagem de famílias de peças semelhantes ou homotéticas, os conjuntos que acomodam os blanks devem ser projetados com regulagem, prevendo o trabalho desde a menor até a maior peça.

Ao se projetar um magazine para a usinagem automática de blanks, as seguintes considerações devem ser observadas:
• Conhecimento das características técnicas do torno automático a ser utilizado;
• Projetar a forma de acolhimento dos blanks, como calhas ou bandejas;
• Projetar a forma de individualização e transporte da peça bruta até o fuso principal do torno;
• Projetar a forma de ejeção da peça usinada do fuso principal, visando evitar marcas e danos na peça usinada durante a sua movimentação;
• Projetar a forma de transportar a peça usinada para fora da máquina;

Magazine automático de blanks

Os magazines automáticos de carga e descarga de peças, aplicados em tornos automáticos, são projetados de acordo com as peças a serem usinadas. Eles são desenvolvidos em função da geometria, que consideram as características básicas das peças como curtas e longas. De uma forma geral, peças curtas são alimentadas pela parte frontal do fuso principal da máquina (figura 1), enquanto peças longas são introduzidas pela parte posterior do referido fuso (figura 4).

Peças produzidas a partir de blanks, quando comparadas com a usinagem de peças a partir de barras, proporcionam uma maior precisão das medidas obtidas, além de uma vida útil maior dos rolamentos do fuso principal, devido à ausência de vibrações causadas pelo giro da barra.

Os Magazines automáticos de blanks são conjuntos mecânicos, cuja movimentação dos diversos mecanismos para a alimentação e ejeção das peças é feita através de cilindros pneumáticos.

O projeto deve ser compatível com as características técnicas do torno e ter uma adaptação fácil e ergonômica. Por ser um conjunto composto por diversas peças dedicadas a um único tipo de aplicação em grandes séries de produção, o magazine não deve ser tratado como um simples dispositivo adicional de fácil e rápida substituição.

Para a usinagem de famílias de peças semelhantes ou homotéticas, os conjuntos que acomodam os blanks devem ser projetados com regulagem, prevendo o trabalho desde a menor até a maior peça.

A colocação dos blanks nas calhas ou bandejas pode ser feita manualmente ou através de tambores vibratórios para peças curtas ou sistemas elevatórios para peças longas.

A figura 5 apresenta a retirada de uma haste após a sua usinagem.

O conjunto composto pelo torno automático e pelo magazine de carga e descarga de peças deve ser construído, observando as normas de segurança vigentes, como a NR-12 no Brasil, as diretrizes CE no caso das exportações para os países europeus ou outras normas de outros países.

Conclusão

A indústria de manufatura tem buscado intensamente a redução dos custos de fabricação para que possa enfrentar a forte competição nos diversos mercados, doméstico e de exportação. Os engenheiros de projeto e de produção vêm trabalhando fortemente na elaboração de processos de usinagem de peças por completo, eliminando operações posteriores. Com a evolução das máquinas-ferramenta, dos conjuntos eletroeletrônicos e das ferramentas de corte de alto rendimento, tais objetivos estão sendo atingidos pelas indústrias de manufatura. Os investimentos são, cada vez mais, voltados para a automatização da manufatura. A matéria apresentada neste artigo vem apontar uma forma de se modernizar e aumentar a eficiência em diversos trabalhos de usinagem, visando diminuição dos custos de fabricação e da segurança no trabalho.

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