Centros de usinagem CNC verticais, em pórtico e horizontais – Comparação

As máquinas CNC da classe dos centros de trabalho permitem a realização de várias operações de usinagem numa única fixação da peça. Dependendo da orientação do fuso e da estrutura de suporte, distinguem-se três tipos principais: verticais, em pórtico e horizontais. Cada um deles possui características específicas decorrentes da sua configuração cinemática, o que se traduz diretamente no tipo de peças a usinar e na natureza da produção. O artigo que se segue apresenta as características de cada tipo e compara-as entre si, de modo a facilitar a orientação na gama de soluções disponíveis.

As máquinas CNC da classe dos centros de trabalho permitem a realização de várias operações de usinagem numa única fixação da peça. Dependendo da orientação do fuso e da estrutura de suporte, distinguem-se três tipos principais: verticais, em pórtico e horizontais. Cada um deles possui características específicas decorrentes da sua configuração cinemática, o que se reflete diretamente no tipo de peças a usinar e na natureza da produção. O artigo que se segue apresenta as características de cada tipo e compara-as entre si, de modo a facilitar a orientação na oferta de soluções disponíveis.

Índice

• Centros de usinagem CNC verticais
  • Construção e princípio de funcionamento
  • Operações típicas
  • Aplicações e setores típicos
• Centros de usinagem CNC tipo pórtico
  • Construção e princípio de funcionamento
  • Operações típicas
  • Aplicações e setores típicos
• Centros de usinagem CNC horizontais
  • Construção e princípio de funcionamento
  • Operações típicas
  • Aplicações e setores típicos
• Tabela comparativa
• Resumo

Centros de usinagem verticais CNC

Construção e princípio de funcionamento

Nos centros de usinagem verticais, o fuso está posicionado na vertical, perpendicularmente à mesa de trabalho. A ferramenta de corte atua de cima para baixo sobre a peça fixada na mesa horizontal. O sistema de eixos X e Y realiza o movimento de avanço no plano horizontal, enquanto o eixo Z é responsável pelo avanço da ferramenta. O corpo da máquina é normalmente em fundição de ferro fundido, o que garante o amortecimento de vibrações e a rigidez durante a usinagem. As guias lineares e os fusos de esferas proporcionam uma precisão de posicionamento da ordem de alguns micrómetros. Os fusos atingem velocidades que variam entre alguns e vários milhares de rotações por minuto, dependendo do modelo.

A mesa de trabalho está equipada com ranhuras em T ou com um sistema de paletes que permite a fixação rápida de porta-ferramentas e mandrilos. O trocador automático de ferramentas (ATC) permite a execução de operações sucessivas sem a intervenção do operador. Muitos dos modelos disponíveis na gama CORMAK estão equipados com sistemas de controlo Siemens Sinumerik ou Fanuc, que garantem a execução de ciclos de usinagem avançados e a compatibilidade com software CAD/CAM.

Operações típicas

• Fresagem de planos, cavidades, contornos e curvas

• Perfuração de orifícios em diferentes disposições

• Roscagem mecânica

• Alargamento e aprofundamento de furos

• Maquinação de moldes e matrizes

• Usinagem de 5 eixos em modelos com cabeça basculante ou mesa rotativa e basculante

Aplicações e setores típicos

Os centros de usinagem verticais são particularmente comuns em todos os locais onde é necessária a usinagem precisa de peças de tamanho moderado e geometria complexa. São equipamento padrão em fábricas do setor automóvel, onde se fabricam componentes de motores, caixas de velocidades, elementos de suspensão e carcaças. Na indústria aeronáutica, são utilizados para a usinagem de peças com elevados requisitos de tolerância dimensional. São também conhecidas as suas aplicações na indústria de máquinas, em oficinas de ferramentas, na produção de moldes de injeção e matrizes de estampagem, bem como na indústria do mobiliário, na usinagem de peças metálicas.

Os materiais usinados são, principalmente, aço ao carbono, aço ligado, ferro fundido, alumínio, latão, cobre e plásticos. O centro de usinagem vertical é adequado para a produção unitária, em pequenas séries e na criação de protótipos.

Centros de usinagem CNC em pórtico

Construção e princípio de funcionamento

Os centros de usinagem em pórtico caracterizam-se por uma estrutura de suporte específica em forma de pórtico: duas colunas verticais ligadas por uma viga transversal horizontal formam o pórtico, ao longo do qual se desloca o suporte com o fuso. A mesa de trabalho, de grande superfície, é fixa ou efetua um movimento longitudinal. O fuso pode ser vertical ou horizontal, dependendo do modelo, e a sua cabeça é, por vezes, basculante, o que permite a usinagem sob vários ângulos. A construção em pórtico, maciça e rígida, minimiza as deformações e as vibrações sob grandes forças de corte, o que é fundamental na usinagem de peças pesadas.

As máquinas deste grupo oferecem um espaço de trabalho significativamente maior do que os centros de usinagem verticais. A massa admissível da peça fixada é muitas vezes superior. A mesa com ranhuras em T ou com sistema de fixação integrado aceita peças com dimensões e peso fora do padrão.

Operações típicas

• Fresagem de superfícies e contornos de grandes dimensões

• Perfuração e rosqueamento de orifícios em peças de grandes dimensões

• Maquinação de cavidades e ranhuras em peças fundidas e forjadas pesadas

• Usinagem multiplanar com utilização de um cabeçote basculante

• Torneamento em modelos com função de torneamento na mesa rotativa

Aplicações e setores típicos

Os centros de usinagem em pórtico destinam-se principalmente à indústria pesada. São utilizadas em instalações que se dedicam à usinagem de peças fundidas e forjadas de grandes dimensões, componentes de estruturas de máquinas, estruturas de suporte, mancais deslizantes, corpos de caixas de velocidades e caixas de transmissão. São utilizados na produção de moldes para prensagem e fundição, tanto de metal como de plástico, de grandes dimensões. Os setores em que são mais frequentemente utilizados são: energia (turbinas, geradores), construção de máquinas pesadas, indústria naval, ferroviária e de defesa.

Os materiais trabalhados são principalmente aço de construção e de liga, ferro fundido, alumínio em secções transversais de grandes dimensões e peças fundidas especiais. O centro de usinagem em pórtico destina-se à produção unitária e em pequenas séries de peças cujo peso e dimensões impedem a usinagem em máquinas de outro tipo.

Centros de usinagem horizontais CNC

Construção e princípio de funcionamento

Nos centros de usinagem horizontais, o eixo do fuso está posicionado horizontalmente. A peça é fixada na mesa, que normalmente dispõe de um quarto eixo rotativo (eixo B), permitindo o indexamento ou a usinagem circunferencial contínua sem a necessidade de reposicionar a peça. As limalhas são expelidas por gravidade para longe da zona de corte, o que limita o seu impacto na qualidade da superfície e reduz o risco de danos na ferramenta devido a cortes secundários. A construção da máquina é robusta e a utilização de guias lineares e parafusos de esferas de alta precisão garante uma elevada repetibilidade de posicionamento. Os sistemas de controlo Siemens ou Fanuc permitem a execução de ciclos complexos multieixos.

Os centros de usinagem horizontais da série PREMIUM LINE, disponíveis na gama de máquinas para usinagem de metal da CORMAK, tais como o H-MILL 320, o H-MILL 500, H-MILL 630 e H-MILL 800, são construídos com componentes dos principais fabricantes (HIWIN, FANUC, Siemens, Bosch Rexroth, FAG), o que se traduz em fiabilidade em condições de produção contínua.

Operações típicas

• Fresagem multiplanar numa única fixação graças à mesa rotativa

• Perfuração, rosqueamento e alargamento de orifícios em diferentes faces da peça

• Usinagem de eixos longos, buchas e peças cilíndricas

• Produção em série de peças com tolerâncias repetíveis

• Usinagem de peças pesadas com remoção eficaz de limalhas

Aplicações e setores típicos

Os centros de usinagem horizontais são geralmente a escolha preferida em casos de produção em série ou em massa que exigem usinagem multifacetada com ciclos curtos. A mesa rotativa permite o acesso às quatro faces da peça sem necessidade de a reposicionar, o que reduz significativamente o número de fixações e encurta o tempo de produção. A remoção gravitacional de limalhas torna-as particularmente úteis na usinagem profunda de ferro fundido e aço, onde a quantidade de limalhas geradas é significativa.

As aplicações abrangem a indústria automóvel (blocos-cylinder, cabeças de cilindro, caixas de velocidades), a indústria hidráulica (distribuidores, válvulas, corpos de bombas), a indústria de máquinas (corpos de máquinas, engrenagens) e a indústria aeronáutica. O centro de usinagem horizontal é um elemento padrão das linhas de produção automatizadas com sistemas de paletes e robotização do carregamento.

Tabela comparativa

Resumo

Os centros de usinagem verticais, de pórtico e horizontais são três classes distintas de máquinas, cada uma das quais responde a diferentes necessidades de produção. Os centros de usinagem verticais são ideais para a usinagem de precisão de peças de dimensões moderadas num vasto leque de setores. Os centros de usinagem em pórtico são a resposta às necessidades da indústria pesada, onde as dimensões e o peso das peças excedem as capacidades das máquinas padrão. Os centros de usinagem horizontais destinam-se à produção em série, com usinagem multifacetada numa única fixação e remoção eficaz de aparas.

A escolha de uma solução específica depende da natureza da produção, das dimensões e do peso das peças a usinar, do número necessário de fixações e da escala de produção prevista. A gama completa de todos os tipos pode ser consultada na categoria «centros de usinagem CNC». Se a escolha do modelo adequado para uma aplicação específica exigir uma consulta técnica, os especialistas da CORMAK estão disponíveis através dos contactos indicados nas páginas de cada produto e terão todo o prazer em ajudar a adaptar a máquina às necessidades da sua empresa.