Escolha da máquina ideal

 

Ao se investir em uma nova máquina-ferramenta ou em um conjunto destas, diversos pontos devem ser analisados com o objetivo de se atingir os melhores resultados técnicos e econômicos. Hoje em dia, existem inúmeros tipos e conceitos de máquinas-ferramenta, desde as convencionais, puramente mecânicas, até as de moderna tecnologia de comando numérico, que possibilitam a usinagem por completo numa única fixação inclusive de peças complexas, eliminando operações posteriores em outras máquinas. Assim, os seguintes critérios devem ser analisados antes de se decidir pelos equipamentos a serem adquiridos:

  • Tamanho da peça em bruto
  • Geometria das peças a serem produzidas
  • Suas tolerâncias
  • Seus gráus de acabamento superficial (rugosidade)
  • Material a ser usinado
  • Tamanho dos lotes

Os recursos financeiros devem estar adequados ao investimento a ser realizado


O equipamento escolhido será aquele que pela sua produtividade e seus aspectos econômicos levarem à melhor relação Custo x Benefício. Na maioria das vezes, ao se fazer um novo investimento em uma máquina-ferramenta ou um conjunto de equipamentos, aquele de menor preço não expressa o melhor resultado. Ao se analisar a compra de máquinas-ferramenta deve ser analisada uma série de fatores de caráter técnico e econômico que levam ao valor mais resultado indicado pela relação Custo x Benefício. Estes principais fatores são:

 

  • Custo do equipamento
  • Custo do ferramental de corte
  • Custo do meio refrigerante
  • Gasto com energia elétrica
  • Custos com manutenção e peças
  • Área ocupada pelo equipamento
  • Características construtivas da máquina
  • Processo de fabricação da peça
  • Tempo do ciclo de fabricação
  • Tempo de preparação do equipamento
  • Conforto operacional para preparar e realizar manutenções
  • Precisão e grau de acabamento superficial dos produtos seriados
  • Capacidade de produzir peças por completo
  • Necessidade de realizar operações posteriores em outras máquinas.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




Torno automático multifuso

 

Os tornos automáticos multifuso são aplicados na fabricação de grandes séries. Os primeiros foram desenvolvidos no início do século passado, sendo que hoje estão disponíveis nas versões de 5, 6 e 8 fusos principais montados em um tambor que se indexa a cada ciclo de trabalho. Nas posições de cada fuso de trabalho são executadas as operações de usinagem de forma simultânea, determinando os curtos tempos de ciclo de produção. Carros transversais dispostos ao lado de cada fuso realizam os trabalhos de formar ou copiar o diâmetro externo da peça e carros longitudinais na frente de cada fuso executam as operações de furar, rosquear, alargar e outras. Desde o início da aplicação dos tornos multifusos até hoje, a maioria deles tem os seus acionamentos feitos através de cames. Pelas características construtivas da máquina, os tempos de preparação dos tornos automáticos multifusos são muito maiores do que aqueles realizados nos tornos automáticos monofuso e porisso são, em geral, aplicados na produção de grandes séries. Todavia, a partir do final do século passado, iniciou-se a produção de tornos automáticos multifuso a CNC, que permite uma preparação mais rápida da máquina, tornando a sua aplicação mais flexível na usinagem de diferentes tipos de peças ou de famílias de peças semelhantes, além das demais vantagens da tecnologia do comando numérico. A utilização de porta-ferramentas de troca rápida também possibilita uma maior rapidez na preparação da máquina. Em geral, os tornos automáticos multifuso são aplicados na usinagem de peças a partir de barras, porém existem aplicações com o uso de magazines de carga e descarga automática de peças pré-formadas. Os tornos automáticos multifuso são muito utilizados na indústria automotiva e na produção de autopeças.
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




Torno automático monofuso acionado por cames


Os tornos automáticos mecânicos tem os seus movimentos realizados através de cames. Cada carro porta-ferramenta e demais órgãos móveis, como o encosto do material, conjunto de acionamento da sujeição do material e outros, tem para si um came. A grande maioria dos tornos automáticos acionados através de cames são de carros múltiplos. Isto significa que, perpendicularmente à árvore principal, existem carros tranversais que executam operações de sangramento, perfilamento, usinagem de recartilhas e a operação final de corte. Para as operações no sentido axial, como furações e rosqueamentos, são acionados através de cames uma contra-ponta simples ou dispositivos conjugados para realizar um maior número de operações de furação, alargamento e rosqueamento como, por exemplo, o dispositivo revólver estrela que desliza sobre dois eixos cilíndricos ou guias planas em alguns casos. Os cames são fixados em tambores porta-cames que, por sua vez, são ajustados nos eixos de comando. Cada giro do eixo de comando determina o ciclo de trabalho para usinar uma peça. O trabalho contínuo sem interrupções determina a produção seriada do torno automático. A produção horária é calculada a partir dos parâmetros de corte (velocidade de corte e avanços) em função do material que está sendo usinado e a partir dai são desenvolvidos os cames. O fuso principal é acionado por um motor, sendo as rotações alteradas através de mudança de posição das correias nas polias. Porém, já existem máquinas que utilizam motores conjugados com inversores de frequência que permitem o ajuste das rotações do fuso, sem escalonamento, através de um potenciômetro. Os eixos de comando são acionados através de um motor que transmite o movimento àqueles através de um parafuso sem fim e uma coroa. O ajuste da produção horária é feito através da troca de engrenagens, sendo que já existem máquinas deste conceito onde se aplica um servo-motor para se ajustar a produção horária, sem escalonamento, através de um potenciômetro. A figura abaixo apresenta a anatomia do torno automático Ergomat A 25.

 

Área de trabalho do torno automático Ergomat A 25



 

Vantagens do torneamento automático em relação ao manual:

  • Economia de mão de obra – um único operador pode cuidar de uma série de tornos automáticos.
  • Produção constante – uma vez ajustada a máquina, pode-se contar no final do turno de trabalho com a quantidade de peças planejadas, pois não depende da habilidade de um operador
  • Qualidade constante das peças usinadas – Isto significa que, uma vez ajustado o torno automático, ele trabalhará sempre com os mesmos avanços de usinagem, compatíveis com o material, a operação e as ferramentas de corte.
  • Desgaste constante da ferramentas de corte – o desgaste das ferramentas de corte depende do avanço de usinagem. Como o trabalho é automático, o ciclo de desgaste das ferramentas será constante, podendo-se planejar as quantidades de ferramentas de corte de reserva e as suas afiações.



Torno automático monofuso de cabeçote fixo

 

A maioria dos tornos automáticos são horizontais, monofuso, de cabeçote fixo, pois atendem ao grande universo de peças cilindricas usinadas. Eles tem o princípio clássico dos tornos horizontais, sendo que a peça a ser usinada é sujeitada no dispositivo de fixação, permanecendo girando em balanço livre ou apoiada em uma contra-ponta na extremidade oposta à da fixação. As ferramentas de corte se deslocam de forma automática com avanços adequados para executar a remoção dos cavacos, gerando a geometria desejada. Como a peça se encontra em balanço, dependendo de sua geometria, a estabilidade da usinagem poderá ficar comprometida, devido à flexão provocada pelas forças de corte. Como consequência disto, poderão ocorrer vibrações nas diversas operações, prejudicando o resultado das tolerâncias e dos graus de acabamento superficial. Para minimizar este efeito, são utilizadas contra-ponta e luneta para apoiar a extremidade e o meio da peça respectivamente.

 

 

 

Peça usinada em um torno automático de cabeçote fixo

 

 

 

 




Classificação dos tornos automáticos

 

Desde a construção dos primeiros tornos automáticos acionados através de cames no fim do século 19 até os modernos centros de torneamento a comando numérico, diversos conceitos e tamanhos deste tipo de máquina-ferramenta são utilizados pelas indústrias no mundo inteiro. Os tornos automáticos são desenvolvidos em função das características das peças a serem produzidas, como tamanho, geometria, tolerâncias, acabamento superficial, material, alem dos tamanhos dos lotes a serem fabricados. Os principais tipos de tornos automáticos se classificam de acordo com as seguintes características:

  • Número de fusos: monofuso, bifuso e multifuso (existem até 8 fusos)
  • Tipo de cabeçote do fuso: fixo e móvel
  • Posição do fuso principal: horizontal e vertical
  • Tipo de acionamento: cames, pneumático, hidráulico e comando numérico computadorizado (CNC)
  • Forma de alimentação do material em bruto: a partir de barras, arames e peças pré-formadas como forjadas, fundidas e outras
  • Tipo de fixação: pinça, placa, arrastador frontal e outros dispositivos especiais

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




Torno automático monofuso de cabeçote móvel

 

Os tornos automáticos horizontais de cabeçote móvel são aplicados, principalmente, na usinagem de peças delgadas e de precisão, ou seja, quando a relação comprimento/diâmetro é muito grande, caracterizando uma usinagem instável. Eles, também, são utilizados na usinagem de peças curtas de elevada precisão e/ou de grande complexidade geométrica. Por terem sido inventados na Suiça com o objetivo de produzir em série eixos para a indústria relojoeira, eles são internacionalmente conhecidos como tornos tipo suiço. Na Alemanha e na Suiça, eles são denominados “tornos automáticos para peças longas” (Langdrehautomat). Os primeiros tornos automáticos de cabeçote móvel foram produzidos no final do século 19 e contavam com acionamentos através de cames, tanto para o acionamento do cabeçote móvel, como para os carros porta-ferramentas. Hoje em dia, este tipo de máquina é produzido com acionamentos eletrônicos e controlados por CNC. Estes tornos de cabeçote móvel são aplicados exclusivamente para usinagens de peças cilindricas a partir de barras, que podem ir desde 1mm de diâmetro até 32mm de diâmetro. Estas máquinas são aplicadas na produção de peças seriadas de precisão para as indústrias automotiva, aeroespacial, telecomunicações, aparelhos de medição de alta precisão, segmento médico como, componentes para equipamentos hospitalares, parafusos ortopédicos e implantes dentários, ou seja, a microusinagem em geral. O princípio de funcionamento deste tipo de torno automático é o inverso dos tornos automáticos de cabeçote fixo, pois é a peça a ser usinada que se desloca, girando contra as ferramentas de corte. Os tornos automáticos horizontais de cabeçote móvel são aplicados, principalmente, na usinagem de peças delgadas e de precisão, ou seja, quando a relação comprimento/diâmetro é muito grande, caracterizando uma usinagem instável.

O princípio de funcionamento dos tornos automáticos de cabeçote móvel se baseia no movimento da peça a ser usinada contra as ferramentas de corte como segue:

  • O cabeçote móvel sujeita a barra, que gira, através de uma pinça e inicia o movimento de avanço
  • Uma bucha de guia posicionada coaxialmente em relação à pinça do cabeçote móvel serve de apoio para a barra que se encontra girando
  • Um conjunto de carros porta-ferramentas com movimentos radiais e longitudinais está posicionado na frente da bucha de guia
  • Para se realizar os torneamentos externos, a ferramenta de corte fixada no carro porta-ferramenta, que está bem próximo da bucha de guia, posiciona-se no diâmetro a ser usinado. Em seguida, o cabeçote móvel inicia o movimento de avanço longitudinal, gerando o diâmetro desejado da peça, sem problemas de fletir a peça, garantido uma elevada precisão e um excelente grau de acabamento superficial
  • Após a última operação a última operação, que é a de corte, a pinça do cabeçote móvel se abre e este retorna à posição inicial para começar um novo ciclo.

 

Os modernos tornos CNC de cabeçote móvel são máquinas extremamente precisas e versáteis chegando a ter um elevado número de eixos controlados, alem de ter a capacidade de trabalhar com ferramentas acionadas. Com isto, estes verdadeiros centros de torneamento, além de possibilitar a usinagem de peças delgadas, permitem também a manufatura de peças curtas de elevada precisão e de geometrias complexas.

 

Esquema da área de trabalho e cabeçote móvel Z

 

Área de trabalho de um torno de cabeçote móvel Star

 

Peças usinadas em tornos automáticos CNC de cabeçote móvel

 

Torno Automático CNC de Cabeçote Móvel Star




Torno vertical CNC

 Os tornos automáticos verticais CNC estão sendo muito utilizados na fabricação de grandes séries de peças do tipo flange com carga e descarga automática das peças pré- formadas integrada na máquina, através de sistema tipo carrossel. Eles são muito aplicados hoje em dia pelas indústrias automotiva e de autopeças como, por exemplo, cubo de rodas para automóveis. Este conceito de máquina veio substituir de forma elegante e econômica  o uso dos tornos horizontais CNC clássicos dotados de manipuladores de pórtico ou robôs  articulados. Ver, abaixo, exemplos de peças usinadas em um torno vertical integrado com mesa para carga e descarga automática das peças.

Outra aplicação dos tornos verticais CNC é a da usinagem de peças de grande porte cujas dimensões e peso ultrapassam a capacidade de fixação em um torno horizontal. Em geral, são peças tipo flange acima de 400 mm de diâmetro. Neste caso, o sistema  ideal para carga e descarga das peças é o robô articulado.

 

                   

                     

 

 

 

 

 

 

 




Vantagens da tecnologia CNC

 

Apesar do investimento inicial de uma máquina-ferramenta CNC ser maior que o de uma máquina convencional mecânica, aquela tem uma série de vantagens que, dependendo das peças a serem usinadas, terá uma relação "custoxbenefício" melhor que a do equipamento mecânico. E isto acontece na aplicação dos tornos automáticos.

As principais vantagens da tecnologia CNC são as seguintes:

  • Rápida preparação da máquina, principalmente quando o programa CNC já estiver otimizado e o ferramental de corte disponível e os meios de fixação disponíveis.
  • Alta flexibilidade no trabalho. Em função da rápida preparação da máquina, torna-se econômica a produção, também, de pequenas e médias séries. Máquinas CNC são fundamentais quando se opera em trabalhos just in time.
  • Fácil e rápida alteração do programa CNC. Alterações de dimensões da peça de trabalho e parâmetros de corte, como avanços e velocidades de corte, são realizadas rapidamente mesmo durante a produção.
  • Correção de medidas durante o processo. As correções de medidas, devido ao desgaste das ferramentas de corte, são feitas rapidamente pela introdução dos incrementos, deixando as peças dentro das suas tolerâncias.
  • Trabalho com parâmetros de corte otimizados. Como os avanços dos carros porta-ferramentas e a rotações do fuso principal e das ferramentas acionadas são programáveis de forma contínua e sem escalonamentos, é possível de se trabalhar nas suas condições ideais em função do material que está sendo usinado, das tolerâncias e do grau de acabamento superficial.
  • Altas rotações do fuso principal. Esta condição faz com que se atinja tempos de ciclo mais rápidos e acabamentos superficiais ideais, alem de permitir a usinagem de aços endurecidos.
  • Altas velocidades de avanço rápido. Esta característica é fundamental para se diminuir os tempos mortos nas aproximações e retrocessos das ferramentas de corte.
  • Aplicação de ferramentas de corte de alto rendimento, como metal duro, cerâmica, CBN e outras de última geração.
  • Conforto operacional, tanto na preparação da máquina, como na sua manutenção.
  • Menor necessidade de manutenção mecânica. Como os acionamentos são feitos através de spindle-motors e servo-motores de alto rendimento, fica dispensado o uso de caixas de câmbio, trens de engrenagens, embreagens e outros elementos mecânicos de máquinas.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




Produção horária em tornos automáticos a cames

 

O tempo necessário para a fabricação de uma peça em um torno automático monofuso acionado através de cames é calculado pela fórmula abaixo a partir dos tempos principais, gerados a partir das rotações produtivas e dos tempos secundários, onde não ocorre arranque de cavacos, sendo:

  • n - velocidade do fuso principal em rpm
  • G2 - tempo secundário transformado em graus
  • R - rotações produtivas em graus

O resultado obtido é a produção horário do ciclo da máquina em peças por hora

 

 

Maiores detalhes a respeito do desenvolvimento desta fórmula, assim como os detalhes para se calcular as rotações produtivas a partir da geometria da peça e das velocidades de avanço, os tempos secundários e as rpm do fuso principal a partir da velocidade de corte do material a ser usinado poderão ser encontrados no Artigo Técnico "A anatomia dos tornos automáticos de acionamentos mecânicos", clicando sobre a figura abaixo:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




Modernos tornos automáticos universais CNC

 

A rápida evolução das máquinas-ferramenta CNC, que provocou uma relevante revolução na manufatura de peças em geral, se deveu em função do desenvolvimento de novos componentes mecânicos, da eletrônica e das ferramentas de corte de alto rendimento. Assim, hoje, os modernos tornos automáticos CNC clássicos de dois eixos são desenvolvidos, tendo-se em vista os seguintes objetivos:

  • Rigidez
  • Precisão
  • Altas velocidades de avanço e das rotações do fuso principal, visando diminuição dos tempos principais de usinagem
  • Altas velocidades de avanço rápido dos carros porta-ferramentas e rápidas trocas das estações de ferramentas com o objetivo de se reduzir, ao máximo, os tempos secundários, ou seja, aqueles onde não ocorre arranque de cavacos
  • Fácil programação, tanto diretamente na máquina, como assistida por computador
  • Rápidas alterações de programas
  • Projeto voltado para o conforto operacional e para facilitar os trabalhos de manutenção
  • Projeto voltado para atender às exigências de proteção do meio ambiente
  • Preço que proporcione uma relação "custo x benefício" ótima para a aplicação proposta.

Na parte mecânica dos tornos universais CNC foram desenvolvidos novos conceitos construtivos em relação aos puramente mecânicos e criados novos componentes, tornando-os mais robustos, mais produtivos e mais precisos. As principais características construtivas dos modernos tornos universais CNC são as seguintes:

  • Barramento inclinado para uma melhor distribuição das forças de corte e uma ótima evacuação dos cavacos.
  • Carro cruzado que desliza sobre guias lineares de alta precisão, permitindo atingir elevadas velocidades de avanço rápido
  • árvore principal de trabalho que gira assentada sobre rolamentos de alta precisão com lubrificação permanente, possibilitando atingir altas rotações
  • Torre porta-ferramentas com lógica direcional e curtos tempos de indexação
  • Aplicação de ferramentas acionadas
  • Contra-ponta deslocavel, que permite usinagens externas guiadas e, posteriormente, as usinagens internas no mesmo ciclo
  • Uso de lunetas para a usinagem de eixos delgados
  • Interfaces para a aplicação de alimentadores e magazines automáticos de barras, manipuladores de pórtico e robôs articulados, tornando o torno universal CNC uma máquina automático.
  • Possibilidade de aplicação de alta pressão para o líquido refrigerante
  • Aplicação de transportador de cavacos para eliminar estes para fora da máquina
  • Carenagem que encapsula a máquina por completo, garantindo proteção de trabalho, uma vez que o torno opera com altas rotações da árvore principal e elevados esforços de corte

A figura apresenta o conjunto construtivo de um Torno Automático Universal CNC Ergomat TND 250

 

As figuras abaixo mostram o Torno TND 250 completo com sua carenagem e detalhe do tambor porta-ferramentas fixas e acionadas

 

Na parte eletroeletrônica, houve, da mesma forma que na mecânica, relevantes progressos, sendo citados alguns como segue:

  • Comandos numéricos de 32 bits com tecnologia digital.
  • Utilização de spindle motors para o acionamento do fuso principal, que possibilitam a livre programação das rotações com variação contínua
  • Uso de servo-motores de corrente alternada para o acionamento dos eixos lineares e circulares
  • Sistemas de medição automática das coordenadas das ferramentas de corte, dispensando os métodos de medição destas fora da máquina
  • Sistemas de medição de peças em processo com correção automática de medidas
  • Sistemas de simulação gráfica da peça em processo
  • Interfaceamento para o uso de alimentadores hidráulicos de barras, magazines automáticos de barras, manipuladores automáticos de pórtico para peças pré-formadas e robôs articulados
  • Sistemas de programação desenvolvidos, tanto para a programação ao lado da máquina, como com o auxílio de computadores, sendo os dados enviados através de cabos (DNC).
  • Conexão do comando numérico em rede.

 

As figuras abaixo apresentam diversos exemplos aplicativos de tornos automáticos universais CNC

Furações axial e tranversal utilizando ferramentas acionadas e eixo C

 

Usinagem de eixos com contra-ponta e luneta

 

Usinagens de materiais endurecidos

 




Alimentadores de barras por gravidade

 

Os primeiros tornos automáticos foram desenvolvidos com alimentadores de barras por gravidade, sendo ainda utilizados até os dias de hoje nos tornos automáticos acionados através de cames.

Apesar de ser uma solução econômica, estes alimentadores tem a desvantagem de não poder trabalhar com altas rotações, principalmente nas barras sextavadas, devido à sua construção. Dependendo da retilineidade das barras e em função da rotação do fuso principal, a barra tende a bater na parede interna do tubo de guia, provocando danos ao equipamento. Neste caso, deve-se reduzir as rpm do fuso principal para minimizar o problema apresentado.

Este tipo de alimentador de barras é composto por um tubo de guia apoiado em pedestais, um empurrador com ponta giratória que é impulsionado por pesos, um conjunto polias e cabos. Toda vez que termina um ciclo de trabalho, a pinça abre e a barra é empurrada contra um tope, seguindo o fechamento da pinça e iniciando um novo ciclo de trabalho. Quando a barra é consumida por completo, uma chave fim de curso é acionada e a máquina pára a fim de que seja alimentada uma nova barra manualmente. Este tipo de alimentador não é recomendado para operar com tornos automáticos CNC, que proporcionam altas rotações do fuso principal.

 

 

 

 




Alimentador hidráulico de barras


O princípio de funcionamento deste tipo de alimentador de barras é o mesmo daquele por gravidade, oferecendo as funções de guia da barra e realização do movimento de avanço. A colocação de uma nova barra no tubo de avanço, também, é feita manualmente.

A diferença em relação ao sistema por gravidade é que a força de avanço é aplicada sobre o empurrado é feita através de um sistema hidráulico e a barra gira dentro do tubo de guia que está preenchido por óleo, provocando um amortecimento para a barra em movimento. O retrocesso do empurrador é feito também hidraulicamente. Com isto, tem-se uma série de vantagens em relação ao avanço por gravidade tais como:

  • girar com altas rotação no fuso principal, proporcionando obter-se significativos aumentos de produtividade
  • minimizar vibrações
  • diminuir o nível de ruído
  • aplicação na usinagem de barras perfiladas, como as sextavadas e quadradas, eliminando vibrações e evitando choques com a superfície interna do tubo de guia.
  • maior conforto operacional

 

 

Apesar do investimento ser maior em relação aos avanços por gravidade, a relação “Custo x Benefício” é altamente satisfatória pelo aumento da produtividade, principalmente, nos tornos CNC, que possibilitam trabalhar com altas rotações do fuso principal.


 

 




Magazine de alimentação automática de barras


Além das funções de guiar e avançar a barra, os magazines de alimentação automática de barras permitem o armazenamento de diversas barras e a realização da troca automática da nova barra a ser usinada, após a anterior ter sido consumida, aumentando significativamente o rendimento e a produtividade do torno automático. Eles são muito recomendados para a usinagem de peças longas e de curto tempo do ciclo, onde as barras são consumidas muito rapidamente, devendo ser trocadas com muita freqüência. Em média, para barras de 3,0 metros de comprimento, esta troca é feita por volta de 25 seg, dependendo do tipo de magazine. Alem do mais, eles permitem trabalhar em altas rotações, aumentando mais ainda a produtividade da máquina. Com isto, a aplicação destes magazines de barras permite diminuir o número  de operadores, possibilitando, muitas vezes, a máquina trabalhar em turnos sem supervisão. Nos países altamente industrializados, a maioria dos tornos automáticos a cames e a CNC  trabalham com magazines de alimentação de barras. Apesar do investimento inicial ser maior do que aqueles feitos com os alimentadores de barras por gravidade ou hidráulico, a relação “Custo x Benefício” é altamente compensatória. A demanda de magazines de barras no Brasil está aumentando cada vez mais.





Modernos comandos numéricos


A rápida evolução da micro-eletrônica com base na tecnologia digital de 32 bits possibilitou o desenvolvimento de comandos numéricos para máquinas-ferramenta, objetivando:

  • Facilidade de programação
  • Rapidez de trabalho
  • Conforto operacional
  • Alta capacidade de armazenamento de dados

 


No caso de aplicação em tornos automáticos de carros múltiplos ou universais, centros de torneamento e máquinas multitarefa, os modernos comandos numéricos se caracterizam pelas seguintes capacidades operativas:

  • Os programas podem ser feitos, tanto ao pé da máquina, como no escritório, com o apoio de computadores.
  • Possibilitar o gerenciamento do trabalho de diversas máquinas interligadas em rede a um computador.
  • Realizar cálculos geométricos.
  • Ter ciclos fixos de trabalho em seu software aplicativo como para operações de desbaste, rosqueamento, furação profunda entre outros.
  • Executar simulações gráficas estáticas e dinâmicas.
  • Dispor de banco de dados tecnológico, ou seja, informar os valores dos avanços e velocidades de corte, além da indicação do tipo de ferramenta de corte, com base no material a ser usinado.
  • Contar com sistemas para medição automática das coordenadas das ferramentas de corte.
  • Contar com sistemas para medição automática de peças em processo.
  • Realizar programação em paralelo de uma nova peça no painel da máquina enquanto ela está em produção.
  • Contar com sistemas para diagnósticos de falhas.
  • Possibilitar supervisão de máquina via rede.
  • Ter capacidade de ampliação do grau de automatização da máquina,como por exemplo, a sua conexão a magazines de alimentação de barras ou peças, manipuladores de peças do tipo pórtico, robôs articulados, sistemas de medição das coordenadas de ferramentas ou de peças em processo, etc.

 




Usinagens a partir de barras

 

A usinagem de peças torneadas a partir de barras sempre foi um tema de muita atenção e para se tomar muitos cuidados, principalmente , quando se objetiva atingir o melhor rendimento do torno automático, quer seja a cames, quer seja a CNC. Em geral, para os trabalhos de médias e grandes séries, trabalha-se com barras de 3,0 metros de comprimento e diâmetros até 60 mm. A partir deste diâmetro, em função do elevado tempo para a operação de corte, é recomendável usinar as peças a partir de pedaços pré-cortados. Para a usinagem de pequenas e médias séries em tornos automáticos universais CNC e até 60 mm de diâmetro, também se utilizam barras curtas até 60 mm. O primeiro cuidado a se tomar quando se usina peças a partir de barras, é quanto retilineidade delas. Barras não retilíneas geram vibrações que variam com a velocidade do fuso principal (rpm), provocando variações de medidas, imperfeições no acabamento superficial das peças, interferências no funcionamento da máquina e conseqüente diminuição de sua vida. O outro cuidado de fundamental importância é o da qualidade superficial das barras. De uma forma geral, os tornos automáticos utilizam pinças de fixação, podendo ser para barras redondas ou para barras perfiladas como sextavadas e quadradas. Como as barras deslizam sobre a superfície de fixação da pinça durante a fase de alimentação para se produzir uma nova peça, a qualidade superficial das barras deve ser tal para evitar o desgaste da pinça, a quebra dos elementos mecânicos de fixação e garantir a precisão das peças usinadas. De uma forma geral, na tornearia automática se utilizam barras trefiladas com tolerâncias entre h11 e h9. Peças de altissima precisão fabricadas em tornos automáticos de cabeçote móvel usam barras retificadas. Barras em más condições de uso fazem com que se limitem as rotações do fuso principal em níveis menores daquelas ideais, acarretando em menor tempo do ciclo de trabalho, maior desgaste das ferramentas de corte, prejuizo da qualidade superficial, alem de outros já citados. Existem, tambem, tornos automáticos que permitem usinar peças a partir de material em rolos. A figura abaixo apresenta um jogo de pinças usados em tornos automáticos a cames e a CNC.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




Came - Elemento de máquina


O came é um elemento de máquina que possibilita através de sua rotação ou de seu deslocamento linear, dependendo de sua geometria, criar um movimento pelo contato com um elemento chamado de apalpador. A forma da superfície de contato do came é determinada em função do movimento a ser criado e do perfil do apalpador. Os cames podem ser um disco ou um tambor, giratórios, ou uma régua linear.

Os cames mais utilizados em máquinas em geral são os giratórios que são fixados em um eixo de comando. Uma aplicação clássica é a do eixo de comando composto por um conjunto de cames que acionam as válvulas de um motor de combustão interna. Os cames são elementos essenciais nas máquinas automáticas de acionamento mecânico como tornos automáticos, máquinas têxteis, máquinas para fabricação de molas, máquinas de embalagem, máquinas gráficas, máquinas de costura e muitas outras.

No caso dos tornos automáticos de carros múltiplos, para a usinagem de uma determinada peça, é necessário utilizar um jogo de cames, sendo que cada came aciona um determinado carro porta-ferramenta. Na Alemanha, came é chamado de “Kurve”, por isso no Brasil ele é conhecido também por “curva”. Nos tornos automáticos, são utilizados cames giratórios de disco e de tambor. Eles são determinados por rampas e ângulos calculados de acordo com o plano de trabalho, a geometria da peça e os parâmetros de corte (avanços e velocidade de corte). Cada giro do eixo de comando, tem-se uma peça produzida dentro de um tempo devidamente calculado. Segue, abaixo, as figuras e as respectivas representações gráficas dos cames de disco e de tambor.

 

Came de disco


Came de tambor
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




Centro de torneamento

 

Centro de torneamento, também denominado torno multitarefa, é uma máquina-ferramenta de alto rendimento que conta com um elevado grau de automatização, possibilitando controlar diversos eixos lineares e circulares e utilizar tanto ferramentas fixas como acionadas, com o objetivo de usinar peças complexas com elevada precisão por completo. Os Os principais segmentos da industria que usam estes equipamentos são as indústrias de componentes automotivos, de telecomunicações, aeroespacial, hidráulica e pneumática, ferramentarias e, cada vez mais, na área médico-hospitalar, onde são utilizadas para a produção de peças como próteses, parafusos ortopédicos e implantes dentários. Neste último caso, destacam-se os tornos automáticos CNC de cabeçote móvel. Apesar do investimento inicial ser maior do que o necessário para um conjunto de máquinas convencionais ou mesmo CNC clássicas, os resultados em médio prazo são incontestáveis. Os principais motivos pelos quais os centros de torneamento são utilizados,são a eliminação de operações posteriores, a realização de usinagens completas em uma única máquina, a obtenção de melhor precisão e maior produtividade, a redução da mão de obra, a diminuição significativa da ocupação de espaço, a redução dos gastos com a energia elétrica e, finalmente, a produção de peças a custos menores.  Existem no mercado de máquinas-ferramenta centros de torneamento dedicados aos trabalhos a partir de barras e outros que trabalham com placas de fixação para peças de maior porte. Para exemplificar este conceito de máquina-ferramenta, demonstra-se o Centro de Torneamento Ergomat TBSy com duas torres porta-ferramentas, eixo C, eixo Y, ferramentas acionadas e estação de operações posteriores, que permite usinar peças a partir de barras até 60 mm de diâmetro.

 

Peças usinadas por completo


 

Características construtivas

A construção dos centros de torneamento segue os conceitos das modernas máquinas-ferramenta CNC, ou seja, construção robusta, modernos componentes mecânicos e eletrônicos, projeto voltado ao conforto operacional e à proteção ecológica.

  • Acionamento principal - é realizado por um spindlemotor de alto rendimento, que permite a programação sem escalonamentos das rpm do fuso principal, assim como a programação de velocidade de corte constante, importante nas operações de corte e de faceamento.
  • Eixo C - é o dispositivo que permite controlar os movimentos circulares da árvore principal de um torno CNC. Através de funções do programa CNC, é possível de se programar paradas da árvore principal, divisões angulares e movimentos de avanço de usinagem.
  • Acionamento dos eixos - todos os carros porta-ferramenta são acionados, individualmente, por servomotores e fusos de esferas recirculantes. Os carros podem trabalhar simultaneamente, reduzindo os tempos do ciclo de operação.
  • Carro tranversal - o carro tranversal possibilita a execução de operações de formar, sangrar, cortar e recartilhar.
  • Carros cruzados - tratam-se de dois carros cruzados dotados de torres indexáveis, um superior e outro inferior. As torres porta-ferramentas contam com oito estações de trabalho cada, para executar operações no sentido longitudinal como furações, mandrilamentos, rosqueamentos com macho ou cossinete e outras. Estas torres permitem a aplicação tanto de ferramentas fixas como acionadas. Todos os carros deslizam sobre guias lineares de alta precisão.
  • Eixo Y - é um carro conjugado ao carro cruzado superior e que tem um movimento linear e ortogonal ao plano dos eixos X e Z, radial e longitudinal respectivamente. Com este eixo Y, é possível de se usinar fresados transversais, alem de furos  e roscas fóra da linha de centro nos planos transversais.
  • Estação de operação posterior - trata-se de um dispositivo adicional dotado de tres posições para aplicação de ferramentas fixas ou acionadas que permite a usinagem no lado posterior da peça. Neste caso, uma estação do revólver é ocupada por um cabeçote de agarre que sujeita a peça após o corte da mesma.
  • Dispositivo de separação de peças - este dispositivo é importante para retirar as peças usinadas para fóra da máquina.
  • Tanque do líquido refrigerante e transportador de cavacos - em geral é um conjunto integrado, que facilita na limpeza e manutenção do equipamento.
  • Comando numérico - de duplo canal que conta com um programa aplicativo dedicado para a progamação dos diversos carros transversais e torres revólver de forma simultânea. A programação pode ser realizada tanto diretamente na máquina, como no planejamento através de softwares aplicativos.
  • Alimentadores de barras - estas máquinas permitem a aplicação de alimentadores hidráulicos de barras ou de magazines  de troca automática de barras.

Área de trabalho

 

Operações simultâneas e fresamento transversal com eixo Y

 

Furação axial fóra de centro e fresamento radial

 

Revólver inferior e estação de operações posteriores

 

Comando numérico de duplo canal




Guias lineares

 

Acompanhando o desenvolvimento das máquinas-ferramenta CNC, as guias lineares foram desenvolvidas com o objetivo de oferecer alta precisão, elevadas velocidades de avanço e longa durabilidade entre outras vantagens.

Dependendo das cargas e esforços gerados, as guias lineares podem ser de esferas ou de rolos.
As principais características das guias lineares são as seguintes quando comparadas com as guias prismáticas planas ou do tipo rabo de andorinha tradicionais:
  • Maior precisão de posicionamento - os coeficientes de atrito estático e dinâmico são até 50 vezes menores.
  • Menor consumo de energia
  • Maior capacidade de carga
  • Maior velocidade de avanço - modernos tornos CNC atingem velocidades de avanço rápido do carro porta-ferramentas da ordem de 30 m/min contra 5 a 10 m/min das guias planas tradicionais dos tornos mecânicos.
  • Longa vida útil - devido aos baixos coeficientes de atrito e a ausência de desgastes mecânicos.
  • Menor tempo de manutenção
  • Construções de máquinas mais compactas

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




Sistema Modular - Dispositivos Adicionais

 

O conceito de Sistema Modular foi criado no início do século passado com o desenvolvimento do Torno Automático Monofuso acionado através de cames A 25, fabricado até os dias de hoje pela empresa Ergomat na cidade de São Paulo. Este conceito consiste na utilização de Dispositivos Adicionais de rápido e fácil intercambio na máquina básica, usados em função da geometria das peças a serem produzidas. A máquina básica de um torno automático monofuso a cames é, em geral, composta por quatro carros porta-ferramentas transversais, usados para as operações de formar e cortar, e uma contra-ponta, que se desloca no sentido longitudinal, para executar uma operação de furação. A seguir, a figura da área de trabalho da máquina básica A 25:

 

 

Os Dispositivos Adicionais foram desenvolvidos para executar outras operações, tais como:

  • Torneamentos longitudinais longos
  • Rosqueamentos através de machos e cossinetes
  • Rosqueamentos por fileteamento
  • Rosqueamentos por fresamento
  • Torneamento de polígonos.
  • Torres revólver porta-ferramentas para múltiplas operações no sentido longitudinal como furações, rosqueamentos, mandrilamentos, alargamentos
  • Caixa de cambio das velocidades do fuso principal e outros

 

Contra-ponta de furar e Tope de material

 

 

Dispositivos adicionais

 

  • Torneamento longitudinal e furar e rosquear

 

  • Revólver estrela e caixa de mudança de velocidades

 

  • Fresar rosca e pentear roscas

 




Maneiras de programação CNC

 

A elaboração dos programas CNC pode ser realizada através de programação direta na máquina ou através de programação a distância, assistida por computador.

 

A programação feita diretamente no painel da máquina é realizada pelo pessoal da fábrica e tem a sua aplicação recomendada nas seguintes situações:

  • Empresas iniciantes na tecnologia CNC
  • Pequeno parque de máquinas CNC
  • Somente programação de peças simples com curtos programas CNC
  • Falta de estrutura organizacional para a tecnologia CNC
  • Uso do recurso da programação paralela que diminui o tempo de máquina parada.

 

A programação assistida por computador é feita com base na linguagem de cada tipo de comando numérico ou de maneira avançada a partir do desenho da peça a ser usinada com auxílio de pós-processadores (CAD-CAM). O programa elaborado é passado para a máquina através de aparelhos de transferência ou via cabo. No caso de várias máquinas, pode-se criar uma rede. Esta maneira de programação é recomendada nas seguintes situações:

  • Usinagem de peças complexas com programas CNC extensos
  • Muitas máquinas CNC em produção
  • Grande número de programas que devem ser elaborados ou alterados
  • Organização de grande volume de programas
  • Necessidade de elaborar os programa com rapidez.




Usinagem de uma Porca especial

 

A peça apresentada neste plano de trabalho é produzida em um torno automático CNC de carros múltiplos dotado de torre revólver estrela indexável de 6 posições. A peça de aço SAE 12L14 é usinada por completo em um tempo de ciclo de trabalho de 29,5 seg. por peça. O gráfico indica as operações que são executadas de forma simultânea.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




Plano de trabalho

 

Em termos de qualidade e produtividade, uma produção seriada otimizada na tornearia automática é obtida, partindo-se de um plano de trabalho bem executado desde o seu início. Ele define a estratégia de como as diversas operações de um torno automático de carros múltiplos irão ser distribuídas no tempo e quais delas poderão trabalhar simultaneamente. Alem disso, devem ser definidas as ferramentas de corte, assim como os parâmetros de corte (avanços e velocidades corte) que poderão ser alterados por ocasião dos testes práticos. O plano de trabalho também poderá ser modificado, caso necessário, por ocasião dos testes. Uma vez feita a otimização do processo, o plano de trabalho fica definido para a execução de lotes futuros. Neste caso, como o ferramental, os jogos de cames ou os programas CNC, dependendo do tipo de torno, já estão aprovados, os tempos de preparação da máquina serão bem mais curtos. Abaixo, um exemplo de aplicação de um plano de traballho elaborado para um torno automático de carros múltiplos acionado através de cames Ergomat TB 42:

 

 


Designação dos porta-ferramentas:
  • SRV - Estação do tambor revólver. Neste caso, 6 posições.
  • S1, S2, S3 e S4 - Carros transversais. Neste caso, 4 carros


Imagens dos quatro carros transversais e do dispositivo revólver estrela

 




Cames ou CNC ?

 

Esta é uma questão discutida e analisada no momento da escolha pelos usuários de tornos automáticos monofuso de carros múltiplos. Apesar dos tornos CNC oferecem uma série enorme de vantagens em relação aos tornos mecânicos, nem sempre eles definem a solução mais adequada e econômica para a realização do trabalho desejado. O objetivo é o de se realizar o investimento que determine a melhor relação “custoxbenefício”. Por exemplo, a usinagem de peças bem simples e com tolerâncias abertas, como chanfrar e cortar pinos, furar e cortar buchas ou tornear rebites a partir de barras em grandes quantidades, tem-se obviamente a melhor solução na aplicação de tornos automáticos monofuso a cames, pois o investimento é muitíssimo menor do que um torno automático CNC e a produtividade é quase que a mesma. Por outro lado, a fabricação de peças de média e alta complexidade geométrica com tolerâncias apertadas e lotes pequenos ou médios que exija varias preparações da máquina, ou seja, exija flexibilidade no trabalho, a solução ideal aponta para os tornos automáticos CNC de carros múltiplos.

De uma forma geral, a escolha do tipo de torno automático deve se pautar nos seguintes pontos:

  • Tamanho das peças
  • Geometria das peças a serem usinadas.
  • Tolerâncias das peças.
  • Grau de acabamento superficial (rugosidade).
  • Tipo de material a ser usinado.
  • Tamanho dos lotes.
  • Verba disponível para o investimento.

Tornos automáticos de carros múltiplos a cames são geralmente aplicados nos seguintes casos:

  • Lotes grandes de fabricação.
  • Trabalhos dedicados para um único tipo de peça ou uma família de peças semelhantes.
  • Usinagem de peças simples de baixo custo ou de média complexidade.
  • Maioria das aplicações em trabalhos a partir de barras.
  • Aplicações com magazines de carga e descarga automática de peças pré-formadas.

Tornos automáticos a CNC de carros múltiplos são aplicados nos seguintes casos:

  • Usinagens de lotes pequenos e médios em geral.
  • Produção de séries grandes, porém de peças de média e grande complexidade.
  • Usinagem de peças com tolerâncias apertadas e graus de acabamento rigorosos.
  • Usinagem de protótipos.
  • Otimização de processos para pesquisa dos parâmetros de corte ideais para se projetar jogos de cames.


Apesar do investimento inicial de um torno automático CNC ser maior que o de um torno automático a cames, naqueles casos em que a solução técnica aponta para a máquina CNC, as seguintes vantagens devem ser mencionadas para este tipo de máquina controlada numericamente:

  • Rápida preparação da máquina.
  • Alta flexibilidade do trabalho.
  • Conforto operacional.
  • Trabalho com parâmetros de corte otimizados - velocidades de corte e avanços de usinagem ideais.
  • Fácil e rápida alteração do programa CNC - geometria e tecnologia.
  • Possibilidade de correção de medidas através do CNC.
  • Altas rotações do fuso principal
  • Tempos de ciclo de trabalho mais rápidos.
  • Aplicação de ferramentas de corte de alto rendimento de última geração.
  • Menor necessidade de manutenção mecânica.



Usinagem de peças pré-formadas

 

Peças pré-formadas como fundidas, forjadas, sinterizadas ou pré-cortadas de barras podem ser alimentadas e descarregadas automaticamente no torno automático através de sistemas automatizados como:

  • Magazines de carga e descarga automática de peças de pequeno e médio portes
  • Manipuladores automáticos de pórtico
  • Robôs articulados

 

Em geral, estas aplicações são feitas para a usinagem de grandes séries de uma única peça ou de família de peças semelhantes. Neste último caso, os conjuntos de fixação e de acomodação das peças devem ser flexíveis para as diversas peças a serem usinadas.

 

 

Magazines de carga e descarga de peças

 
São conjuntos mecânicos projetados exclusivamente para alimentar um tipo de peça ou uma família de peças semelhantes ou homotéticas. O torno automático fica dedicado a estas peças, deixando de ser flexível. Ideal para séries grandes de peças de até 80 mm de diâmetro. Estes magazines são muito aplicados nos tornos automáticos  clássicos de  carros múltiplos a cames e a CNC. A primeira figura mostra um magazine para a alimentação de peças cilíndricas tipo Haste pela parte traseira de um torno automático a cames Ergomat. A figura seguinte apresenta um magazine para peças curtas num torno automático universal CNC, que são introduzidas pela parte dianteira do fuso principal.

 

 

 

Manipuladores de peças tipo pórtico

 

Este tipo de alimentador de peças é, em geral, aplicado em tornos automáticos universais CNC clássicos, centros de torneamento e máquinas multitarefas para usinagens de peças de médio porte do tipo flange ou eixos. Uma mesa rotativa armazena as peças em bruto e também as peças usinadas e um manipulador aéreo corre montado em uma viga em cima da máquina. Este manipulador dispõe de uma estação de agarre giratória, que possibilita a  retirada da peça usinada e a rápida colocação da nova peça em bruto a ser usinada. A peça acabada é transportada através do deslocamento do manipulador até a posição exata para sua colocação na mesa armazenadora das peças.

  

 

 

Robôs articulados

 

Robôs articulados são utilizados para a carga e descarga automática de peças de porte médio do tipo flange ou eixos em tornos automáticos universais clássicos, centros de torneamento e máquinas multitarefas. Eles são muito utilizados em células de trabalho, onde além da função de carga e descarga da peça da máquina, eles fazem a transferência da peça em processos para outras máquinas e estações de medição que compõe a célula de trabalho. A desvantagem em relação aos manipuladores de pórtico é de que ocupam muito espaço quando usados na parte dianteira da máquina. Por outro lado, manipuladores de pórtico não são indicados para compor células, onde há várias máquinas.

 

 

 




Tornos automáticos a cames com controles eletrônicos

 

Os tornos automáticos monofuso de carros múltiplos acionados através de cames e dotados de controles eletrônicos foram desenvolvidos para dar mais flexibilidade no trabalho nas usinagens de pequenas e médias séries, além de oferecer maior conforto operacional ao preparador da máquina, reduzindo significativamente o nível de ruído da máquina. Sa principais características desta máquina são as seguintes:

  • Fuso principal - no lugar de polias e correias, ao sistema foi aplicado um motor de duas velocidades com capacidade de inversão e um inversor de frequência para regular a variação das rpm. Com isto, é possível a usinagem de roscas através de machos e cossinetes sem uso de dispositivos adicionais. A regulagem das rpm do fuso principal é feita, manualmente,  com variação contínua e sem escalonamentos, através de um potenciometro instalado no painel de operações da máquina.
  • Eixos de comando - os eixos de comando determinam a produção horária do torno. No lugar do motor, corrente de transmissão e trem de engrenagens intercambiáveis, foram aplicados um servomotor de corrente alternada de alto rendimento e um conversor. A aplicação do servomotor é de fundamental importância para que se garanta um torque suficiente na usinagem de peças, cujo ciclo de trabalho é baixo, em face da diminuta rotação dos eixos de comando. A regulagem das rpm dos eixos de comando é feita, manualmente,  com variação contínua e sem escalonamentos, através de um potenciometro instalado no painel de operações da máquina.

As figuras abaixo apresentam um torno automático a cames com contoles eletrônicos Ergomat A 25 E e seu painel de operação:

 

 

As principais vantagens deste tipo de máquina em relação à máquina equivalente, porém com acionamentos mecânicos, são as seguintes:

  • Garante maior flexibilidade no trabalho das tornearias automáticas, facilitando a preparação do torno
  • Diminui os tempos de preparação do torno, favorecendo a usinagem de pequenas e médias séries
  • Aumenta a produtividade da máquina, diminuindo os ciclos de trabalho, uma vez que a mesma opera em condições ideais de corte, ou seja, velocidade de corte e avanços otimizados, lembrando que na máquina com acionamentos mecânicos, estes parâmetros são acertados de forma escalonada
  • Oferece mais comforto operacional ao preparador da máquina
  • Diminui, significativamente, o nível de ruídos em face da eliminação de transmissões por engrenagens e corrente.
  • Baixo investimento



Torno automático CNC de carros múltiplos

 

A demanda dos tornos automáticos CNC de carros múltiplos vem aumentando, significativamente, principalmente nas usinagens de pequenas e médias séries, onde se exige uma rápida preparação da máquina. Eles foram desenvolvidos para aumentar a flexibilidade do trabalho nas tornearias automáticas, garantindo maior qualidade das peças produzidas. Hoje em dia, é muito comum preparar a máquina duas ou mais vezes ao dia, exigindo rapidez no trabalho. Neste caso, o torno automático CNC de carros múltiplos substitui com enormes vantagens o torno equivalente acionado por cames, em face da rapidez de preparação. Ele dispensa, por completo, a aplicação de cames. A usinagem de grandes lotes de peças de precisão, com média ou grande complexidade, também são produzidas de forma econômica nestas  máquinas. A possibilidade de se realizar operações simultâneas garantem curtos ciclos de traballho. Em resumo, os tornos automáticos CNC de carros múltiplos estão proliferando cada vez mais, principalmente, na substituição dos tornos revólver e automáticos a cames em geral, alem dos centros de torneamento e dos tornos universais CNC clássicos de elevados custos. As figuras abaixo mostram a área de trabalho e a máquina completa de um torno automático CNC de carros múltiplos Ergomat TBA 42.


As principais características construtivas destas máquinas, cujo conceito aplicativo é o mesmo de um torno automático monofuso de carros múltiplos acionado por cames, são as seguintes:

  • Acionamento principal - é realizado por um spindlemotor de alto rendimento, que permite a programação sem escalonamentos das rpm do fuso principal, assim como a programação de velocidade de corte constante, importante nas operações de corte e de faceamento.
  • Acionamento dos eixos - todos os carros porta-ferramenta são acionados, individualmente, por servomotores e fusos de esferas recirculantes. Os carros podem trabalhar simultaneamente, reduzindo os tempos do ciclo de operação.
  • Carros tranversais - os carros tranversais possibilitam a execução de operações de formar, sangrar, cortar, recartilhar, assim como a possibilidade de aplicação de dispositivos adicionais como para fresar roscas, tornear polígonos e furar transversal, que são montados, em geral, no carro transversal traseiro.
  • Carro frontal cruzado - está montado no suporte transversal dianteiro e permite a execução de torneamentos longitudinais e rosqueamentos por perfilação, através da interpolação dos respectivos eixos longitudinal (Z) e tranversal (X)
  • Revólver estrela - trata-se de uma torre indexável com seis ou mais estações porta-ferramentas para executar operações no sentido longitudinal como furações, mandrilamentos, rosqueamentos com macho ou cossinete e outras. Algumas máquinas permitem a aplicação de ferramentas acionadas. Dependendo da construção da máquina, o carro que suporta o revólver estrela desliza sobre gias cilindricas ou guias lineares.
  • Estação de operação posterior - trata-se de um dispositivo adicional que permite a usinagem no lado posterior da peça. Neste caso, uma estação do revólver é ocupada por um cabeçote de agarre que sujeita a peça após o corte da mesma.
  • Dispositivo de separação de peças - este dispositivo é importante para retirar as peças usinadas para fóra da máquina.
  • Tanque do líquido refrigerante e transportador de cavacos - em geral é um conjunto integrado que facilita na limpeza e manutenção do equipamento
  • Comando numérico - conta com um programa aplicativo dedicado para a progamação dos diversos carros transversais e torre revólver de forma simultânea. A programação pode ser realizada tanto diretamente na máquina, como no planejamento através de softwares aplicativos.
  • Alimentadores de barras - estas máquinas permitem a aplicação de alimentadores hidráulicos de barras ou de magazines  de troca automática de barras.

Revólver estrela e carros transversais

 Dispositivos de usinagem posterior e de furar transversal

 Comando numérico

 

As principais vantagens proporcionadas por este equipamento são as seguintes:

  • Dispensa o uso de cames
  • Permite realizar operações simultâneas
  • Fácil e rápida programação e operação
  • Ideal para trabalhos flexíveis em face dos curtos tempos de preparação da máquina
  • Rápidas alterações de programas
  • Operações em condições otimizadas de corte (avanços e velocidades de corte) 
  • Fácil manutenção



Torno automático CNC tipo

 

Torno automático CNC tipo “Gang tool”

 

O conceito de torno automático com mesa porta-ferramenta tipo “gang tool” existe desde meados do século passado. Tratavam-se de tornos de altíssima precisão acionados através de cames, sendo o barramento horizontal. Hoje, se produz este tipo de máquina com base na tecnologia dos modernos tornos CNC que conta com um porta-ferramentas múltiplo montado sobre a mesa do carro cruzado (X e Z), sendo que as ferramentas de corte ficam posicionadas de forma paralela umas das outras. Em geral, são utilizadas ferramentas fixas, existindo modelos para a utilização de ferramentas acionadas. Pela sua concepção construtiva, estas mesas porta-ferramentas permitem, no máximo, de 8 a 10 estações porta-ferramenta. Por este motivo, tornos automáticos CNC com este conceito se aplicam na usinagem flexível de peças de pequena e média complexidade. Uma grande vantagem que se destaca neste tipo de construção é o curto tempo “cavaco a cavaco” entre as ferramentas, principalmente quando se compara com os tornos CNC com torres indexáveis. Por este motivo, os ciclos de trabalho são mais rápidos. Por não ter a possibilidade de se montar uma contra-ponta, estes tornos se aplicam na usinagem de peças de usinagem estável. Como o investimento é menor em relação aos tornos com torre indexável, eles proporcionam uma melhor relação “Custo x Benefício” na usinagem de peças mais simples. Trata-se de um tipo de máquina, cuja demanda está aumentando bastante nas tornearias automáticas em função do trabalho econômico e extremamente flexível. Para exemplificar este tipo de torno automático CNC, apresenta-se o torno Ergomat TNG 42.

 

 

 

  Características construtivas

  • Base monobloco inclinada, robusta e compacta
  • Carro cruzado desliza sobre guias lineares
  • Acionamento do fuso principal através de spindlemotor
  • Acionamento dos eixos através de servomotores
  • Uso de blocos porta-ferramentas de troca rápida
  • Dispositivo de separação de peças
  • Trabalhos com pinças e placas
  • Aplicação de alimentadores hidráulicos de barras ou magazines de troca automática de barras

 

Mesa porta-ferramentas com blocos de troca rápida e máquina com magazine de barras

 

 

 

Vantagens de aplicação

  • Ciclos mais rápidos comparados com os tornos CNC dotados de torres indexáveis
  • Fácil e rápida preparação
  • Troca rápida de ferramental
  • Uso de pinças e placas
  • Comodidade operacional
  • Baixo nível de ruído
  • Rápida manutenção
  • Grande economia de espaço
  • Ótima relação “Custo x Benefício”

 

Carenagem basculante - Faceis e rápidas limpeza e manutenções




Eixo C

 

Eixo C é o dispositivo que permite controlar os movimentos circulares da árvore principal de um torno CNC. Através de funções do programa CNC, é possível de se programar paradas da árvore principal, divisões angulares e movimentos de avanço de usinagem.

 

Paradas da árvore principal são usadas para realizar as operações com ferramentas acionadas ou para realizar a alimentação da peça de trabalho com a placa de fixação numa posição determinada.

 

Divisões angulares são necessárias na utilização de ferramentas acionadas para realizar operações como:

  • Furação, fresamento e rosqueamento transversal
  • Furação, fresamento e rosqueamento fora da linha de centro da peça
  • Fresamento axial

 

Quando se programa paradas posicionadas da árvore para realização de usinagens com ferramentas acionadas é necessário utilizar um sistema de freio. O comando numérico permite programar qualquer valor de grau angular, podendo oferecer resolução até segundos de graus.

 

Movimentos de avanço de usinagem. O eixo C permite a programação de avanços circulares da árvore principal para a realização de operações como:

·     Usinagem de geometrias helicoidais como, por exemplo, um canal de lubrificação de um mancal. Neste caso, ocorre a interpolação do eixo C com o eixo Z (longitudinal) do carro porta-ferramentas.

·     Fresamento poligonal, onde ocorre a interpolação do eixo C com o eixo X (transversal) do carro porta-ferramentas.

 

Tornos automáticos dotados de eixo C possibilitam usinar peças por completo, eliminando operações posteriores.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




Meios de fixação de peças

 

Pinças

 

As pinças são utilizadas para a fixação de barras redondas, hexagonais, quadradas ou de perfis espaciais. Existem padrões diferentes de pinças em função do tipo de torno e do tamanho das barras. Normalmente, elas são usadas para usinar peças a partir de barras trefiladas ou retificadas para garantir a precisão das peças e evitar desgaste nas superfícies de fixação das pinças. Para a fixação de barras laminadas, cuja superfície é irregular, existem pinças, cujo corpo é de borracha, tendo insertos de aço temperado para garantir a fixação. O acionamento das pinças pode ser feito através de garras de sujeição ou por ação de um cilindro hidráulico.

 

 

 

Pinças expansivas

Pinças expansivas são meios de fixação, montados no nariz da árvore principal do torno automático, que pemitem fixar peças pré-formadas pelo seu diâmetro interno. O movimento de fechamento e de alívio da pinça é feito através de uma haste que se movimenta, acionada hidraulicamente, no sentido axial, no interior da pinça e da árvore da máquina. A perfeita e rígida fixação da peça de trabalho possibilita a usinagem de peças com elevada precisão. Estes meios de fixação são muito utilizados na usinagem de peças em tornos automáticos a cames e a CNC dotados de magazines de alimentação automática de peças, manipuladores de peças tipo "pórtico" e robôs articulados.

 

Placas de fixação

As placas de fixação são utilizadas para a fixação de peças pré-formadas como forjadas, fundidas, estampadas ou pedaços cortados de barras. Elas podem ser de duas ou três castanhas ou especiais. As castanhas de fixação são preparadas em função das peças a serem usinadas. Nos modernos tornos CNC, o acionamento de placa é realizado por atuação de um cilindro hidráulico.

 

Placas indexáveis

Peças não concêntricas que possuam diversas superfícies cilíndricas, posicionadas num mesmo plano, podem ser usinadas por completo através de placas indexáveis. Uma vez fixada a peça nas castanhas, as superfícies são usinadas sucessivamente após cada giro e indexação das castanhas. Por exemplo, peças como cruzetas de juntas homocinéticas e conexões hidráulicas tipo “T” ou “cotovelo” podem ser usinadas por completo. Os acionamentos de fixação e de giro das castanhas são feitos por pressão hidráulica. As indexações são, em geral, a cada 30°, 45°, 60°, 90° ou 180°. A figura abaixo demonstra uma tais aplicação de usinagem de uma "cruzeta" de junta homocinética.


 

 

Arrastador frontal

Arrastador frontal é um meio de fixação utilizado em tornos automáticos universais CNC com a finalidade de usinar peças tipo eixo em toda a sua extensão. Este acessório trabalha sempre em conjunto com a contra-ponta da máquina. Ele é fixado em uma placa de sujeição de três castanhas ou diretamente no nariz da árvore, sendo composto por um corpo que possui na extremidade que irá fixar a peça "unhas de agarre" de metal duro e uma "ponta de centragem", amortecível por mola. O encosto da peça de trabalho é feito nestas unhas, que nela se cravam, e na ponta de centragem. A força de aperto, regulável, é realizada na outra extremidade da peça de trabalho através da contra-ponta da máquina. As peças do tipo eixo podem ser a partir de pedaços cortados ou forjados. É necessário que as peças sejam, previamente, faceadas e centradas nas duas extremidades. A alimentação das peças pode ser feita manualmente ou através de manipuladores automáticos de pórtico e robôs articulados. Em geral, este meio de fixação se aplica para a usinagem seriada de eixos de 8 a 80 mm de diâmetro. Alem do mais, por não se tratar de uma fixação suficientemente rígida para operações de grandes desbastes, como uma placa de três castanhas, por exemplo, o arrastador frontal é utilizado em operações de acabamento ou daquelas com moderados esforços de corte. No caso de usinagem completa de eixos que exigem uma maior capacidade de arranque de cavacos, existem placas hidráulicas de fixação integradas com arrastador frontal.

 

 

 

 

Placa de fixação integrada com arrastador frontal

 

Para a usinagem completa de eixos, onde há exigência de se realizar elevados esforços de corte, existem placas de fixação automáticas, acionadas hidraulicamente, integradas a um arrastador frontal. A peça em bruto é fixada na máquina entre pontas, tendo no lado da placa de fixação um arrastador frontal integrado na mesma e no lado oposto a contra-ponta do torno CNC. Ao se iniciar o ciclo de operação, o fuso principal começa a girar e as três castanhas executam, simultaneamente, um movimento de avanço axial e, em seqüência, outro movimento radial, sujeitando firmemente a extremidade da peça que está adjacente à placa. Em seguida, é executada a operação de desbate de torneamento ao longo da peça. Uma vez terminada esta operação, as três castanhas se retraem, automaticamente, para a sua posição inicial, com o fuso girando, deixando a superfície bruta, onde foi feita a fixação, livre para se realizar a operação de desbaste neste trecho restante da peça, ficando esta fixada somente entre o arrastador frontal e a contra-ponta. Terminada esta operação, são, então, feitas as operações de acabamento como torneamento fino, canais, rosqueamento ou outras, que exigem menores esforços de corte. As figuras abaixo exemplificam a seqüência de operações, aplicando-se uma placa de fixação integrada com um arrastador frontal. A colocação das peças em bruto e a retirada das peças usinadas podem ser feitas manualmente ou através de manipuladores automáticos de pórtico ou robôs articulados. As peças em bruto devem ser previamente faceadas e centradas nas duas extremidades.

 

 

 

 

 

 




Eixo linear Y

 

Peças extremamente complexas podem ser usinadas por completo, hoje em dia, em centros de torneamento ou tornos multitarefa dotados de torres porta-ferramentas com eixo linear Y. Os tornos CNC contam, normalmente, com um carro cruzado, onde está montada a torre porta-ferramentas e permite a realização dos movimentos radial X e longitudinal Z. O eixo linear Y corresponde a um terceiro carro construído, integrado ao carro cruzado, que executa um movimento ortogonal aos eixos X e Z. Com isto, a máquina passa ter um maior gráu de liberdade para executar operações como:

  • fresamentos tranversais
  • furações e rosqueamentos transversais, ambos abaixo ou acima da linha de centro da peça de trabalho, alem de outras operações.

Fresamento transversal

Peças usinadas por completo

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




SENAI e o ensino profissional

A atuação das escolas SENAI no Brasil foi e continuará sendo decisiva na formação de programadores e operadores de tornos automáticos, quer sejam a cames, quer sejam a CNC. A indústria brasileira tem muita tradição e experiência na produção de peças torneadas em série. As primeiras empresas iniciaram na década de 50 do século passado, sendo que dezenas de tornearias automáticas no Brasil se apresentam entre as maiores e mais eficientes em âmbito mundial. Diretores e instrutores especializados das diversas escolas SENAI se dedicam à instrução técnica e profissionalizante dos alunos, utilizando máquinas-ferramenta modernas, sistemas de programação e aparelhos de medição de última geração identificados com aqueles utilizados pelas indústrias do país.




Usinagem completa

 

 

Com a evolução da informática, da eletrônica, dos componentes mecânicos e das ferramentas de corte, os tornos automáticos tiveram um enorme avanço tecnológico, proporcionando aos seus usuários a possibilidade de produzir peças de alta complexidade de forma completa, eliminando operações secundárias, como fresamentos, furações, rosqueamentos, trabalhos de retífica e de usinagens no lado posterior da peça.

Estes tornos automáticos de elevado conteúdo tecnológico são conhecidos por centros de torneamento ou máquinas multitarefa e contam com alto grau de automatização, possibilitando controlar diversos eixos lineares e circulares. Elas utilizam tanto ferramentas fixas como acionadas com o objetivo de usinar peças complexas com elevada precisão e por completo.

Os principais motivos, pelos quais os centros de torneamento e máquinas multitarefa estão sendo cada vez mais utilizados, são: a eliminação de operações posteriores, a realização de usinagens completas em uma única fixação, a redução da mão de obra, a diminuição significativa da ocupação de espaço, a redução dos gastos com a energia elétrica, a produção de peças a custos menores, a obtenção de melhores níveis de precisão e grau de acabamento, além da maior produtividade.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




Ergomat - Referência em Torno Automático

 

A Ergomat foi fundada em 1962 com a denominação de Traubomatic Ind. Com. Ltda. e como filial da empresa alemã Hermann Traub Maschinenfabrik, tendo iniciado com a fabricação do lendário torno automático monofuso A 25, que é produzido e aplicado mundialmente até os dias de hoje. Ela evoluiu seguidamente, tornando-se uma empresa de referência mundial na fabricação de tornos automáticos, exportando as suas máquinas para países dos cinco continentes. Em virtude das alterações ocorridas na matriz em 1997, então com nova composição societária, ela passou a se chamar Ergomat. Ind. Com. Ltda. com o objetivo de continuar produzindo os seus tradicionais tornos automáticos a cames e a CNC e de ampliar as suas linhas de máquinas, acompanhando a evolução tecnológica mundial e aumentando as suas exportações e participação nos diferentes mercados. Hoje, além dos tornos automáticos monofusos a cames, a Ergomat tem uma ampla linha de tornos automáticos CNC de carros múltiplos, centros de torneamento de carros múltiplos e tornos universais CNC. Para completar a sua linha de comercialização, a Ergomat conta com duas linhas de representação de vendas e assistência de máquinas. Uma é a firma japonesa Star Micronics. Co. que é uma empresa líder mundial na fabricação de tornos automáticos CNC de cabeçote móvel. A outra é a firma norte-americana Hardinge, fabricante dos tornos CNC Hardinge e das fresadoras ferramenteiras mecânicas e a CNC e centros de usinagem Bridgeport.




Serviços e apoio tecnológico

 

Um torno automático de alto rendimento jamais terá um desempenho ideal se ele não for aproveitado na sua plenitude e se não for assistido tecnicamente e passar por revisões preventivas de forma adequada ao longo de sua vida.

Para isto, são decisivos o apoio e orientações técnicas a serem proporcionados pelo fabricante da máquina-ferramenta, como por exemplo:

 

 

  • Dar informações a respeito da construção da máquina e de sua capacidade de trabalho antes da aquisição do equipamento.
  • Realizar a instalação da máquina através de técnicos especializados, que vão nivelar o equipamento, verificar a condições do fornecimento de energia elétrica, fazer a conexão elétrica e executar trabalhos de usinagem.
  • Realizar treinamento adequado de operação e programação no caso de máquinas CNC.
  • Dar apoio tecnológico para os casos de execução ou otimização de processos de usinagem como, por exemplo, definição de estratégias e planos de trabalho, indicação do ferramental de corte ideal e seus parâmetros de corte, escolha do melhor meio de fixação e do meio refrigerante mais adequado.
  • Disponibilizar manuais técnicos de instalação, instruções de serviço, programação CNC e de peças de reposição em língua portuguesa devem ser claros e de fácil e rápida localização da informação desejada.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




Automatizar para crescer

 

Ao se investir em uma nova máquina-ferramenta ou em um conjunto destas, diversos pontos devem ser analisados com o objetivo de se atingir os melhores resultados técnicos e econômicos. Hoje em dia, existem inúmeros tipos e conceitos de máquinas-ferramenta, desde as convencionais, puramente mecânicas, até as de moderna tecnologia de comando numérico, que possibilitam a usinagem por completo numa única fixação inclusive de peças complexas, eliminando operações posteriores em outras máquinas.

Assim, os seguintes critérios devem ser analisados antes de se decidir pelos equipamentos a serem adquiridos:

 

  • Tamanho da peça em bruto
  • Geometria das peças a serem produzidas
  • Suas tolerâncias
  • Seus gráus de acabamento superficial (rugosidade)
  • Material a ser usinado
  • Tamanho dos lotes

Os recursos financeiros devem estar adequados ao investimento a ser realizado

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




Alta tecnologia

 

Com a evolução tecnológica dos equipamentos mecânicos, das ferramentas de corte e dos sistemas e componentes eletrônicos, as máquinas-ferramenta tem se tornado, cada vez mais, versáteis e capazes de executar múltiplas operações. Maiores números de eixos controlados eletronicamente permitem realizar diversas operações com o objetivo de se usinar peças, cada vez mais complexas, em uma única fixação. Assim, existem hoje tornos fresando e fresadoras torneando.


A figura demonstra um torno CNC, tipo multitarefa, tambem chamado de centro de torneamento, executando uma operação de fresamento com a aplicação de ferramenta acionada e controle de velocidade de avanço angular do fuso principal (Eixo C), interpolando com eixos lineares da máquina.




Fordismo versus Flexibilidade

 

No início do século passado, por ocasião da Revolução Industrial, o conceito da fabricação seriada dos bens duráveis se baseava em grandes quantidades, onde o custo dos produtos era calculado nos lotes econômicos volumosos e nos contratos a longo prazo para a produção de peças. O exemplo clássico deste conceito foi o do pioneiro Sr. Henry Ford que implantou as primeiras linhas de montagem em série de um único modelo de automóvel, onde o “comprador podia escolher qualquer cor do seu carro, desde que ela fosse preta”. Nesse período, as máquinas-ferramenta eram mecânicas e, em geral, desenvolvidas e preparadas para produzir grandes séries da mesma peça, ou seja, máquinas dedicadas. Isto é o chamado “fordismo”.

 

Hoje, o conceito moderno de trabalho na manufatura de bens duráveis é o da “flexibilidade”. A diversificação de produtos de uma mesma empresa, a rápida substituição dos modelos produzidos e a forte concorrência internacional fizeram com que a produção de um mesmo item fosse, drasticamente, reduzida. Lotes econômicos de grandes séries foram substituídos por conceitos de fabricação como o “Just in time”, o Kanbam e outros.

 

Atualmente, o êxito da produção flexível está na aplicação de máquinas-ferramenta CNC que permitem curtos ciclos de trabalho, usinagens completas, rápida preparação da máquina entre uma peça e outra e garantia de elevada precisão.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




Microusinagem de precisão

 

A usinagem seriada de peças pequenas e de elevada precisão são produzidas em tornos automáticos CNC de cabeçote móvel. Elas permitem usinar peças a partir de barras até 32 mm de diâmetro. Tanto peças delgadas, tipo eixo, como peças curtas de elevada complexidade são usinadas de forma econômica. A demanda por este tipo de máquina vem aumentando, significativamente, nos últimos anos em âmbito mundial e no Brasil. A grande procura por este tipo de máquina se deve a:

  • Usinagem de peças longas e de pequenos diâmetros – “usinagens instáveis”
  • Usinagem de peças curtas de alta complexidade e precisão - de 4 até 11 eixos controlados
  • Usinagens completas, eliminando operações posteriores
  • Trabalho flexível - rápida preparação da máquina
  • Fácil programação - tanto ao pé da máquina, como no escritório através de softwares dedicados de programação
  • Realização de operações com ferramentas acionadas

 

 

Os principais segmentos que estão se desenvolvendo com o uso de tornos automáticos CNC de cabeçote móvel são:

  • Medicina
  • Autopeças
  • Eletro-eletrônico
  • Hidráulica e pneumática
  • Motores elétricos
  • Aeroespacial
  • Telecomunicações





Superando a crise de 2009

 

A economia brasileira foi atingida em fins de 2008, de uma forma repentina, por uma crise imposta por sérios desarranjos nas finanças da maior potência econômica do mundo, os Estados Unidos da América. Houve quem dissesse que esta severa crise mundial chegaria ao Brasil como uma "marolinha". Porem, na realidade, ela atingiu fortemente o setor de bens de capital. Como consequência natural, as empresas de manufatura, em geral, no Brasil e noutros países, tiveram que se adaptar rapidamente à atual situação de mercado sem, ainda, ter uma perspectiva para aonde caminhará o nível de produção ideal. Com base nas experiências vivenciadas nas diversas crises econômicas do passado, o caminho do sucesso para as empresas de manufatura é a realização de investimentos na modernização do parque de máquinas. Quer seja substituindo equipamentos equivalentes velhos por novos ou se desfazendo de máquinas antigas por outras novas de moderna tecnologia. Com isto, as empresas estarão aumentando a sua produtividade, diminuindo custos, exigindo menos espaço ocupado pelas máquinas,economizando energia elétrica e outros benefícios mais. Estes investimentos devem ser apontados, também, para as áres do controle da qualidade e do ferramental de corte. As empresas que seguirem esta receita, estarão saindo na frente quando a economia voltar a crescer.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




Tornos multitarefa para modernizar as indústrias

 

Torno multitarefa, também denominado centro de torneamento, é uma máquina-ferramenta que conta com um elevado grau de automatização, possibilitando controlar diversos eixos lineares e circulares e utilizar tanto ferramentas fixas como acionadas, com o objetivo de usinar peças complexas com elevada precisão por completo. Os tornos multitarefa vem sendo amplamente utilizadas nos países altamente industrializados, como nos da Europa, EUA e Japão. No Brasil, estas máquinas já começam a ser utilizadas. Apesar do investimento inicial ser maior do que o necessário para um conjunto de máquinas convencionais ou mesmo CNC clássicas, os resultados em médio prazo são incontestáveis. Os principais motivos, pelos quais os tornos multitarefa são utilizados, são a eliminação de operações posteriores, a realização de usinagens completas em uma única máquina, a obtenção de melhor precisão e maior produtividade, a redução da mão de obra, a diminuição significativa da ocupação de espaço, a redução dos gastos com a energia elétrica e, finalmente, a produção de peças a custos menores. A figura abaixo mostra a área de trabalho de um Centro de Torneamento Ergomat TBSy com duas torres porta-ferramentas, eixo C, eixo Y, ferramentas acionadas e estação de operações posteriores.

 

 

 

 

Em geral, tornos multitarefa são utilizados por empresas que manufaturam peças técnicas complexas e de alta precisão, podendo citar-se indústrias de componentes automotivos, de telecomunicações, aeroespacial, hidráulica e pneumática, ferramentarias e, cada vez mais, na área médico-hospitalar, onde são utilizadas para a produção de peças como próteses, parafusos ortopédicos e implantes dentários. Neste último caso, destacam-se os tornos automáticos CNC de cabeçote móvel. Quanto mais complexa a peça, maior será o ganho de produtividade com a eliminação de operações de usinagem posteriores e, muitas vezes, até a eliminação de operações de retífica. Como exemplo, é muito comum a usinagem de eixos, que devem ser torneados em todo seu comprimento e em seguida fazer-se operações de fresamentos, usinagem de chavetas e furações tranversais. Nestes casos, obtêm-se resultados de usinagem de peças por completo em uma única fixação, eliminando-se quatro ou cinco máquinas para operações posteriores, com ganhos significativos no ciclo de usinagem. O Brasil já está passando por um processo de desenvolvimento tecnológico na área de manufatura. Além dos motivos já citados para a utilização de tornos multitarefa, para se acreditar no crescimento do uso destas máquinas no Brasil, deve-se considerar o aumento da demanda por produtos manufaturados, a racionalização de processos de usinagem, o desenvolvimento de novos produtos, a modernização do parque de máquinas, a nacionalização de peças e o crescimento da competitividade nos mercados doméstico e de exportação. As indústrias brasileiras estão ansiosas para investir em máquinas-ferramenta de moderna tecnologia. Para que este processo se intensifique nos próximos anos, é importante que haja disponibilidade de financiamentos baratos e em longo prazo nos moldes dos países industrializados, além de redução da carga tributária. A formação de mão de obra especializada é outro ponto decisivo para a aplicação destes tornos multitarefa. Devem ser considerados também outros aspectos como o crescimento sustentado do país, o aumento das exportações e a consolidação da cultura tecnológica do empresário brasileiro.

 

  

 




O universo dos tornos automáticos

 

Antes da revolução da informática, as usinagens seriadas de peças cilíndricas eram feitas em tornos automáticos a cames ou, manualmente, em tornos universais e tornos revolver. A partir dos anos 70, com o início da tecnologia dos comandos numéricos aplicados às máquinas-ferramenta, os tornos começaram a se tornar cada vez mais produtivos,  precisos e com conceitos diferenciados para diversas aplicações.

 

A evolução dos tornos CNC se deveu basicamente ao desenvolvimento conjunto de:

  • Construção de máquinas com o uso de novos componentes e elementos mecânicos;
  • Conjunto eletrônico composto por CNC, motores, servomotores e conversores;
  • Ferramentas de corte de alto rendimento.

 

Assim é que, hoje em dia, existem diversos conceitos de tornos CNC desenvolvidos para cada necessidade de usinagem objetivando:

  • Rapidez nos ciclos de operação;
  • Flexibilidade no trabalho, visando curtos tempos de preparação de máquina, em face de lotes cada vez menores;
  • Facilidade de programação e operação;
  • Conforto operacional.

 

A máquina ideal pode, então, ser escolhida em função de:

  • Tamanho da peça;
  • Geometria da peça;
  • Tolerâncias;
  • Grau de acabamento superficial (rugosidade);
  • Material a ser usinado;
  • Tamanho do loto;
  • Recursos financeiros que devem estar compatíveis com o investimento.

 

Os diferentes tipos de tornos aplicados, hoje em dia, no torneamento automático são:

  • Tornos automáticos monofuso de carros múltiplos a cames;
  • Tornos automáticos a cames e CNC de cabeçote móvel;
  • Tornos automáticos multifusos a cames e a CNC;
  • Tornos automáticos CNC de carros múltiplos;
  • Centros de torneamento de carros múltiplos;
  • Tornos universais CNC com torre indexável;
  • Tornos automáticos CNC tipo Gang.



Produção flexível

 

A diversificação de produtos nas empresas, a rápida substituição dos modelos produzidos e a forte concorrência internacional fazem com que a produção de um mesmo item seja reduzida drasticamente, privilegiando a produção flexível. Daí a importância das máquinas-ferramenta CNC para viabilizar esse novo formato de produção que o competitivo mundo globalizado exige das indústrias. A alta demanda dos consumidores por novos produtos ou novos modelos dos produtos está fazendo com que as grandes produções seriadas seja substituida por novos conceitos de fabricação como o "Just in time" ou "Kanban", que têm por princípio a produção econômica, em pequenos e médios lotes variados, atendendo sómente o que o mercado solicita. Os tornos automáticos CNC são uma das soluções mais apropriadas para tornar econômico esse tipo de produção porque possibilitam curtos ciclos de trabalho, rápida preparação da máquina entre uma peça e outra e garantem alta precisão e a qualidade do produto final.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 




Ao meu amigo Marcondes
 
Agradeço-lhe por ter acessado o site "Tecnologia dos Tornos Automáticos". Ele começou como um blog com o objetivo de veicular os trabalhos, os artigos técnicos e as matérias que eu escrevi no decorrer  de minha vida profissional. O principal alvo era, e segue sendo, passar as informações para os estudantes de escolas técnicas, de engenharia e engenheiros da área de manufatura. Ele cresceu com a evolução tecnológica das máquinas-ferramenta, dos comandos numéricos e das ferramentas de corte. Porém, por ser uma fonte de consulta técnica, constatei que a busca das matérias pela data não era "friendly". Aí, veio a ideia de transformar o blog em um site, que fosse fácil e amigável para se fazer as consultas e pesquisas, além de incluir vários vídeos.
Eu tenho me dedicado bastante nas diretorias da Ergomat e da Câmara Setorial de Máquinas-Ferramenta da ABIMAQ. Na medida do possível, tenho dado palestras no SENAI e na Escola de Engenharia Mauá. A luta não está fácil em face da situação econômica por que passa a indústria de manufatura no país. Porém, o que eu observo é que grandes transformações já estão ocorrendo no mundo industrial e que as empresas vencedoras estão investindo, cada vez mais, em soluções e equipamentos de moderna tecnologia. Enfim, a nossa luta contina. Você, o Aryoldo e eu, com as nossas experiências, somos responsáveis por educar o empresário brasileiro a produzir com mais eficiência. Com nostalgia do velho "tornão J+L" do Aryoldo, vemos que este deu lugar às modernas máquinas multitarefa. É, assim, que vamos ganhar a competição com os importados. Com muito trabalho, ideias criativas e inovações. O governo deve, obviamente, também, fazer a sua parte.
Acompanho as suas matérias no seu blog e "tiro o chapéu" pelo seu excelente trabalho.
 
Do amigo,
 
Alfredo Ferrari



Torno automático a cames

Este vídeo apresenta os movimentos dos carros porta-ferramentas de um Torno Automático Monofuso de Carros Múltiplos a Cames, marca Ergomat, modelo A 25.




Torneamento CNC de um eixo

Este vídeo apresenta a usinagem completa de alto rendimento de um eixo em aço SAE 1045 realizada em um torno automático universal CNC Ergomat TND 200. A fixação da peça é feita através de placa de sujeição de tres castanhas e contra-ponta. As ferramentas de corte são de metal duro de alto rendimento.

   




Centro de torneamento de carros múltiplos

 Este vídeo apresenta a usinagem completa de uma peça complexa de latão em um Centro de Torneamento de Carros Múltiplos Ergomat TBC 42 , demonstrando a aplicação do eixo C, ferramentas acionadas e estação de usinagem posterior com detalhes de operações realizadas simultaneamente.




Torneamento duro

Este filme apresenta exemplos de usinagem de peças de aço com dureza acima de 48 HRC em um Torno Automático Universal CNC Hardinge.




Torno automático CNC tipo

Este vídeo apresenta o Torno Automático CNC, tipo  "Gang", marca Ergomat, modelo TNG 42, usinando peças de diferentes forma, demonstrando a grande versatilidade e flexibilidade da máquina.

 




Centro de torneamento com 2 torres e eixo Y

Este vídeo apresenta o centro de torneamento de alto rendimento, com duas torres, Ergomat TBSy.  Trata-se de uma máquina multitarefa aplicada na produção flexível de peças de grande complexidade e elevada precisão. Alem das duas torres porta-ferramentas, ele conta com eixo C, ferramentas acionadas e estação de operações posteriores.

 




Centro de torneamento de carros múltiplos

Este vídeo apresenta um Centro de Torneamento de Carros Múltiplos, usinando uma conexão hidráulica especial.




Torno automático CNC de cabeçote móvel

Este vídeo apresenta a aplicação de um torno automático CNC de cabeçote móvel Star, tipo suiço.

 




Torno automático A25 com magazine automático de peças

 

Este vídeo apresenta um torno automático Ergomat A 25 com magazine automático de carga e descarga de peças, usinando rebites pré-forjados.




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