Já se perguntou porque é que a mesma máquina CNC pode ter eficiências de produção muito diferentes? O segredo está nos dispositivos de fixação! Neste artigo, vamos explorar como a escolha dos acessórios CNC correctos pode revolucionar a produção de pequenos lotes, poupando tempo e aumentando a eficiência. Prepare-se para aprender dicas práticas que podem transformar o seu processo de maquinagem!
Atualmente, a maquinagem pode ser classificada em dois grupos com base no lote de produção:
Entre estas duas categorias, a primeira representa cerca de 70-80% do valor total da produção da maquinagem e é o sector primário da maquinagem.
Porque é que a eficiência de produção de uma mesma Máquina CNC variam muito?
A resposta reside na seleção de um dispositivo de fixação inadequado para a máquina-ferramenta CNC, reduzindo significativamente a sua eficiência de produção.
Hoje, iremos fornecer uma visão geral abrangente da seleção e utilização razoáveis de dispositivos de fixação CNC.
Os requisitos dos dispositivos de fixação na maquinagem CNC são duplos:
Para além disso, devem ser considerados os quatro pontos seguintes:
A análise técnica mostra que a utilização de acessórios tem um impacto significativo.
As estatísticas mostram que mais de 50% das empresas nacionais escolhem equipamentos inadequados para as suas Máquinas-ferramentas CNC.
O tempo de ciclo para a produção de pequenos lotes é composto pelo "tempo de produção (preparação/espera)" e pelo "tempo de processamento da peça de trabalho". Uma vez que o "tempo de processamento da peça de trabalho" na produção de pequenos lotes é breve, a duração do "tempo de produção (preparação/espera)" tem um impacto crucial no ciclo de processamento global.
Para melhorar a eficiência da produção, é necessário encontrar formas de reduzir o "tempo de produção (preparação/espera)". Os três seguintes tipos de máquinas-ferramentas CNC e os dispositivos de fixação são recomendados para utilização prioritária na produção de pequenos lotes:
As fixações modulares, também conhecidas como "fixações de blocos de construção", são compostas por uma série de elementos de fixação padronizados de máquinas-ferramenta com diferentes funções e tamanhos.
Os clientes podem montar rapidamente vários tipos de máquinas-ferramentas acessórios conforme necessário, à semelhança dos blocos de construção.
Uma vez que a fixação modular poupa tempo na conceção e fabrico de fixações especiais, reduz significativamente o tempo de preparação da produção, encurtando assim o ciclo de produção de pequenos lotes e melhorando a eficiência da produção.
Além disso, o dispositivo combinado também tem vantagens como a elevada precisão de posicionamento, a grande flexibilidade de fixação, a reciclabilidade, a poupança de energia e de material no fabrico e o baixo custo de utilização.
Por conseguinte, para o processamento de pequenos lotes, especialmente para formas complexas de produtos, deve ser dada prioridade à utilização de dispositivos de fixação combinados.
Os alicates planos combinados de precisão são um tipo de componente da categoria dos dispositivos combinados.
Em comparação com outros componentes em dispositivos combinados, os alicates planos combinados de precisão são mais versáteis, padronizados, fáceis de utilizar e fiáveis na fixação.
Por conseguinte, são amplamente utilizados a nível mundial.
Os alicates planos combinados de precisão oferecem uma instalação e fixação rápidas, o que reduz o tempo de preparação da produção e melhora a eficiência na produção de pequenos lotes.
Atualmente, a gama de fixação comummente utilizada para alicates planos combinados de precisão é de 1000 mm e a força de fixação é geralmente limitada a 5000 kgf.
É importante notar que os alicates planos combinados de precisão não são o mesmo que os tornos de máquina tradicionais.
As viseiras de máquina tradicionais têm funções limitadas, baixa precisão de fabrico, não podem ser utilizadas em grupos e têm uma vida útil curta, o que as torna inadequadas para utilização em máquinas-ferramentas CNC e centros de maquinagem.
Em contrapartida, os alicates planos combinados de precisão são um novo tipo de alicates planos originários de países industrializados desenvolvidos como a Europa e a América, concebidos especificamente para as exigências das máquinas-ferramentas CNC e dos centros de maquinagem.
Estes produtos têm as vantagens de uma grande flexibilidade de fixação, elevada precisão de posicionamento, fixação rápida e a capacidade de serem utilizados em grupos, o que os torna ideais para utilização em máquinas-ferramentas CNC e centros de maquinagem.
A pinça eléctrica de ímanes permanentes é um novo tipo de pinça que utiliza boro de ferro neodímio e outros materiais avançados de ímanes permanentes como fonte de força magnética e foi concebida com base em princípios modernos de circuitos magnéticos. Na prática, a utilização de pinças eléctricas de ímanes permanentes tem demonstrado melhorar significativamente a eficiência global das máquinas-ferramentas CNC e dos centros de maquinação.
O processo de fixação e libertação da pinça de ímanes permanentes demora apenas cerca de 1 segundo, reduzindo consideravelmente o tempo de fixação. Além disso, o grampo elétrico de ímanes permanentes não tem os elementos de posicionamento e de fixação que ocupam espaço como os grampos tradicionais das máquinas-ferramenta, aumentando a gama de fixação e permitindo uma melhor utilização da mesa de trabalho e do curso de processamento da máquina-ferramenta CNC.
A força de sucção da pinça de ímanes permanentes é normalmente de cerca de 15 a 18 kgf/cm2Por isso, é importante garantir que a força de sucção é suficiente para suportar a força de corte. A área de adsorção não deve ser inferior a 30 cm2ou seja, a força de aperto não deve ser inferior a 450 kgf.
Os dispositivos de fixação de máquinas-ferramenta podem ser classificados em oito tipos:
As pinças planas são muito versáteis e económicas, o que as torna ideais para fixar peças de trabalho quadradas de pequenas dimensões. A ranhura em forma de V ou o bloco em forma de V na mandíbula também permite a fixação de superfícies cilíndricas.
Características:
As pinças planas oferecem uma fixação conveniente, uma operação rápida e fiável e um posicionamento preciso, tornando-as adequadas para uma gama de peças quadradas, mas não são ideais para fixar peças de chapa fina. Nas fresadoras CNC, as pinças planas são frequentemente fixadas utilizando métodos de fixação mecânicos, pneumáticos ou hidráulicos, como se mostra na figura. Os tipos mais utilizados incluem:
(a) Pinças planas universais aparafusadas;
(b) Pinças planas hidráulicas sinusoidais;
(c) Pinças planas pneumáticas de precisão;
(d) Pinças planas de precisão hidráulica.
Para peças de trabalho maiores ou com formas irregulares que não possam ser fixadas com pinças planas ou outros grampos, podem ser utilizadas placas de prensagem para fixação direta ou as peças de trabalho podem ser fixadas através dos orifícios do processo com parafusos.
(a) Pinças planas universais aparafusadas;
(b) Pinças planas hidráulicas sinusoidais;
(c) Pinças planas pneumáticas de precisão;
(d) Pinças planas de precisão hidráulica.
Ccaraterística:
A fixação e o alinhamento utilizando placas de prensagem demoram bastante tempo e a posição e a altura da placa de prensagem devem ser cuidadosamente consideradas na programação da maquinagem para evitar interferências com a ferramenta de corte.
O método de penetração de parafusos através de orifícios de processo poupa espaço e é fácil de implementar, mas a posição do orifício tem de estar alinhada com a posição da ranhura em T na máquina-ferramenta. Caso contrário, o fabrico de uma placa de suporte para a penetração do parafuso torna-se uma tarefa complicada.
Este método é mais adequado para peças com formas especiais, peças de grandes dimensões e peças que não podem ser fixadas com pinças planas.
Os mandris podem ser classificados em mandris de dois mordentes, mandris autocentrantes de três mordentes, mandris de quatro mordentes e mandris de seis mordentes com base no número de mordentes que possuem.
Os mandris autocentrantes de três maxilas de ação simples e os mandris de quatro maxilas são amplamente utilizados em fresadoras CNC e centros de maquinagem. O mandril autocentrante de três braços é muito procurado devido à sua centragem automática e às suas capacidades de fixação cómodas. Como resultado, ao processar peças de trabalho cilíndricas de tamanho pequeno a médio em a CNC Na fresadora ou no centro de maquinagem, o mandril de três mandíbulas auto-centrante de ação simples é frequentemente utilizado para fins de fixação.
Os mandris podem ser fixados utilizando uma variedade de métodos, incluindo parafuso mecânico, pneumático, hidráulico e outros.
As características de um mandril incluem uma fixação conveniente e fiável, centragem automática e adequação a peças cilíndricas.
Ccaraterística:
A fixação do mandril é conveniente e fiável, com um elevado grau de precisão de posicionamento repetível. É particularmente adequado para o fabrico de eléctrodos de matriz.
Características: fixação fácil e fiável, vasta gama de aplicações, mas as peças devem ser feitas de materiais de absorção magnética.
É adequado para peças de trabalho com grande plano de posicionamento ou grande área selável.
Algumas fresadoras CNC, como as fresadoras de placas de parede, estão equipadas com uma plataforma de vácuo geral para facilitar a instalação de peças de trabalho. Para peças de trabalho com uma forma regular, como as rectangulares, podem ser inseridas tiras de borracha especiais diretamente na ranhura de vedação do dispositivo de fixação. Estas tiras de borracha são fornecidas em secções circulares ocas ou sólidas e devem cumprir determinados requisitos de tamanho. Assim que as peças de trabalho são colocadas na superfície, a bomba de vácuo pode ser iniciada para as fixar firmemente no lugar.
No entanto, para peças de trabalho com uma forma irregular, a utilização de tiras de borracha não é adequada. Neste caso, a massa de borracha, vulgarmente conhecida como massa de vidraceiro, tem de ser aplicada à volta das peças de trabalho para vedação. Este processo não só é moroso e ineficaz, como também fastidioso.
Para ultrapassar este desafio, pode ser utilizada uma plataforma de vácuo de transição especial, que pode ser colocada em cima da plataforma de vácuo geral.
Ao processar peças mecânicas como estrias, embraiagens, engrenagens e outras num centro de maquinação, o método da placa divisória é frequentemente utilizado para dividir igualmente cada ranhura de dente e produzir peças de alta qualidade. Este método assegura que cada peça é processada de forma precisa e consistente.
Para pequenos e médios lotes de peças, podem ser utilizados dispositivos combinados para fixação durante o processamento num centro de maquinação. No entanto, quando se processam grandes quantidades de peças, são normalmente utilizadas fixações especiais ou de grupo para a fixação.
É de salientar que o centro de maquinação é mais adequado para o processamento de peças individuais ou de pequenos lotes, pelo que a utilização de dispositivos especiais ou de grupo é menos comum nas máquinas-ferramentas CNC.
A Figura 10-8 ilustra um dispositivo de fixação utilizado para perfurar uma manga. Apesar da variedade dos seus objectivos, tipos e estruturas, os dispositivos de fixação das máquinas-ferramenta são compostos pelos seguintes elementos fundamentais.
a) Diagrama de peças da tampa traseira
b) Gabarito de perfuração para perfuração de furos
Estes são vários componentes utilizados para estabelecer a posição correcta da peça de trabalho dentro da fixação. Quando a peça de trabalho é posicionada por um plano, os pinos ou placas de suporte servem como elementos de localização (Figura 10-9).
a) Pino de suporte
b) Placa de suporte
Existem três formas de pinos de suporte: os de cabeça plana para posicionar superfícies maquinadas, os de cabeça esférica para posicionar superfícies em bruto e os roscados para aumentar o atrito, mas não são adequados para a remoção de aparas, utilizados principalmente para o posicionamento lateral. Quando a peça de trabalho é posicionada por uma superfície cilíndrica externa, os blocos em V e as mangas de localização servem como elementos de localização (Figura 10-10).
a) Bloco em V
b) Manga de localização
Quando a peça de trabalho é posicionada por um furo, os fusos e pinos de localização servem como elementos de localização (Figura 10-11). Na Figura 10-8, o pino cilíndrico, o pino de diamante e a placa de suporte na fixação para perfurar um furo radial de 10 mm na tampa traseira são todos elementos de localização, que asseguram que a peça de trabalho ocupa a posição correcta na fixação.
a) Pino central de localização
b) Pino de localização
Os dispositivos de fixação são utilizados para manter a posição correcta da peça de trabalho no dispositivo de fixação, assegurando que a posição não é comprometida quando a peça de trabalho é sujeita a forças externas (como a força de corte, a gravidade, a inércia) durante o processo de maquinagem. Como se mostra na Figura 10-8, a anilha aberta no dispositivo de fixação da broca é um elemento de fixação que, juntamente com o parafuso e a porca, forma o dispositivo de fixação.
Estes elementos são utilizados para determinar a posição correcta da ferramenta em relação ao dispositivo de fixação e para guiar a ferramenta durante a maquinação. Entre eles, os elementos de ajuste da ferramenta são peças na fixação que ajustam a ferramenta, como o bloco de ajuste da ferramenta e o calibrador de folga na fixação da máquina de fresagem. Os elementos de guia são peças no dispositivo de fixação que ajustam a ferramenta e a guiam. O casquilho da broca na fixação da broca mostrada na Figura 10-8 é um elemento de guia.
Esta é a base da fixação da máquina-ferramenta, utilizada para ligar vários elementos ou dispositivos na fixação num todo, e através da qual a fixação é instalada na máquina-ferramenta. Na Figura 10-8, o corpo de fixação do dispositivo de perfuração liga todos os elementos do dispositivo num todo.
São componentes que determinam a posição correcta da fixação na máquina-ferramenta, tais como chaves de posicionamento, pinos e parafusos de fixação.
Dependendo dos requisitos da peça de trabalho, os mecanismos de indexação, os dispositivos de carga e descarga, os dispositivos de ejeção da peça de trabalho (ou dispositivos de limpeza da ferramenta) podem, por vezes, ser equipados na fixação.
O ciclo de processamento de lotes é composto por três partes: tempo de espera de processamento, tempo de processamento da peça de trabalho e tempo de preparação da produção. O tempo de espera de processamento inclui principalmente o tempo de fixação da peça de trabalho e a troca de ferramentas.
Nas máquinas-ferramentas manuais tradicionais, o tempo de fixação da peça de trabalho pode levar até 10-30% do ciclo de processamento em massa. Como resultado, a fixação da peça de trabalho tornou-se um fator crucial na determinação da eficiência da produção e é, portanto, um alvo fundamental para melhorar o desempenho da fixação da máquina-ferramenta.
Para melhorar a eficiência da produção durante o processamento em massa, devem ser utilizados dispositivos especiais concebidos para um posicionamento rápido e uma fixação (e desaperto) rápida. São recomendados os três tipos de dispositivos de fixação de máquinas-ferramenta seguintes:
O grampo hidráulico/pneumático é um grampo especializado que utiliza a pressão do óleo ou a pressão do ar como fonte de energia. Este tipo de fixação utiliza elementos hidráulicos ou pneumáticos para obter um posicionamento, apoio e pressão precisos sobre a peça de trabalho.
Uma das vantagens da fixação hidráulica/pneumática é a sua capacidade de determinar com rapidez e precisão a posição da peça de trabalho, da máquina-ferramenta e da ferramenta entre si.
A utilização de uma fixação hidráulica/pneumática assegura o posicionamento exato da peça de trabalho, conduzindo a uma elevada precisão de maquinação. Além disso, o rápido posicionamento e o processo de fixação reduzem significativamente o tempo necessário para fixar e libertar a peça de trabalho.
Estas fixações também têm a vantagem de um design compacto, capacidades de fixação em várias estações, corte pesado a alta velocidade e controlo automático. Estes atributos tornam as fixações hidráulicas/pneumáticas particularmente adequadas para utilização em máquinas-ferramentas CNC, centros de maquinagem e produção flexível linhas, especialmente para o processamento em massa.
A fixação eléctrica de ímanes permanentes oferece uma série de vantagens, incluindo fixação rápida, facilidade de fixação em várias estações, capacidade de realizar um processamento multifacetado com uma fixação, fixação estável e fiável, eficiência energética e respeito pelo ambiente, e controlo automático.
Em comparação com as fixações tradicionais de máquinas-ferramenta, a fixação eléctrica de ímanes permanentes reduz significativamente o tempo de fixação, reduz o número de operações de fixação e aumenta a eficiência da fixação.
Estas vantagens tornam a fixação eléctrica de ímanes permanentes adequada tanto para a produção de pequenos como de grandes lotes, tornando-a uma opção versátil para várias necessidades de fabrico.
A base de fixação lisa não é comummente utilizada na China, mas é amplamente utilizada em países industrializados como a Europa e a América. Este tipo de luminária é feito de um branco fino da base de fixação que foi submetida a um processamento de acabamento.
A parte de ligação de posicionamento entre os componentes, a máquina-ferramenta e a superfície de posicionamento das peças no dispositivo de fixação já foram concluídas e acabadas. Isto resulta numa base de fixação lisa e polida que está pronta a ser utilizada.
Os utilizadores têm a possibilidade de fabricar dispositivos de fixação personalizados para satisfazer as suas necessidades específicas. A superfície lisa da base de fixação permite um ciclo mais curto para o fabrico destas fixações especiais e reduz o tempo de preparação da produção. Isto, por sua vez, encurta o ciclo geral da produção em massa e aumenta a eficiência da produção.
Além disso, o custo de produção de um aparelho profissional pode ser reduzido com a utilização de uma base de aparelho lisa.
Por conseguinte, este tipo de base de fixação é particularmente adequado para a produção em grande escala com horários e prazos apertados.
A experiência tem demonstrado que, para melhorar a eficiência das máquinas-ferramentas CNC, não basta simplesmente escolher as máquinas-ferramentas e os acessórios CNC correctos, mas é também importante utilizá-los eficazmente. Aqui estão três métodos comuns para o conseguir:
O método de estações múltiplas baseia-se na ideia de reduzir o tempo de fixação da unidade e aumentar o tempo de fixação efetivo. tempo de corte da ferramenta, fixando várias peças de trabalho de uma só vez.
Um dispositivo de fixação multi-estação é um dispositivo de fixação com múltiplas posições de posicionamento e fixação. Com o avanço das máquinas-ferramentas CNC e a procura de uma maior eficiência de produção, a utilização de dispositivos de fixação de estações múltiplas tornou-se mais generalizada.
Na conceção de pinças hidráulicas/pneumáticas, pinças combinadas, pinças magnéticas electro-permanentes e pinças planas combinadas de precisão, a inclusão de uma conceção de estações múltiplas está a tornar-se mais comum. Esta conceção permite uma maior eficiência e produtividade nos processos de produção em massa.
Um método para conseguir uma fixação de várias estações é colocar várias pinças numa única bancada de trabalho. Os dispositivos de fixação utilizados nesta abordagem devem ser concebidos tendo em mente a normalização e a precisão para garantir que cumprem os requisitos de processamento numa máquina CNC.
Este método de fixação em grupo maximiza o alcance do curso da máquina-ferramenta CNC, resultando num desgaste equilibrado dos seus componentes de transmissão. Além disso, as fixações podem ser utilizadas separadamente para fixar várias peças ou em conjunto para fixar peças maiores, proporcionando versatilidade e aumentando a eficiência da produção para satisfazer as diversas necessidades de vários processos de produção.
O método de mudança rápida local envolve a alteração rápida da função ou modo da fixação, substituindo rapidamente partes da fixação, como o elemento de posicionamento, o elemento de fixação, o elemento de ajuste da ferramenta e o elemento de guia, na máquina-ferramenta CNC.
Por exemplo, os alicates de maxilas planas combinadas de troca rápida podem mudar rapidamente a sua função de fixação substituindo as maxilas, por exemplo, de fixação de materiais quadrados para fixação de materiais em barra. Do mesmo modo, o modo de aperto pode ser rapidamente alterado substituindo o elemento de aperto, por exemplo, de aperto manual para aperto hidráulico.
O método de troca rápida local reduz significativamente o tempo necessário para a substituição e ajuste da fixação e é especialmente benéfico para a produção de pequenos lotes.
Os dispositivos de fixação são um componente essencial de um centro de maquinação CNC. Todos os centros de maquinação CNC requerem a utilização de dispositivos de fixação, que variam consoante o produto que está a ser processado. No entanto, apesar das diferenças nos equipamentos utilizados, os requisitos para equipamentos em centros de maquinação CNC são semelhantes, com algumas variações para equipamentos utilizados para peças especiais.
Quais são os requisitos de um centro de maquinagem CNC para dispositivos de fixação?
É do conhecimento geral que os centros de maquinagem CNC possuem uma precisão excecional e são normalmente utilizados para o processamento de peças ou moldes que requerem elevada precisão.
Como resultado, os centros de maquinação CNC têm requisitos rigorosos para a precisão dos dispositivos de posicionamento de fixação e para a exatidão da indexação e do posicionamento.
Para satisfazer as necessidades de dispositivos de maquinagem de alta velocidade em centros de maquinagem CNC, hidráulico e pneumático As forças de bloqueio rápidas são muitas vezes seleccionadas, especialmente para bloquear peças de trabalho durante tempos de processamento prolongados.
Normalmente, o sistema de fixação hidráulica está equipado com um reservatório, que compensa a fuga interna e evita que as peças de trabalho se soltem na fixação.
O centro de maquinação CNC processa a peça de trabalho através do contacto entre a ferramenta e a peça de trabalho, e a peça de trabalho tem de ser fixada de forma segura pela fixação para proporcionar um espaço de funcionamento amplo para a ferramenta de movimento rápido e para mudanças rápidas de ferramenta.
Para peças com maquinação complexa e múltiplas mudanças de ferramenta, a estrutura da fixação deve ser simples, fácil de usar e aberta para facilitar a entrada e saída da ferramenta e evitar colisões entre a ferramenta e a peça de trabalho durante os movimentos de maquinação.
É bem sabido que o centro de maquinação CNC sofre mobilidade e multi-deformação durante a maquinação, pelo que é essencial que a fixação seja altamente adaptável a diferentes peças de trabalho e requisitos de fixação.
Como fundador da MachineMFG, dediquei mais de uma década da minha carreira à indústria metalúrgica. A minha vasta experiência permitiu-me tornar-me um especialista nos domínios do fabrico de chapas metálicas, maquinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou constantemente a pensar, a ler e a escrever sobre estes assuntos, esforçando-me constantemente por me manter na vanguarda da minha área. Deixe que os meus conhecimentos e experiência sejam uma mais-valia para a sua empresa.
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