Você já se perguntou por que a mesma máquina CNC pode ter eficiências de produção extremamente diferentes? O segredo está nos dispositivos de fixação! Neste artigo, exploraremos como a escolha dos acessórios CNC corretos pode revolucionar a produção de pequenos lotes, economizando tempo e aumentando a eficiência. Prepare-se para aprender dicas práticas que podem transformar seu processo de usinagem!
Atualmente, as operações de usinagem podem ser amplamente classificadas em duas categorias com base no volume de produção:
Entre essas duas categorias, a produção de alta mistura e baixo volume é responsável por aproximadamente 70-80% do valor total da produção em usinagem e representa o setor primário da indústria. Essa predominância se deve à crescente demanda por componentes personalizados e especializados em vários setores.
Uma pergunta comum na usinagem CNC é: Por que a eficiência da produção de máquinas-ferramenta CNC idênticas varia significativamente?
A resposta geralmente está na seleção e na implementação de soluções de fixação de trabalho. A seleção inadequada de fixações para máquinas-ferramenta CNC pode reduzir drasticamente a eficiência da produção, levando ao aumento dos tempos de preparação, à diminuição da precisão e a possíveis problemas de qualidade.
Para abordar esse aspecto crítico da usinagem CNC, forneceremos uma visão geral abrangente da seleção racional e da utilização ideal dos dispositivos de fixação CNC.
A seleção de acessórios adequados na usinagem CNC é fundamental para garantir a precisão, a eficiência e a qualidade do processo de fabricação. Ao escolher os acessórios, dois requisitos fundamentais devem ser atendidos:
Além desses requisitos básicos, considere os quatro princípios fundamentais a seguir:
A análise técnica mostra que o uso de acessórios tem um impacto significativo.
As estatísticas mostram que mais de 50% das empresas domésticas escolhem equipamentos inadequados para suas Máquinas-ferramentas CNC.
O tempo de ciclo da produção de pequenos lotes é composto pelo "tempo de produção (preparação/espera)" e pelo "tempo de processamento da peça". Como o "tempo de processamento da peça" na produção de pequenos lotes é curto, a duração do "tempo de produção (preparação/espera)" tem um impacto crucial no ciclo geral de processamento.
Para aumentar a eficiência da produção, é necessário encontrar maneiras de reduzir o "tempo de produção (preparação/espera)". Os três itens a seguir Tipos de máquinas-ferramenta CNC e acessórios são recomendados para uso prioritário na produção de pequenos lotes:
As fixações modulares, também conhecidas como "fixações de blocos de construção", são compostas por uma série de elementos padronizados de fixação de máquinas-ferramenta com diferentes funções e tamanhos.
Os clientes podem montar rapidamente vários tipos de máquinas-ferramenta acessórios conforme necessário, semelhante aos blocos de construção.
Como o acessório modular economiza tempo no projeto e na fabricação de acessórios especiais, ele 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 acessório combinado também tem vantagens como alta precisão de posicionamento, grande flexibilidade de fixação, reciclabilidade, economia de energia e material na fabricação e baixo custo de uso.
Portanto, para o processamento de pequenos lotes, especialmente para formas complexas de produtos, o uso de acessórios combinados deve ser priorizado.
Os alicates planos combinados de precisão são um tipo de componente dentro da categoria de acessórios combinados.
Em comparação com outros componentes de acessórios combinados, os alicates planos combinados de precisão são mais versáteis, padronizados, fáceis de usar e confiáveis na fixação.
Como resultado, eles são amplamente utilizados em todo o mundo.
Os alicates planos combinados de precisão oferecem instalação e fixação rápidas, o que reduz o tempo de preparação da produção e aumenta a eficiência na produção de pequenos lotes.
Atualmente, a faixa de fixação comumente usada para alicates planos combinados de precisão em todo o mundo é de até 1.000 mm, e a força de fixação é geralmente limitada a 5.000 kgf.
É importante observar que os alicates planos combinados de precisão não são iguais aos tornos de máquina tradicionais.
As viseiras de máquina tradicionais têm funções limitadas, baixa precisão de fabricação, não podem ser usadas em grupos e têm vida útil curta, o que as torna inadequadas para uso em máquinas-ferramenta CNC e centros de usinagem.
Por outro lado, os alicates planos combinados de precisão são um novo tipo de alicate plano originário de países industrializados desenvolvidos, como a Europa e os Estados Unidos, projetados especificamente para os requisitos de máquinas-ferramenta CNC e centros de usinagem.
Esses produtos têm os benefícios da grande flexibilidade de fixação, da alta precisão de posicionamento, da fixação rápida e da capacidade de serem usados em grupos, o que os torna ideais para uso em máquinas-ferramenta CNC e centros de usinagem.
A abraçadeira elétrica de ímã permanente é um novo tipo de abraçadeira que usa neodímio, ferro e boro e outros materiais avançados de ímã permanente como fonte de força magnética e é projetada com base nos princípios modernos de circuitos magnéticos. Na prática, o uso de braçadeiras elétricas de ímã permanente demonstrou melhorar significativamente a eficiência geral das máquinas-ferramenta CNC e dos centros de usinagem.
O processo de fixação e liberação da abraçadeira de ímã permanente leva apenas cerca de 1 segundo, reduzindo consideravelmente o tempo de fixação. Além disso, a abraçadeira elétrica de ímã permanente não tem elementos de posicionamento e fixação que ocupam espaço como as abraçadeiras tradicionais de máquinas-ferramenta, o que aumenta a faixa de fixação e permite uma melhor utilização da mesa de trabalho e do curso de processamento da máquina-ferramenta CNC.
A força de sucção da braçadeira de ímã permanente é normalmente em torno de 15 a 18 kgf/cm2Por isso, é importante garantir que a força de sucção seja suficiente para suportar a força de corte. A área de adsorção não deve ser inferior a 30 cm2ou seja, a força de fixação não deve ser inferior a 450 kgf.
As fixações de máquinas-ferramenta podem ser categorizadas em oito tipos:
As pinças planas são altamente versáteis e econômicas, o que as torna ideais para a fixação de peças de trabalho quadradas de tamanho pequeno. 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 fixação conveniente, operação rápida e confiável e posicionamento preciso, o que as torna adequadas para uma variedade de peças quadradas, mas não são ideais para a fixação de peças de chapa fina. Nas fresadoras CNC, as pinças planas geralmente são fixadas por meio de parafusos mecânicos, métodos de fixação pneumáticos ou hidráulicos, conforme mostrado na figura. Os tipos comumente usados incluem:
(a) Pinças planas universais fixadas por parafuso;
(b) Pinças planas com medidor senoidal hidráulico;
(c) Pinças planas de precisão pneumática;
(d) Pinças planas de precisão hidráulica.
Para peças de trabalho maiores ou de formato irregular que não podem ser fixadas com pinças planas ou outros grampos, as placas de prensagem podem ser usadas para fixação direta, ou as peças de trabalho podem ser fixadas por meio de furos de processo usando parafusos.
(a) Pinças planas universais fixadas por parafuso;
(b) Pinças planas com medidor senoidal hidráulico;
(c) Pinças planas de precisão pneumática;
(d) Pinças planas de precisão hidráulica.
Ccaracterística:
A fixação e o alinhamento usando placas de prensagem levam uma quantidade significativa de tempo, e a posição e a altura da placa de prensagem devem ser cuidadosamente consideradas na programação da usinagem para evitar interferência com o ferramenta de corte.
O método de penetração de parafusos por meio de furos de processo economiza espaço e é fácil de implementar, mas a posição do furo deve estar alinhada com a posição da ranhura em T na máquina-ferramenta. Caso contrário, a fabricação de uma placa de apoio para a penetração do parafuso se torna uma tarefa complicada.
Esse método é mais apropriado para peças de formato especializado, peças de grande porte e peças que não podem ser fixadas por pinças planas.
Os mandris podem ser categorizados em mandris de duas garras, mandris autocentrantes de três garras, mandris de quatro garras e mandris de seis garras com base no número de garras que possuem.
Os mandris autocentrantes de ação simples de três mandíbulas e os mandris de quatro mandíbulas são amplamente utilizados em fresadoras CNC e centros de usinagem. O mandril autocentrante de três mandíbulas é muito procurado devido à sua centralização automática e aos recursos de fixação convenientes. Como resultado, ao processar peças cilíndricas de pequeno e médio porte em a CNC fresadora ou centro de usinagem, o mandril de ação simples autocentrante de três mandíbulas é frequentemente empregado para fins de fixação.
Os mandris podem ser fixados por meio de vários métodos, incluindo parafuso mecânico, pneumático, hidráulico e outros.
Os recursos de um mandril incluem fixação conveniente e confiável, centralização automática e adequação para peças cilíndricas.
Ccaracterística:
A fixação do mandril é conveniente e confiável, com um alto grau de precisão de posicionamento repetível. Ele é particularmente adequado para a fabricação de eletrodos de matriz.
Características: Fixação fácil e confiável, ampla 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, são equipadas com uma plataforma geral a vácuo para facilitar a instalação das peças de trabalho. Para peças de trabalho com formato regular, como as retangulares, tiras de borracha especiais podem ser inseridas diretamente na ranhura de vedação do dispositivo de fixação. Essas tiras de borracha são fornecidas em seções circulares ocas ou sólidas e devem atender a determinados requisitos de tamanho. Depois que as peças de trabalho são colocadas na superfície, a bomba de vácuo pode ser acionada para fixá-las com segurança no lugar.
No entanto, para peças de trabalho com formato irregular, o uso de tiras de borracha não é adequado. Nesse caso, a massa de borracha, comumente conhecida como putty, deve ser aplicada ao redor das peças para vedação. Esse processo não é apenas demorado e ineficiente, mas também tedioso.
Para superar esse desafio, é possível usar uma plataforma de vácuo de transição especial, que pode ser colocada em cima da plataforma de vácuo geral.
Ao processar peças mecânicas, como estrias, embreagens, engrenagens e outras, em um centro de usinagem, o método da placa divisória é frequentemente usado para dividir igualmente cada slot de dente e produzir peças de alta qualidade. Esse método garante que cada peça seja processada de forma precisa e consistente.
Para lotes pequenos e médios de peças, os acessórios combinados podem ser usados para fixação durante o processamento em um centro de usinagem. No entanto, ao processar grandes quantidades de peças, as fixações especiais ou em grupo são comumente usadas para fixação.
Vale a pena observar que o centro de usinagem é mais adequado para o processamento de peças únicas ou de pequenos lotes e, portanto, o uso de acessórios especiais ou de grupo é menos comum em máquinas-ferramenta CNC.
A Figura 10-8 ilustra um acessório usado para perfuração em uma luva. Apesar da variedade de propósitos, tipos e estruturas, os dispositivos de fixação da máquina-ferramenta são compostos pelos seguintes elementos fundamentais.
a) Diagrama de peças da tampa traseira
b) Drill Jig para perfuração de furos
Esses são vários componentes usados para estabelecer a posição correta da peça de trabalho dentro do dispositivo de 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
Há três formas de pinos de suporte: os de cabeça plana para posicionar superfícies usinadas, os de cabeça esférica para posicionar superfícies brutas em branco e os rosqueados para aumentar o atrito, mas não são adequados para a remoção de cavacos, usados principalmente para o posicionamento lateral. Quando a peça de trabalho é posicionada por uma superfície cilíndrica externa, os blocos em V e as buchas 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 no dispositivo de fixação para fazer um furo radial de 10 mm na tampa traseira são todos elementos de localização, que garantem que a peça de trabalho ocupe a posição correta no dispositivo de fixação.
a) Pino central de localização
b) Pino de localização
Os dispositivos de fixação são usados para manter a posição correta da peça de trabalho no dispositivo de fixação, garantindo que a posição não seja comprometida quando a peça de trabalho for submetida a forças externas (como força de corte, gravidade, inércia) durante o processo de usinagem. Conforme mostrado na Figura 10-8, a arruela aberta no dispositivo de fixação da furadeira é um elemento de fixação que, junto com o parafuso e a porca, forma o dispositivo de fixação.
Eles são usados para determinar a posição correta da ferramenta em relação ao dispositivo de fixação e guiar a ferramenta durante a usinagem. Entre eles, os elementos de ajuste da ferramenta são peças no dispositivo que ajustam a ferramenta, como o bloco de ajuste da ferramenta e o calibrador de folga no dispositivo da fresadora. Os elementos de guia são peças no dispositivo que ajustam a ferramenta e a guiam. A bucha da broca no dispositivo de perfuração mostrado na Figura 10-8 é um elemento de guia.
Essa é a base do dispositivo de fixação da máquina-ferramenta, usada para conectar vários elementos ou dispositivos no dispositivo em um todo e por meio da qual o dispositivo é instalado na máquina-ferramenta. Na Figura 10-8, o corpo de fixação do dispositivo de perfuração conecta todos os elementos do dispositivo em um todo.
São componentes que determinam a posição correta do dispositivo de fixação na máquina-ferramenta, 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 e os dispositivos de ejeção da peça de trabalho (ou dispositivos de limpeza da ferramenta) podem, às vezes, ser equipados no dispositivo de fixação.
O ciclo de processamento em lote é composto de três partes: tempo de espera de processamento, tempo de processamento da peça e tempo de preparação da produção. O tempo de espera do 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 para determinar a eficiência da produção e, portanto, é um alvo importante para melhorar o desempenho da fixação da máquina-ferramenta.
Para aumentar a eficiência da produção durante o processamento em massa, devem ser usados acessórios especiais projetados para posicionamento rápido e fixação (e soltura) rápida. Os três tipos de acessórios de máquinas-ferramenta a seguir são recomendados:
A abraçadeira hidráulica/pneumática é uma abraçadeira especializada que usa pressão de óleo ou pressão de ar como fonte de energia. Esse tipo de fixação usa elementos hidráulicos ou pneumáticos para obter posicionamento, suporte e pressão precisos sobre a peça de trabalho.
Uma das vantagens da fixação hidráulica/pneumática é sua capacidade de determinar com rapidez e precisão a posição da peça de trabalho, da máquina-ferramenta e da ferramenta em relação uma à outra.
O uso de uma fixação hidráulica/pneumática garante o posicionamento preciso da peça de trabalho, levando a uma alta precisão de usinagem. Além disso, o rápido posicionamento e o processo de fixação reduzem significativamente o tempo necessário para fixar e liberar a peça de trabalho.
Esses acessórios também têm a vantagem de um design compacto, recursos de fixação de várias estações, corte pesado de alta velocidade e controle automático. Esses atributos tornam as fixações hidráulicas/pneumáticas particularmente adequadas para uso em máquinas-ferramentas CNC, centros de usinagem e produção flexível linhas, especialmente para processamento em massa.
O dispositivo elétrico de ímã permanente oferece vários benefícios, incluindo fixação rápida, facilidade de fixação em várias estações, capacidade de realizar processamento multifacetado com uma única fixação, fixação estável e confiável, eficiência energética e respeito ao meio ambiente, além de controle automático.
Em comparação com as fixações tradicionais de máquinas-ferramenta, a fixação elétrica de ímã permanente reduz significativamente o tempo de fixação, reduz o número de operações de fixação e aumenta a eficiência da fixação.
Essas vantagens tornam o dispositivo elétrico de ímã permanente adequado para a produção de lotes pequenos e grandes, tornando-o uma opção versátil para várias necessidades de fabricação.
A base de fixação lisa não é comumente usada na China, mas é amplamente utilizada em países industrializados como a Europa e os Estados Unidos. Esse tipo de luminária é feito de um branco fino da base do dispositivo de fixação que foi submetida ao processamento de acabamento.
A parte de conexão de posicionamento entre os componentes, a máquina-ferramenta e a superfície de posicionamento das peças no dispositivo de fixação já foram concluídas e finalizadas. Isso resulta em uma base de fixação lisa e polida que está pronta para uso.
Os usuários têm a capacidade de fabricar acessórios personalizados para atender às suas necessidades específicas. A superfície lisa da base de fixação permite um ciclo mais curto para a fabricação dessas fixações especiais e reduz o tempo de preparação da produção. Isso, 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 acessório profissional pode ser reduzido com o uso de uma base de acessório lisa.
Portanto, esse tipo de base de fixação é particularmente adequado para produção em larga escala com cronogramas e prazos apertados.
A experiência demonstrou que, para aumentar a eficiência das máquinas-ferramentas CNC, não basta simplesmente escolher as máquinas-ferramentas e os dispositivos corretos, mas também é importante utilizá-los de forma eficaz. Aqui estão três métodos comuns para conseguir isso:
O método de múltiplas estações baseia-se na ideia de reduzir o tempo de fixação da unidade e aumentar o tempo efetivo de fixação. tempo de corte da ferramenta, fixando várias peças de trabalho de uma só vez.
Um dispositivo de fixação de várias estações é um dispositivo com várias posições de posicionamento e fixação. Com o avanço das máquinas-ferramentas CNC e a demanda por maior eficiência de produção, o uso de dispositivos de fixação de múltiplas estações tornou-se mais difundido.
No projeto de abraçadeiras hidráulicas/pneumáticas, abraçadeiras combinadas, abraçadeiras com ímãs eletropermanentes e abraçadeiras planas combinadas de precisão, a inclusão de um projeto de várias estações está se tornando mais comum. Esse design permite maior eficiência e produtividade nos processos de produção em massa.
Um método para obter a fixação de várias estações é colocar várias pinças em uma única bancada de trabalho. Os acessórios usados nessa abordagem devem ser projetados com padronização e precisão em mente para garantir que atendam aos requisitos de processamento em uma máquina CNC.
Esse método de fixação em grupo maximiza a faixa de deslocamento da máquina-ferramenta CNC, resultando em um desgaste equilibrado de seus componentes de transmissão. Além disso, os acessórios podem ser usados separadamente para fixar várias peças ou juntos para fixar peças maiores, proporcionando versatilidade e aumentando a eficiência da produção para atender às diversas necessidades de vários processos de produção.
O método de troca rápida local envolve a alteração rápida da função ou do modo do dispositivo de fixação por meio da substituição rápida de peças do dispositivo, 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 mandíbula plana combinados de troca rápida podem mudar rapidamente sua função de fixação substituindo as mandíbulas, por exemplo, da fixação de materiais quadrados para a fixação de materiais em barra. Da mesma forma, o modo de fixação pode ser alterado rapidamente com a substituição do elemento de fixação, por exemplo, de manual para fixação hidráulica.
O método de troca rápida local reduz significativamente o tempo necessário para a substituição e o ajuste do dispositivo e é especialmente vantajoso para a produção de pequenos lotes.
Os acessórios são um componente essencial de um centro de usinagem CNC. Todo centro de usinagem CNC requer o uso de dispositivos de fixação, que variam de acordo com o produto que está sendo processado. No entanto, apesar das diferenças nos acessórios usados, os requisitos para acessórios em centros de usinagem CNC são semelhantes, com algumas variações para acessórios usados em peças especiais.
Quais são os requisitos de um centro de usinagem CNC para acessórios?
É de conhecimento geral que os centros de usinagem CNC possuem uma precisão excepcional e são comumente usados para processar peças ou moldes que exigem alta precisão.
Como resultado, os centros de usinagem CNC têm requisitos rigorosos para a precisão dos dispositivos de posicionamento de fixação e para a precisão da indexação e do posicionamento.
Para atender às necessidades de acessórios de usinagem de alta velocidade em centros de usinagem CNC, hidráulico e pneumático As forças de travamento rápido são frequentemente selecionadas, especialmente para travar peças de trabalho durante tempos de processamento prolongados.
Normalmente, o sistema de fixação hidráulica é equipado com um reservatório, que compensa o vazamento interno e evita que as peças de trabalho se soltem no dispositivo de fixação.
O centro de usinagem CNC processa a peça de trabalho por meio do contato entre a ferramenta e a peça de trabalho, e a peça de trabalho deve ser fixada com segurança pelo dispositivo de fixação para proporcionar um amplo espaço operacional para a ferramenta de movimento rápido e trocas rápidas de ferramenta.
Para peças de trabalho com usinagem complexa e várias trocas de ferramentas, a estrutura do dispositivo deve ser simples, fácil de usar e aberta para facilitar a entrada e a saída da ferramenta e evitar colisões entre a ferramenta e a peça de trabalho durante os movimentos de usinagem.
É bem sabido que o centro de usinagem CNC experimenta mobilidade e multideformação durante a usinagem, portanto, é essencial que o dispositivo de fixação seja altamente adaptável a diferentes peças de trabalho e requisitos de fixação.
Como fundador do MachineMFG, dediquei mais de uma década de minha carreira ao setor de metalurgia. Minha vasta experiência permitiu que eu me tornasse um especialista nas áreas de fabricação de chapas metálicas, usinagem, engenharia mecânica e máquinas-ferramentas para metais. Estou sempre pensando, lendo e escrevendo sobre esses assuntos, esforçando-me constantemente para permanecer na vanguarda do meu campo. Permita que meu conhecimento e experiência sejam um trunfo para sua empresa.
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