Como Melhorar a Precisão da Máquina CNC

Uma das tarefas mais importantes na usinagem é garantir que sua nova máquina-ferramenta CNC seja precisa e precisa. Mas como você escolhe a ferramenta certa para sua fábrica, dado o número espantoso de opções, configurações e preços disponíveis?

Neste artigo, vamos guiá-lo através do processo passo a passo necessário para otimizar a precisão, repetibilidade e tolerâncias de sua máquina CNC quando você adquire uma nova máquina-ferramenta.

Tempo para investir em uma nova máquina-ferramenta CNC

Imagine que você tem uma nova oportunidade ou tarefa de fabricação à sua disposição. Você verifica o desenho do engenheiro para entender o que precisa ser feito e começa a planejar a sequência e o processo para usinar uma peça específica.

Você examina suas máquinas existentes e verifica a proficiência de seus operadores de máquina para ver se eles podem fabricar esta peça.

Infelizmente, suas máquinas-ferramenta CNC atuais não têm as tolerâncias exigidas para fazer a peça. Eles podem ter uma especificação inferior ou são muito antigos para atender a essa nova necessidade.

Quando isso acontecer, você pode querer começar a investir em uma tecnologia mais nova e moderna.

Uma história de fornecedores de máquinas-ferramenta CNC

Neste ponto, você precisa pesar o custo de fabricação de cada peça em relação ao custo de aquisição de novas máquinas CNC.

Você se lembra do que costumava gastar com suas máquinas atuais e define um orçamento o mais baixo possível para maximizar seus lucros.

10 anos atrás, você gastaria US $ 80.000-100.000 para o seu Centro de Usinagem Vertical. OK, você decidiu definir seu orçamento para uma nova máquina CNC em US $ 75.000. Vamos ver o que está disponível no mercado.

Com o passar das semanas, você entra em contato com vários vendedores de máquinas-ferramenta. Eles atendem a você com entusiasmo, oferecendo uma variedade de máquinas CNC para atender ao seu orçamento definido.

Alguns têm preços mais baixos. Outros um pouco mais altos. Ainda outros podem ser mais caros.

Todas as promessas feitas por esses vendedores dependem do fato de suas máquinas serem mais novas e melhores do que as atuais. No entanto, nenhum desses fornecedores considera os detalhes e tolerâncias estreitas da peça usinada.

Um dia, entretanto, um determinado vendedor visita você. Depois que você o informa sobre sua necessidade específica - enquanto mostra o desenho de seu novo trabalho - ele dá uma olhada de perto e o estuda por um tempo.

Comentando que tal peça usinada pode ser "difícil de segurar", ele então sugeriu que você precisaria de máquinas com bons porta-ferramentas e ferramentas de corte .

Ele também destacou que controle de temperatura é a chave - em particular, a temperatura de sua oficina e máquinas em geral. Ele acrescenta ainda que sua nova máquina CNC precisará de escalas lineares de vidro, ferramentas de medição a laser e uma sonda de toque para medir a peça usinada e fazer ajustes automáticos .

O vendedor explica que sua máquina CNC é melhor do que suas unidades atuais e seus concorrentes. Depois que você perguntar a ele o preço estimado, ele o cotará - USD 150.000-200.000 - sujeito às suas especificações finais.

Isso é chocantemente maior do que o seu orçamento definido! Você pode até imaginar que o vendedor estava tentando tosquiá-lo.

No entanto, você também começa a pensar sobre o que ele explicou e percebeu que fazia sentido. Afinal, os outros fornecedores nunca falaram sobre esses fatores. Eles se preocuparam apenas com o seu eixo XYZ, preço e estoques disponíveis de suas máquinas, oferecendo descontos adicionais se necessário.

Você entra em contato com outro fornecedor de uma marca bem conhecida no mercado.

Durante sua visita ele mencionou e repetiu a maioria dos pontos do 2º representante de vendas. Ele explicou ainda que sua máquina-ferramenta utiliza o sistema Linear Drive, considerado o melhor do mercado.
O preço da sua máquina CNC? A chocante US $ 280.000-310.000 - isto é ainda mais alto do que o segundo fornecedor, embora o tamanho da máquina, a velocidade do fuso e os controles CNC sejam semelhantes.

Agora, em quem você deve acreditar?

Compreendendo os Padrões e Precisão de Usinagem CNC

O que acabamos de descrever acontece todos os dias em todo o mundo. Existem muitas categorias, padrões de qualidade e níveis diferentes de máquinas-ferramenta CNC - você precisa conhecer as diferenças para fazer a escolha certa.

Embora os fornecedores de máquinas-ferramenta possam prometer tolerâncias de +/- 1,5 mícron ou menos, observe que fornecedores de locais ou países diferentes podem adotar padrões diferentes.

Por exemplo, há uma grande diferença entre um padrão JIS (usado principalmente por máquinas CNC produzidas no Japão) e um padrão VDI (usado por fabricantes europeus de renome, bem como usado pela Hwacheon Machine Tool na Coréia do Sul).

Esses padrões já são usados ​​há mais de 30 anos para medir e comparar os níveis de precisão das ferramentas de máquinas, especialmente na Ásia-Pacífico.

Para entender as diferenças - e a importância dessas diferenças - é necessário aprender e compreender o processo que o fabricante da máquina-ferramenta CNC usa ao medir suas máquinas CNC após a montagem final.

O papel das “máquinas-mãe” nas máquinas-ferramentas CNC

Todos os fabricantes de máquinas-ferramenta de renome que oferecem máquinas CNC de alta qualidade usam uma “máquina-mãe” para fazer suas próprias peças essenciais. Essas são máquinas que podem atingir as tolerâncias mais altas - geralmente dentro de alguns mícrons. Os custos dessas máquinas costumam ser muito altos e podem chegar a milhões de dólares.

Se um usuário final receber uma cotação / oferta para um Centro de Usinagem Vertical padrão básico de US $ 70.000-100.000 (X =1000 com fuso de 10-12.000 rpm), e uma promessa do fornecedor de que esta máquina pode atingir o mesmo ou até mesmo “em papel ”melhor precisão do que uma cara“ Máquina Mãe ”, ele precisa ser extremamente cético!

Essas afirmações são boas demais para ser verdade.

Como os sistemas de acionamento, guias e fusos de esferas afetam a precisão

E os sistemas de acionamento linear? Eles são realmente necessários?

Esses sistemas foram projetados há muito tempo para ajudar as máquinas-ferramentas a atingir velocidades mais rápidas. A Hwacheon Machine Tools teve nossa própria experiência quando projetamos e construímos um Centro de Usinagem Horizontal há mais de 18 anos.

Hoje, a demanda por sistemas de acionamento linear ainda está presente. No entanto, as máquinas CNC padrão muitas vezes omitem esses sistemas devido aos seus custos mais elevados e maior complexidade.

Um sistema de acionamento linear pode ajudá-lo a obter boas tolerâncias e precisão. No entanto, máquinas modernas com fusos de esferas e guias de roletes lineares de boa qualidade - ou guias de caixa sólida (endurecidas, retificadas e raspadas à mão até a perfeição) - podem oferecer melhores resultados em precisão e estabilidade de longo prazo.

Assim, um centro de usinagem CNC com fusos de esferas de alta qualidade em todos os eixos, bem como guias sólidas raspadas à mão, podem atingir a mesma precisão ou uma precisão semelhante a uma versão de acionamento linear.

Fatores que afetam as tolerâncias da máquina CNC

Alcançar tolerâncias em uma peça em uma faixa de menos de dez (10) mícrons é realmente um desafio. Para fazer isso, considere os seguintes fatores que influenciam as tolerâncias de sua máquina-ferramenta:

• Temperatura da sala / oficina
• Temperatura flutuante e variável da sala / oficina
• Tiragem de ar criada por portas, portões, sistemas de ar condicionado que podem perturbar a temperatura estável em sua oficina
• Observe que a temperatura da sua máquina mudará desde o início da manhã (quando o seu operador começa) para a hora do almoço e do intervalo para a noite
• Fuso funcionando em alta velocidade por tempo prolongado (observe o sistema de resfriamento do alojamento do fuso, nariz e rolamentos)
• Material usado para construir sua máquina (qualidade do material de fundição)
• Design da sua máquina (o calor é distribuído igualmente no corpo e nas peças da máquina?)
• Calibração de sua máquina antes de começar a trabalhar
• Manutenção regular
• E muitos outros pontos

Para garantir que o desempenho da sua máquina-ferramenta não seja comprometido, a Hwacheon usa guias de rolos lineares feitas por uma empresa de renome na Alemanha em todas as nossas máquinas CNC. Isso inclui a linha de centros de usinagem Hwacheon VESTA. O tamanho e o número de blocos / sapatas usados ​​em cada trilho variam, dependendo do tamanho e da finalidade de cada máquina.

Os preços das formas de guia de rolo linear podem variar amplamente, dependendo da marca, tipo, tamanho, grau de qualidade e país de origem.

Observação:esses fatores geralmente podem ser tratados ou gerenciados diretamente pelos usuários da máquina

Fatores que afetam as tolerâncias das peças da máquina CNC

Além de sua máquina, considere também estes fatores que afetam as tolerâncias de sua peça usinada:

• O material de sua parte
• Fixação da peça (trabalho com tolerância de mícron requer fixação de mícron)
• Usinagem em 2-3 eixos ou mesmo em até 5 eixos (com mais eixos usados, sua máquina pode permitir mais tolerâncias)
• Forma da peça - redonda, quadrada, retangular ou outras formas
• Calor durante a usinagem - certifique-se de usar refrigerante suficiente durante o corte
• A remoção excessiva de material de uma vez só vai estressar você. Portanto, você deve liberar esse estresse antes de continuar seu bom trabalho de acabamento.
• Resolução do sistema de medição de suas máquinas CNC)
  • a) Codificador
  • b) Sistema de medição direta (quanto mais preciso - melhor para obter maior precisão)
• Suas ferramentas (ferramentas de qualidade fornecem trabalho de qualidade)
• Qualidade e padrão do suporte da ferramenta
• Método e abordagem de corte, bem como programa CNC
• E muitos outros pontos

Observação:esses fatores geralmente podem ser tratados ou gerenciados diretamente pelos usuários da máquina

Construção da máquina, fundição e outros fatores que afetam a precisão da máquina CNC

Além do acima, você também precisa considerar outros fatores relativos à própria máquina-ferramenta CNC. Para uma empresa como a Hwacheon Machine Tools, iremos garantir que os seguintes fatores sejam atendidos:

• Fabricado com a melhor qualidade de fundição (fundido em sua própria fundição)
• Projetado na estrutura do tipo ponte para obter a mais alta precisão desde o básico
• Caminho de guia de rolos de qualidade alemã - os melhores fusos de esferas em qualidade, padrão e graduação, oferecendo um passo mais estreito e maior do que o diâmetro normal (opcionalmente, também resfriado por líquido).
• Escalas lineares de vidro com a resolução mais alta em todos os eixos
• Corpo inteiro da máquina envolto em espuma de temperatura especial para distribuir uniformemente a variação de temperatura
• Sensores de temperatura na base da máquina, estrutura e alojamento do fuso para reagir e compensar quaisquer mudanças de temperatura com rapidez e precisão
• Transportador de dois chips funcionando em tampas isoladas e destacáveis ​​separadas - elas são montadas em almofadas de absorção de vibração para evitar a transferência de calor e vibração para o corpo da máquina
• Cabos e tubos montados e ajustados com cuidado extra dentro da estrutura mecânica das máquinas para evitar vibrações
• Tanque de refrigerante posicionado na parte traseira da máquina para evitar que o calor do refrigerante afete a base da máquina (além de fácil de limpar e manter)
• Fuso de motor embutido direto disponível de 20-32-45.000 rpm, com BBT 40 / HSK-A63 a HSK-E40 e HSK-E32
• Sistema de refrigeração do eixo com sistema de refrigeração e filtragem de alta qualidade
• Alojamento do eixo e ponta seccionada em pequena parte para resfriamento eficaz e igual. Isso evita que o óleo escorra de cima para baixo, visto na maioria das outras máquinas.
• Rolamentos injetados diretamente com óleo novo com temperatura controlada - isso garante que os rolamentos não funcionem continuamente com óleo quente.
• Software de automação padrão carregado na máquina. Para Hwacheon, inclui o seguinte:
  • a) HSDC - Sistema de controle de deslocamento do fuso Hwacheon
  • b) HTDC - Sistema de controle de deslocamento térmico Hwacheon
  • c) HFDC - Sistema de controle de deslocamento da estrutura Hwacheon
• Sistema de controle CNC e pacote de motor / amplificador comprovado em todos os mercados e indústrias em todo o mundo

Observação:esses fatores devem ser gerenciados pelos fabricantes de máquinas-ferramenta.

Voltar para nosso cliente de máquina-ferramenta…

Voltemos agora ao nosso cliente. Ele tem um novo pedido de usinagem para pegar, mas percebe, com as máquinas disponíveis no momento, que não pode atender aos requisitos.

Ele deve gastar o mais baixo possível ou investir na máquina-ferramenta CNC de última geração disponível no mercado?

A resposta com certeza está em algum lugar no meio.

A verdade é que alcançar maior precisão e padrões de usinagem exige um investimento maior em sua máquina-ferramenta CNC.

No entanto, mesmo a melhor e mais sofisticada máquina-ferramenta CNC não pode fornecer os resultados desejados se as circunstâncias ao seu redor não corresponderem à sua implantação - ou se essa máquina-ferramenta de ponta for operada como uma máquina padrão básica!

Arredores e ambiente de oficina

O entorno e o ambiente de sua oficina devem atender à máquina em questão.

Certifique-se de que está limpo, sem vibrações na sua loja e com temperatura controlada.

O operador de sua máquina CNC precisará entender os requisitos básicos e os cuidados necessários para atingir tolerâncias restritas na fabricação de sua peça. Não fazer isso resultará em seu novo investimento não entregando o que é necessário. Você pode usar a lista de verificação que fornecemos como um guia.

Porta-ferramentas de qualidade

Você também precisa entender que reutilizar os porta-ferramentas antigos executados em outras máquinas pode custar um centavo, mas pode ser uma tolice. Fazer isso pode arruinar suas novas máquinas e reduzir sua longevidade - da mesma forma que você não comprará um carro novo e usará os pneus do seu antigo!

Portanto, seu equipamento de fixação precisa ser selecionado de acordo para fornecer a melhor e mais precisa fixação e repetibilidade.

Conclusão

Uma máquina CNC produzida em massa sempre fornecerá resultados médios. É para isso que foram feitos.

Uma máquina-ferramenta projetada internamente e feita com cuidado atenderá até mesmo as mais altas demandas - naturalmente, isso terá um certo custo.

Na engenharia não existem atalhos. Embora todos gostariam de investir barato para obter os maiores lucros, fazê-lo sem as ferramentas e equipamentos certos não é apenas difícil, mas muitas vezes impossível.

Se todos os pontos forem cuidados e considerados, um Centro de Usinagem Vertical CNC de 3 eixos com curso X de 1m e curso Y de 600mm que está bem equipado e especificado para atingir tolerâncias mais estreitas, bem como bom desempenho (e seu necessidades) pode vir a uma faixa de preço de US $ 180.000 a US $ 200.000.

Essa ferramenta certamente fornecerá a qualidade e as tolerâncias necessárias dentro de dez (10) mícrons e menos.

Máquinas-ferramentas Hwacheon - sua escolha para alta precisão de máquina CNC

A Hwacheon na Coréia do Sul é conhecida há mais de 74 anos como a fabricante líder de máquinas-ferramenta. Nossa empresa é particularmente forte na qualidade de Mold &Die, bem como nas indústrias de fabricação de peças de precisão.

Para atender às suas necessidades na fabricação de uma nova peça, como a situação que pintamos acima, você deve considerar o SIRIUS UM + ou SIRIUS UL + da Hwacheon. Essas novas e aprimoradas máquinas-ferramenta CNC baseiam-se na linha SIRIUS de alta qualidade e são consideradas as melhores do mercado a preços muito competitivos.