Um carro de corrida em um mundo de trailers

Por que construir máquinas para velocidade e eficiência significa fazer as coisas de forma diferente.

Já ouvi centenas de vezes. Em feiras, durante demonstrações, em fóruns online, nas redes sociais… Geralmente é assim:

A pessoa pergunta:“Quanto pesa esta máquina?”

Eu respondo:“Este DATRON pesa (____) mil libras”

A pessoa responde:“É isso?! Minha (marca CNC aqui) pesa o dobro!” Ou algo nesse sentido.

Honestamente, não é uma pergunta injusta de se fazer. Um dos princípios predominantes de uma máquina CNC precisa é ter muita massa na montagem. O raciocínio por trás disso é bastante simples – quanto mais pesada a máquina, mais estável ela é. Além disso, a massa adicional serve para absorver qualquer vibração criada pela fresagem. Por isso não é incomum ver grandes máquinas CNC com armação de ferro fundido, com peso tão imenso que é necessário fazer uma fundação especial apenas para suportar o peso.

Muita atenção também é dada ao fato de que as máquinas DATRON são máquinas estilo pórtico/ponte, em oposição ao estilo típico “estrutura C” tão comumente usado em Centros de Usinagem Vertical (VMC). Isso faz comparações com roteadores CNC, que normalmente são máquinas leves e um tanto frágeis, construídas para usinagem básica de madeira e materiais macios. Então, como uma máquina semelhante a um roteador pode se comparar à concorrência? A resposta é simples:um DATRON é projetado com um propósito.

Confuso? Por favor permita-me explicar. Seu VMC típico é projetado para fazer um pouco de tudo, desde o corte de pequenas peças plásticas até o fresamento de ligas aeroespaciais como o Inconel, até a usinagem de grandes moldes feitos de aço ferramenta. Embora isso seja ótimo em termos de ampla capacidade, não é muito eficiente. Uma máquina-ferramenta que pode cortar tudo, pequeno ou grande, macio ou duro, geralmente não será a melhor em nada. É aí que o DATRON é diferente:projetamos máquinas destinadas a fabricar peças DATRON (para exemplos de boas peças DATRON, confira nossa página de aplicações de fresagem CNC).

É sobre ter as ferramentas certas para o trabalho. Eu sempre gosto de fazer analogias para entender esse ponto:se você é um neurocirurgião, precisa de um bisturi, não de um facão. Um carpinteiro precisa de um martelo, não de uma marreta. Se você é um piloto de corrida, precisa de um Porsche, não de um Peterbilt. Esse último é o meu favorito, pessoalmente. Um semi-caminhão é fantástico para transportar cargas pesadas, mas miserável ao lidar com curvas fechadas. Se você tiver as peças certas, usar um VMC normal em vez de um DATRON é como dirigir um caminhão de reboque em uma pista de corrida:você pode terminar a corrida, mas não está levando para casa o ouro.

Então, vamos detalhar o que faz do DATRON um carro de corrida no mundo CNC.

É tão pesado quanto precisa ser

Em primeiro lugar – vale a pena afirmar que um DATRON não é uma máquina leve, apenas não é tão pesada quanto uma máquina comparável do seu fabricante VMC típico. Por exemplo, apesar de seu tamanho pequeno, um neo pesa mais de 1.500 libras. Um M8Cube pesa cerca de 3.000 libras, um MLCube pesa quase 3 toneladas e um MXCube pesa tanto quanto os dois combinados. Poucos podem argumentar que uma máquina de 4 toneladas é “leve”. A maior parte do peso da máquina está na fundição primária. Para a série Cube, essa é a mesa da máquina, enquanto na neo, é o portal. Suporte que é uma estrutura de aço rígida de alta resistência.

Nos Cubes, o pórtico é projetado criticamente para ser o mais leve possível, mantendo alta rigidez de torção e rigidez. Essa ênfase em manter os componentes tão pesados ​​quanto necessário compensa muito quando chega a hora de usinar.

Poucos colocam isso melhor do que Tim Paul, gerente de produto do Fusion 360 CAM da Autodesk (@oneeartim no Instagram),

Graças ao peso e rigidez dos componentes, um DATRON possui excelentes capacidades de aceleração que muitas vezes superam a concorrência. Embora não seja impossível para um VMC grande e pesado atingir velocidades semelhantes, ele requer motores muito maiores, manutenção mais frequente e quantidades muito maiores de energia elétrica. No final, um DATRON é projetado em torno do tipo de peças que ele moe melhor e, portanto, não precisa ser tão amplamente construído.

É feito com os materiais certos

Outra importante decisão de projeto que ajuda a tornar nossas máquinas o mais rígidas possível é o uso de concreto polimérico para a fundição da mesa/portal. Na indústria de VMC, o uso de ferro fundido para o material da estrutura é comum. Afinal, faz sentido, já que o ferro fundido é pesado e relativamente estável termicamente. No entanto, o ferro fundido tem um pouco de desvantagem quando se trata de amortecimento de vibração. O amortecimento de vibração é essencialmente a capacidade dos materiais de absorver energia de vibração em vez de transferir a oscilação por toda a estrutura. O concreto polímero (às vezes chamado de granito epóxi) é muito melhor na absorção de vibração do que o ferro fundido ou outros materiais de base comuns.

Uma boa analogia para isso é pensar em um prato em uma bateria. A razão pela qual é feito de ligas de bronze é por causa de sua baixa capacidade de absorver vibrações - assim, eles ressoam quando você os atinge. Em uma bateria, isso é ótimo, mas em uma máquina CNC, é terrível. A vibração excessiva pode levar a um acabamento superficial ruim, imprecisão da peça e diminuição da vida útil dos componentes da máquina. Para superar esse problema em um VMC tradicional usando uma estrutura de ferro fundido, você deve contar com a adição de mais massa para neutralizar a vibração. No entanto, com o DATRON, a estrutura do núcleo é reforçada com concreto polimérico – adicionando peso considerável ao mesmo tempo que possui propriedades superiores de amortecimento de vibrações.

Usando estratégias de usinagem de alta velocidade

Uma das razões importantes pelas quais um DATRON pode ser construído dessa maneira se resume a como você o usa. Em uma máquina tradicional, fusos de baixa rotação e alto torque são comuns, e as imensas forças de corte criadas exigem uma máquina robusta para lidar com a vibração e as tensões. O DATRON é inerentemente diferente desde o início – uma vez que as máquinas estão focadas em peças e materiais específicos, a escolha do fuso pode ser adaptada de maneira muito mais adequada, e isso muda tudo.

O fuso DATRON mais lento tem uma velocidade máxima de 30.000 RPM, com outros chegando a 60.000 RPM. O raciocínio por trás disso é claro – foco em pequenas ferramentas de corte. Como as ferramentas nunca excedem 1 polegada de diâmetro, a necessidade de baixa velocidade e alto torque simplesmente não é necessária. Quanto menor for uma ferramenta de corte, mais rápido você precisará girá-la para ser eficiente. Este é outro lugar onde um DATRON fará avanços consideráveis ​​em relação a um VMC tradicional:quando as ferramentas estão abaixo de 1/4”, a eficiência começa a diminuir rapidamente. É também por isso que a DATRON desenvolve nossa própria linha de ferramentas de corte – para ser ainda mais eficiente e produtiva com um fuso de alta velocidade.

Juntamente com a eficiência usando pequenas ferramentas, um DATRON pode alavancar sua aceleração rápida para utilizar estratégias de usinagem de alta velocidade (HSM) que se tornaram bastante populares com o software CAM moderno (por exemplo – Dynamic Motion da MasterCAM, Adaptive Milling da Autodesk). Essas estratégias de fresamento fazem um ótimo trabalho na redução das forças de corte geradas pelo fresamento de bolsões (especialmente em cantos apertados), o que pode ser especialmente útil para manter a vida útil da ferramenta para fresas pequenas. Todas as máquinas podem se beneficiar dessas estratégias, mas os benefícios são ainda maiores em uma máquina construída especificamente para usinagem de alta velocidade.

Então, para encurtar a história, existem muitos VMCs típicos no mercado, mas um DATRON não é um deles. Isso é muito intencional, pois os projetamos a partir de seu conceito inicial para um escopo de trabalho restrito, para que possam realmente se destacar nas aplicações certas. Como eu disse, é como ter um carro de corrida em um mundo de semi-caminhões. Você está pronto para correr?