Corte com usinagem do eixo Y

Uma das megatendências de fabricação das últimas décadas é simplificar e minimizar o número de setups de usinagem necessários para produzir um componente específico. Os mercados exigem prazos de entrega mais curtos e estoques reduzidos, e isso cria um incentivo claro para OEMs e talvez ainda mais para seus fornecedores procurarem maneiras de otimizar ao máximo a produção de componentes.

A rentabilidade de uma determinada peça pode até depender da capacidade de combinar vários setups em uma única máquina.

Um aspecto da tendência de configuração única é adicionar "ferramentas vivas" ou ferramentas rotativas aos centros de torneamento. Para conseguir isso, as máquinas de torno-fresadoras de eixo Y foram introduzidas no final da década de 1990. Os primeiros tipos simples de ferramentas motorizadas em centros de torneamento tinham uma limitação significativa. Como os cortadores rotativos eram na maioria dos projetos de máquinas simplesmente adicionados à torre, eles só podiam ser acionados nos mesmos dois eixos de movimento que as ferramentas de torneamento, em outras palavras, nos eixos X e Z. Para melhorar o alcance, um conjunto extra de maneiras foi adicionado para mover a ferramenta motorizada pela face do fuso. Isso foi realizado montando as ferramentas vivas nas laterais do revólver ou em sua face, instalando as vias do eixo Y em uma cama inclinada ou usando um cabeçote de fresagem independente. Tanto os fabricantes de máquinas-ferramenta quanto os fabricantes logo reconheceram os benefícios dessa abordagem. Agora, cerca de duas décadas depois, o eixo Y tornou-se um recurso padrão em quase todas as máquinas multitarefas e opcional em muitos novos centros de torneamento.

Adicionar o eixo Y em um centro de torneamento fornece uma angularidade de 90 graus entre os três eixos lineares, de maneira muito semelhante a um centro de usinagem de 3 eixos.

Desafios em operações de desligamento

O corte é uma etapa crucial em qualquer processo de torneamento em que seja necessário. Ela ocupa apenas uma pequena porcentagem do tempo total de corte, mas geralmente é a última operação antes da conclusão da peça. Uma quebra da ferramenta de corte pode facilmente resultar em paralisação da máquina e problemas de qualidade e, no pior cenário, a peça de trabalho pode ter que ser descartada e todo o valor agregado durante os estágios anteriores do trabalho é perdido. O custo do material é outro fator importante. Particularmente ao trabalhar com materiais caros, como superligas resistentes ao calor (HRSA), há um forte incentivo para usar as pastilhas mais estreitas possíveis.

Esses fatores resultam em dois requisitos diametralmente opostos para ferramentas de corte:Elas devem ser tão estreitas e esguias quanto possível para minimizar a perda de material e otimizar o alcance da ferramenta para diâmetros de trabalho máximos. No entanto, as ferramentas delgadas sofrem facilmente de baixa estabilidade e, consequentemente, de vibrações e ruídos. O acabamento da superfície e as tolerâncias dimensionais prejudicadas por trepidação são geralmente riscos inaceitáveis ​​nas operações de corte. Embora o eixo Y tenha ampliado substancialmente as possibilidades de uso de ferramentas rotativas em máquinas multitarefas e centros de torneamento, agora essa capacidade inspirou uma grande inovação em uma das missões originais desses tipos de máquinas-ferramenta:corte no eixo Y.

Essa nova ferramenta e método de corte oferecem melhorias significativas de produtividade e segurança de processo em potencialmente qualquer operação de corte. A inovação da Sandvik Coromant, corte no eixo Y, é baseada em um princípio extremamente simples. Enquanto as ferramentas de corte convencionais se alinham com o eixo X da máquina-ferramenta, a ferramenta do eixo Y simplesmente foi girada 90° no sentido anti-horário para alinhar com o eixo Y. Na configuração de ferramenta de corte convencional, a lâmina de corte e o suporte relativamente longos e finos são alimentados em um ângulo de 90° na peça rotativa e a maior força de corte é gerada pela velocidade de corte e o restante pelo movimento de alimentação.

Benefícios do corte no eixo Y

Girando o tip seat 90 graus e utilizando o eixo Y, a ferramenta pode cortar seu caminho na peça de trabalho essencialmente com sua extremidade frontal, que quase alinha o vetor de força de corte resultante com o eixo longitudinal da lâmina. A distribuição de forças mais favorável elimina as tensões críticas típicas das lâminas convencionais e aumenta a rigidez à flexão a uma profundidade de corte máxima (CDX) de 60 mm (2,36 polegadas) em mais de seis vezes . Ou, inversamente, a suscetibilidade a deformações plásticas e instabilidade é tão baixa quanto um sexto no projeto do eixo Y em comparação com as deformações típicas das lâminas de corte convencionais. O aumento de mais de 500% na rigidez da lâmina permite taxas de avanço substancialmente mais altas e balanços mais longos sem perda de estabilidade, o que consequentemente melhora a produtividade da ferramenta em igual medida. A recomendação geral para corte de barras é minimizar o balanço (OH) ou, em um OH longo, usar uma geometria de corte leve ou reduzir o avanço. Um valor limite comum para avanço reduzido é um OH superior a 1,5 vezes a altura da lâmina. Com as ferramentas do eixo Y, balanços mais longos podem ser alcançados sem se acomodar para taxas de avanço, geometrias de corte ou dimensões da ferramenta abaixo do ideal.

Graças ao aumento da rigidez e, consequentemente, à redução da flexão, as ferramentas do eixo Y podem eliminar a necessidade de configurações sobre o centro e evitar as desvantagens relacionadas, como quebras prematuras da pastilha ao empurrar através do centro e desgaste de flanco rápido. Outros benefícios incluem níveis de ruído mais baixos, melhor acabamento superficial e um processo mais confiável, bem como a capacidade de cortar diâmetros maiores do que o atualmente possível.

Aspectos específicos da máquina do corte no eixo Y

Centros de torneamento: Geralmente usado para produção em massa a partir de barras, normalmente com 65 mm (2,56 polegadas) de diâmetro. Nesse tipo de usinagem, os maiores benefícios do corte no eixo Y são a melhoria da produtividade e da qualidade da superfície. As oportunidades de otimização de qualidade também podem ser interessantes, já que o corte normalmente é o último estágio de um componente. Uma oportunidade adicional é melhorar a economia de usinagem reduzindo a largura de partição.

Máquinas multitarefas: As lâminas de corte do eixo Y oferecem principalmente maior acessibilidade e capacidade para diâmetros maiores. Um pré-teste confirmou um aumento de 50% na saliência ao cortar uma barra convencional de 120 mm de diâmetro na capacidade máxima de avanço da pastilha. Um aumento de produtividade de 300% foi alcançado sem complicações de segurança do processo. Em um caso de teste de cliente, o corte do eixo Y substituiu com sucesso a serra de fita por uma barra Inconel de 180 mm de diâmetro, resultando em uma melhoria significativa da produtividade graças a tempos de usinagem drasticamente mais curtos.

Máquinas de cama inclinada: Normalmente, o eixo X cria uma "subida" inclinada em direção à frente da máquina, com fusos em uma ou ambas as extremidades laterais da base inclinada, e o deslocamento do eixo X geralmente é substancialmente maior do que o deslocamento do eixo Y. As limitações de espaço de trabalho resultantes devem ser consideradas ao considerar a usabilidade do corte do eixo Y para um componente específico. Em uma máquina multitarefa, que essencialmente pode ser caracterizada como um centro de usinagem com opção de torneamento, conjuntos de ferramentas típicos, como Coromant Capto® C6 ou adaptador de lâmina HSK63T, geralmente são relativamente longos para permitir alcance suficiente entre o mandril principal e o submandril. Por causa disso, a configuração total é fraca na direção X em comparação com a carga do eixo Y, onde a força de corte é direcionada para o conjunto da ferramenta e para o fuso da máquina. Os conjuntos típicos de ferramentas do eixo Y, geralmente baseados em um adaptador VDI ou um adaptador de lâmina aparafusada para a unidade de fixação adaptada à máquina (MACU), são longos e finos para alcançar entre o mandril principal e o secundário e permitem cortes próximos a mandril.

Primeiros passos

Um investimento em cortes no eixo Y é antes de tudo uma mudança na abordagem das operações de corte e nas formas de trabalho relacionadas. Ele oferece uma maneira de utilizar mais plenamente os recursos de máquinas já equipadas com um eixo Y. Alternativamente, é uma opção que pode aumentar substancialmente a produtividade das operações de corte em uma nova máquina ou uma configuração de processo modificada. O corte do eixo Y pode até oferecer uma chance de reduzir o estoque de ferramentas porque há menos necessidade de lâminas dedicadas, já que as novas lâminas do eixo Y se encaixam em adaptadores padrão e usam inserções CoroCut® QD padrão .

Como consideração prática, deve-se observar que a aresta de corte está 7 mm (0,276 polegada) acima da posição Y =0 quando montada em um adaptador de lâmina padrão. O operador deve certificar-se de que esta saliência seja compensada no programa CNC.

Assista aos bastidores do Y-Axis e da demonstração do Y-Axis.