Centros de Usinagem CNC HMC Avançados para Eficiência Superior de Produção

Os equipamentos de usinagem CNC permitem que as empresas produzam peças complexas em um processo de usinagem em configuração única (single-set-up) e amigável ao usuário. Este design oferece benefícios significativos em termos de produtividade: reduz custos de mão de obra, melhora a qualidade das peças e otimiza o tempo de trabalho.

Centros de Usinagem Horizontal (HMC)

A versão HMC do centro de torneamento CNC inclui um fuso horizontal que permite acelerar o processo de fabricação e garantir operação ininterrupta. Por exemplo, a orientação do HMC permite que os cavacos caiam naturalmente, eliminando a necessidade de perder tempo removendo-os da mesa. Para máxima eficiência, você pode até posicionar o HMC em uma palete enquanto carrega a peça de trabalho em uma palete separada.

Centros de Usinagem de Cinco Eixos

Um tipo popular de máquina é o centro de usinagem de cinco eixos, mais comumente utilizado na indústria aeroespacial. A máquina de cinco eixos oferece a opção de inclinar a peça ou apenas inclinar a ferramenta. Este recurso permite que a máquina acompanhe suavemente superfícies contorneadas e posicione facilmente a ferramenta em diferentes orientações.

Centros de Usinagem Vertical (VMC)

Os VMCs são equipados com fusos de ação vertical para prender as peças de trabalho por cima e são mais frequentemente utilizados em operações de usinagem de 2,5 ou 3 eixos. Mais baratos que os HMCs, são especialmente atraentes para pequenas empresas. Ao longo dos anos, os VMCs tornaram-se mais avançados e incluem fusos de alta velocidade e programação de controle conversacional.

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Por Que Comprar um Horizontal?

A resposta simples é produtividade e lucro. Os horizontais podem facilmente realizar três vezes o trabalho de um VMC comparável. Esta afirmação pressupõe que a carga de trabalho para manter a máquina ocupada esteja disponível. Sem dúvida, com o HMC, você consegue fazer mais em muito menos tempo. À medida que a produção aumenta, a eficiência da oficina melhora significativamente. Como múltiplas operações podem ser realizadas no HMC em uma única configuração, menos trabalho em andamento precisa ser movido pela fábrica, aumentando a produtividade.

O console HMC pode facilmente substituir três a quatro VMCs em muitas aplicações. Isso significa que um operador de HMC pode realizar o trabalho de três operadores de VMC, reduzindo assim os custos de mão de obra. Embora o pagamento financeiro mensal para um HMC possa ser US$ 4.800 maior que para um VMC, o custo mensal de mão de obra para um único HMC pode ser US$ 7.200 menor que para a mesma quantidade de produção em VMCs. Além disso, como os HMCs geralmente têm mais automação associada, o operador pode dedicar menos atenção a ele, permitindo que opere outra célula, outros equipamentos ou realize inspeções.

Utilização do Fuso

Ganhar dinheiro com qualquer máquina CNC requer manter o fuso funcionando para que produza cavacos com o mínimo de intervenção do operador. Um estudo de pesquisadores universitários descobriu que "a utilização média do VMC, medida pelo tempo de funcionamento do fuso, é de 25%. A utilização do HMC é rotineiramente de 85%." Uma oficina proficiente em seus VMCs pode ter 30 a 35% de utilização, mas isso ainda está bem abaixo da taxa de utilização do HMC.

Durante um turno típico de oito horas, o HMC corta por aproximadamente sete horas, enquanto o VMC corta por aproximadamente duas horas por turno. Cinco dias por semana, o HMC ganha 35 horas a mais por semana de corte se funcionar no próximo turno por dia, e ainda mais se funcionar seis dias por semana. O tempo pode exceder 1.200 horas por ano. O custo adicional do horizontal torna-se quase insignificante, desde que você tenha o trabalho para manter a máquina totalmente carregada.

Virar as Peças

Sempre que um operador precisa abrir a porta de um VMC para carregar ou descarregar uma peça, remover cavacos, realizar controle de qualidade em processo ou virar a peça, o fuso deve parar. Se esta peça requer usinagem em seis faces, o operador deve mover a peça um total de sete vezes (carregar, mover cinco vezes, descarregar). Quando a mesma peça é usinada no HMC, o operador toca na peça apenas três vezes (carregar, reposicionar, descarregar). A produtividade e eficiência melhoraram. Além disso, graças ao trocador automático de paletes, o operador pode realizar estas operações enquanto o fuso continua a cortar as peças na palete na área de trabalho. Também pode resultar em qualidade melhorada porque o HMC requer menos intervenção do operador, o que reduz a probabilidade de erros de carregamento ou outros erros.

Considerações de Design da Máquina

Há muito tempo debate-se se guias de caixa ou guias lineares são melhores. Ao discutir VMC, pode-se argumentar que não há diferença suficiente para que esta escolha importe. A situação é diferente para o HMC. No caso do HMC, as guias lineares provaram ser melhores para maiores velocidades de deslocamento dos eixos em materiais como alumínio, pois as velocidades de aceleração e desaceleração podem ser maiores. Como resultado, os tempos de ciclo podem ser significativamente reduzidos. Alguns HMCs com guia linear alcançam aceleração de 1G sem sacrificar a rigidez da máquina e sem gerar calor excessivo.

No entanto, para algumas aplicações de HMC, guias de caixa podem ser melhores. Embora HMCs com guias de caixa tenham taxas de avanço programáveis máximas mais lentas, o desempenho é melhor em operações onde podem ocorrer altas forças de corte. Guias angulares são recomendadas para cortes pesados em materiais duros como titânio, superligas e aço ferramenta. HMC com guias de caixa fornecem um acabamento perfeito, mesmo com cortes mais pesados em materiais duros. O design do cabeçote do fuso no HMC é geralmente muito rígido. Este design resiste à deflexão das forças de corte, permitindo maiores cargas de cavaco e prolongando a vida útil da ferramenta. Alguns HMCs com espaços de trabalho maiores têm fusos de esferas duplos no eixo Y, o que dá proporcionalmente mais peso aos eixos Y e X.

Os consoles HMC são construídos com rigidez em mente, então geralmente são muito mais pesados que VMCs do mesmo tamanho. (Um VMC médio de 40 por 20 polegadas pode pesar 7.257 kg, enquanto um HMC do mesmo tamanho pode pesar mais de 18.143 kg.) Devido ao maior peso do HMC, a fundação para este tipo de máquina é mais crítica do que para VMC. A fundação deve atender às especificações do construtor do HMC e a máquina deve ser adequadamente posicionada e fixada. Isso evita que a máquina "pule" durante cortes pesados.

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