Torno CNC e Centro de Usinagem
As máquinas-ferramenta de torneamento CNC estão entre os equipamentos mais utilizados em empresas industriais. Elas se caracterizam pela ampla aplicabilidade, estrutura simples, facilidade de operação e manutenção. Essas máquinas são utilizadas para operações de torneamento em peças rotativas, como eixos, discos e outros componentes, incluindo torneamento de diâmetro externo, faces, furos centrais e roscas. Em termos de configuração estrutural, as máquinas-ferramenta de torneamento CNC mais comuns em empresas industriais são os tornos CNC horizontais e os tornos CNC verticais, sendo os tornos CNC horizontais os mais utilizados.
Tornos CNC de tipo popular
Na China, os tornos CNC de tipo popular são produtos CNC simplificados, uma evolução dos tornos convencionais. Os principais componentes, estrutura, aparência e parâmetros técnicos desses tornos são semelhantes aos dos tornos convencionais. Os tornos CNC horizontais de tipo popular de pequeno e médio porte são mostrados na Figura 1. Esse tipo de máquina-ferramenta representa apenas uma melhoria parcial em relação ao torno convencional para atender aos requisitos do CNC, com a base, o cabeçote móvel, o cabeçote móvel intermediário, o carro transversal e os sistemas auxiliares, como hidráulica, refrigeração, iluminação e lubrificação, sendo bastante semelhantes aos de um torno convencional.
Os tornos CNC mais comuns geralmente utilizam motores com controle de frequência. Como o torque de saída em baixa frequência do conversor de frequência é pequeno, engrenagens mecânicas ainda são necessárias para melhorar o torque em baixa velocidade do fuso. No entanto, o número de faixas de velocidade pode ser menor do que em tornos convencionais. A estrutura do cabeçote é relativamente simples. A máquina-ferramenta geralmente é equipada com uma torre elétrica em vez da torre manual encontrada em tornos convencionais, aumentando a automação e as capacidades de troca de ferramentas. Esses tornos têm estrutura simples, são acessíveis e fáceis de manter. São adequados para o processamento automático de peças simples. Contudo, como a maioria dos sistemas CNC utilizados são de fabricação nacional e possuem funções básicas, essas máquinas carecem de controle de posição em malha fechada, resultando em menor precisão e eficiência de processamento em comparação com tornos CNC de função completa. Essas máquinas não são adequadas para processamento de alta velocidade ou alta precisão.
Tornos CNC de função completa
Um torno CNC de função completa é um torno CNC verdadeiro que requer um sistema CNC importado totalmente funcional e possui controle de posição em malha fechada. Ele é capaz de usinagem de contornos de alta precisão. Tornos CNC horizontais de função completa de pequeno e médio porte são mostrados na Figura 2. A estrutura e o layout dos tornos CNC de função completa são geralmente projetados de acordo com os requisitos das máquinas-ferramenta CNC. Essas máquinas normalmente adotam um projeto de barramento inclinado com a torre automática posicionada na parte traseira do barramento e o cabeçote fixo no barramento.
O acionamento do fuso dos tornos CNC de função completa utiliza um sistema de acionamento CA fornecido pelo fabricante da CNC, oferecendo uma ampla faixa de velocidades, alto torque em baixa velocidade e alta velocidade máxima. Além disso, o fuso possui funções como orientação e posicionamento. Os tornos CNC de alta velocidade e alta precisão geralmente utilizam componentes avançados, como unidades de fuso de alta velocidade e fusos elétricos, alcançando velocidade e precisão do fuso significativamente maiores em comparação com os tornos CNC convencionais.
Os tornos CNC de função completa geralmente utilizam torres hidráulicas para troca automática de ferramentas. A rigidez, a capacidade de ferramentas, a precisão de indexação e a velocidade de troca de ferramentas da torre são muito superiores às das torres elétricas. Os tornos CNC de função completa possuem as características técnicas fundamentais de máquinas-ferramenta CNC de alta velocidade, alta eficiência e alta precisão. Seus sistemas auxiliares são mais avançados e completos do que os dos tornos CNC convencionais. O mandril, o cabeçote móvel e outros componentes geralmente utilizam controle hidráulico automático. Além disso, a máquina-ferramenta é equipada com um sistema de refrigeração automática de alta pressão e grande capacidade, lubrificação automática e sistemas de remoção de cavacos. Consequentemente, esses tornos normalmente requerem uma proteção de segurança totalmente fechada.
Introdução aos Centros de Torneamento CNC
Um centro de torneamento é desenvolvido com base em um torno CNC totalmente funcional e é usado para torneamento, fresamento e usinagem de furos em peças rotativas. O centro de torneamento é um dos primeiros tipos de máquinas CNC a combinar as funções de torneamento e fresamento, sendo a versão horizontal a mais comum. Um centro de torneamento típico, como mostrado na Figura 3, tem uma aparência semelhante à de um torno CNC totalmente funcional, mas difere significativamente em sua estrutura interna e desempenho. O fuso possui controle do eixo C e a torre pode ser equipada com ferramentas acionadas para operações de furação, mandrilamento e fresamento. A capacidade das ferramentas se moverem ao longo do eixo Y vertical é a principal diferença entre um centro de torneamento e um torno CNC totalmente funcional.
Controle do eixo C
O controle do eixo C, também conhecido como interpolação do fuso ou interpolação do eixo C, é uma função na qual o fuso gira em torno do eixo Z. Esse eixo de movimento é definido como eixo C. Portanto, essa função é chamada de controle de contorno do eixo C.
Nas operações de torneamento, o fuso aciona a rotação da peça, enquanto a ferramenta se move na direção de avanço (eixos X e Z). Já nas operações de furação, mandrilamento e fresamento, o fuso aciona a rotação da ferramenta, enquanto a peça ou a ferramenta se move na direção de avanço. Os dois processos possuem características de usinagem completamente diferentes. Portanto, o fuso do centro de torneamento não deve apenas girar a peça para torneamento, mas também ser capaz de fixá-la e posicioná-la em qualquer ponto para furação, mandrilamento e fresamento. Além disso, o fuso participa de cálculos de interpolação, como os eixos X, Y e Z, para realizar o movimento de avanço e completar o processamento da superfície cilíndrica.
Ferramentas ao vivo
As ferramentas acionadas são ferramentas rotativas especiais utilizadas para usinagem. Em tornos CNC convencionais, o processo de torneamento é realizado pela rotação da peça, como mostrado na Figura 4. As ferramentas montadas na torre não giram (nem precisam girar). No entanto, em um centro de torneamento, para realizar operações de torneamento nas faces laterais e frontais de uma peça rotativa ou para fresar, furar ou mandrilar, a torre deve ser equipada com ferramentas acionadas capazes de executar esses processos. Essas ferramentas acionadas são movidas pelo sub-eixo (segundo eixo) para rotação.
Movimento no eixo Y
Para operações de torneamento nos diâmetros internos e externos e nas faces de extremidade de uma peça rotativa, são necessários apenas movimentos de avanço axial (eixo Z) e radial (eixo X). No entanto, para operações de faceamento lateral, furação de faces de extremidade e fresamento, além do avanço axial e radial, também é necessário o movimento vertical do eixo da ferramenta. Portanto, um centro de torneamento requer, no mínimo, eixos de avanço X, Y e Z. A torre de um centro de torneamento é semelhante em aparência à torre de um torno CNC totalmente funcional, mas a estrutura interna e os requisitos de controle são significativamente diferentes. A torre de um torno CNC possui apenas funções de indexação e posicionamento, enquanto a torre de um centro de torneamento deve ter não apenas indexação e posicionamento, mas também um sistema de acionamento para ferramentas acionadas, tornando sua estrutura mais complexa.