O centro de torneamento e fresamento CNC é um tipo de máquina-ferramenta desenvolvido a partir do torno CNC, com capacidades adicionais de mandrilamento e fresamento. Possui um barramento de torneamento, um eixo-árvore de torneamento e um eixo-árvore auxiliar para operações de fresamento e mandrilamento. A máquina concentra-se principalmente no torneamento, com o fresamento e o mandrilamento como funções complementares, daí o nome centro de torneamento e fresamento.

Conforme ilustrado na Figura 1, os centros de torneamento e fresamento de pequeno e médio porte possuem uma estrutura similar à de um torno CNC horizontal, com um barramento inclinado e um eixo de torneamento na parte inferior. O eixo de torneamento também inclui controle do eixo Cs e é equipado com acessórios como contraponto e pontas para torneamento. A parte superior da máquina consiste em um eixo auxiliar e um trocador automático de ferramentas, que adota a estrutura de uma fresadora e mandriladora. As ferramentas de torneamento e fresamento utilizam um porta-ferramentas unificado, e a troca de ferramentas é realizada por um braço robótico.

CNC turning-milling composite center
Figura 1: Centro de torneamento e fresamento CNC para materiais compostos

A principal diferença entre um centro de torneamento e fresamento misto e um centro de torneamento reside no fuso auxiliar e no trocador automático de ferramentas. O centro de torneamento, similar a um torno CNC totalmente funcional, utiliza um porta-ferramentas tipo torre, e as trocas de ferramentas são realizadas por meio de indexação na torre. As ferramentas elétricas e os sistemas de transmissão estão alojados dentro da torre. Essa estrutura permite trocas de ferramentas simples, com alta velocidade de troca e boa rigidez da ferramenta. No entanto, para operações de fresamento e mandrilamento, a máquina apresenta limitações como um curso reduzido no eixo Y, baixa capacidade de fresamento e um sistema complexo de acionamento do fuso auxiliar com uma longa corrente de transmissão, baixa velocidade do fuso e baixa rigidez. Portanto, suas capacidades de fresamento e mandrilamento são relativamente limitadas.

O fuso auxiliar do centro de torneamento e fresamento misto normalmente utiliza uma conexão direta com o motor ou um acionamento elétrico do fuso, proporcionando uma estrutura simples e rígida com altas velocidades de até dezenas de milhares de RPM. Ele também pode acomodar ferramentas de fresamento e mandrilamento padrão, melhorando significativamente as capacidades de fresamento e mandrilamento da máquina.

O fuso auxiliar do centro de torneamento e fresamento composto pode girar em uma ampla faixa de aproximadamente 225° (eixo B), permitindo ajustes de orientação da ferramenta tanto para torneamento quanto para fresamento e mandrilamento de superfícies inclinadas. Por exemplo, quando a máquina é usada para torneamento cilíndrico interno ou externo ou torneamento de faces, a ferramenta de torneamento é travada em posição e o eixo B é ajustado para 0° ou 90° para posicionamento e fixação. A peça gira com o fuso principal, enquanto os eixos X e Z controlam o movimento de torneamento. Quando a máquina é usada para mandrilamento e fresamento de faces laterais ou frontais de um corpo rotativo, o fuso de torneamento passa a ser controlado pelo eixo C, tornando-se um eixo rotativo CNC. Nesse ponto, o fuso auxiliar realiza operações de mandrilamento, fresamento e furação na peça montada no fuso de torneamento. Com cinco eixos de coordenadas (X, Y, Z, B e C), a máquina é capaz de usinagem em 5 eixos.

Este centro de torneamento e fresamento misto resolve eficazmente o problema das limitações de fresamento em centros de torneamento e permite usinagem em 5 eixos. No entanto, sua estrutura de troca automática de ferramentas é relativamente complexa, e o projeto inclinado da base impõe certas limitações ao curso do eixo Y. Para solucionar esses problemas, centros de torneamento e fresamento mistos maiores às vezes utilizam uma estrutura de coluna móvel semelhante a um centro de usinagem vertical de 5 eixos, com uma mesa rotativa no eixo A e um eixo-árvore de giro. Nesse caso, o eixo A utiliza uma estrutura de eixo-árvore de torneamento, completa com contraponto e pontas, permitindo que a máquina de torneamento e fresamento misto integre totalmente as capacidades de torneamento de um torno CNC e as capacidades de mandrilamento e fresamento de uma fresadora.