Análise das Funções e Indústrias Aplicáveis dos Centros de Usinagem
I. Introdução
Centros de usinagem, equipamentos essenciais na manufatura moderna, são reconhecidos por sua alta precisão, alta eficiência e multifuncionalidade. Integram diversos processos de usinagem e são capazes de realizar usinagens multiprocesso de peças complexas em uma única fixação, reduzindo significativamente o tempo de rotação das peças entre diferentes máquinas-ferramenta e os erros de fixação, além de melhorar significativamente a precisão da usinagem e a eficiência da produção. Diferentes tipos de centros de usinagem, como centros de usinagem verticais, centros de usinagem horizontais, centros de usinagem multimesa e centros de usinagem composta, possuem características estruturais e vantagens funcionais únicas, adequadas à usinagem de diferentes tipos de peças e aos requisitos de diferentes cenários de produção. Um profundo conhecimento das características funcionais desses centros de usinagem é de grande importância para a seleção e aplicação racional de centros de usinagem, a fim de aprimorar o nível de produção e a qualidade dos produtos na indústria de manufatura.
Centros de usinagem, equipamentos essenciais na manufatura moderna, são reconhecidos por sua alta precisão, alta eficiência e multifuncionalidade. Integram diversos processos de usinagem e são capazes de realizar usinagens multiprocesso de peças complexas em uma única fixação, reduzindo significativamente o tempo de rotação das peças entre diferentes máquinas-ferramenta e os erros de fixação, além de melhorar significativamente a precisão da usinagem e a eficiência da produção. Diferentes tipos de centros de usinagem, como centros de usinagem verticais, centros de usinagem horizontais, centros de usinagem multimesa e centros de usinagem composta, possuem características estruturais e vantagens funcionais únicas, adequadas à usinagem de diferentes tipos de peças e aos requisitos de diferentes cenários de produção. Um profundo conhecimento das características funcionais desses centros de usinagem é de grande importância para a seleção e aplicação racional de centros de usinagem, a fim de aprimorar o nível de produção e a qualidade dos produtos na indústria de manufatura.
II. Centros de Usinagem Verticais
(A) Características Funcionais
- Capacidade de usinagem multiprocesso
O fuso é disposto verticalmente e pode realizar diversos processos de usinagem, como fresamento, mandrilamento, furação, rosqueamento e corte de roscas. Possui pelo menos dois eixos de articulação dupla e, geralmente, pode atingir três eixos de articulação tripla. Alguns modelos de ponta podem até realizar o controle de cinco e seis eixos, o que pode atender aos requisitos de processamento de superfícies e contornos curvos relativamente complexos. Por exemplo, na fabricação de moldes, durante o processo de fresamento da cavidade do molde, a conformação de superfícies curvas de alta precisão pode ser alcançada por meio de articulação multieixo. - Vantagens em Fixação e Depuração
- Fixação conveniente: As peças de trabalho podem ser facilmente fixadas e posicionadas, e acessórios comuns, como alicates de mandíbula plana, placas de pressão, cabeçotes divisores e mesas rotativas, podem ser utilizados. Para peças pequenas com formatos regulares ou irregulares, os alicates de mandíbula plana podem fixá-las rapidamente, facilitando o processamento em lote.
- Depuração Intuitiva: A trajetória de movimento da ferramenta de corte é fácil de observar. Durante a depuração do programa, os operadores podem visualizar intuitivamente a trajetória da ferramenta de corte, o que é conveniente para inspeção e medição em tempo hábil. Caso sejam encontrados problemas, a máquina pode ser imediatamente parada para processamento ou o programa pode ser modificado. Por exemplo, ao usinar um novo contorno de peça, erros podem ser detectados rapidamente observando visualmente se a trajetória da ferramenta de corte é consistente com a trajetória predefinida.
- Bom resfriamento e remoção de cavacos
- Resfriamento Eficiente: As condições de resfriamento são fáceis de estabelecer, e o líquido de refrigeração pode atingir diretamente a ferramenta de corte e a superfície de usinagem, reduzindo efetivamente o desgaste da ferramenta e a temperatura de usinagem da peça, melhorando a qualidade da superfície da usinagem. Ao cortar materiais metálicos, o fornecimento suficiente de líquido de refrigeração pode reduzir a deformação térmica da ferramenta de corte e garantir a precisão da usinagem.
- Remoção Suave de Cavacos: Os cavacos são fáceis de remover e cair. Devido ao efeito da gravidade, os cavacos caem naturalmente, evitando que arranhem a superfície usinada. Isso é especialmente adequado para a usinagem de materiais metálicos mais macios, como alumínio e cobre, evitando que resíduos de cavacos afetem o acabamento da superfície.
(B) Indústrias aplicáveis
- Indústria de usinagem de máquinas de precisão: como a fabricação de pequenos componentes de precisão, incluindo peças de relógios, peças estruturais em miniatura de dispositivos eletrônicos, etc. Sua capacidade de usinagem de alta precisão e características convenientes de fixação e depuração podem atender aos complexos requisitos de usinagem dessas pequenas peças e garantir precisão dimensional e qualidade de superfície.
- Indústria de Moldes: Para a usinagem de cavidades e núcleos de moldes pequenos, os centros de usinagem verticais podem realizar com flexibilidade operações como fresamento e furação. Com a ajuda da função de engate multieixo, é possível usinar superfícies curvas complexas de moldes, melhorando a precisão e a eficiência da produção de moldes, reduzindo o custo de fabricação.
- Área de Educação e Pesquisa Científica: Nos laboratórios de engenheiros mecânicos em faculdades e universidades ou instituições de pesquisa científica, os centros de usinagem verticais são frequentemente usados para demonstrações de ensino e experimentos de usinagem de peças em projetos de pesquisa científica devido à sua operação relativamente intuitiva e estrutura relativamente simples, ajudando alunos e pesquisadores científicos a se familiarizarem com a operação e os processos de usinagem dos centros de usinagem.
III. Centros de Usinagem Horizontais
(A) Características Funcionais
- Usinagem Multieixo e Alta Precisão
O fuso é posicionado horizontalmente e geralmente possui de três a cinco eixos coordenados, frequentemente equipado com um eixo rotativo ou uma mesa rotativa, que permite usinagem multifacetada. Por exemplo, ao usinar peças do tipo caixa, através da mesa rotativa, fresamento, mandrilamento, furação, rosqueamento, etc. podem ser realizados sequencialmente nas quatro faces laterais, garantindo a precisão posicional entre cada face. Sua precisão de posicionamento pode atingir 10 μm a 20 μm, a velocidade do fuso está entre 10 e 10.000 rpm e a resolução mínima é geralmente de 1 μm, o que pode atender aos requisitos de usinagem de peças de alta precisão. - Revista de ferramentas de grande capacidade
A capacidade do magazine de ferramentas é geralmente grande, e alguns podem armazenar centenas de ferramentas de corte. Isso permite a usinagem de peças complexas sem trocas frequentes de ferramentas, reduzindo o tempo de usinagem auxiliar e melhorando a eficiência da produção. Por exemplo, na usinagem de componentes aeroespaciais, podem ser necessários diversos tipos e especificações de ferramentas de corte, e um magazine de ferramentas de grande capacidade pode garantir a continuidade do processo de usinagem. - Vantagens na usinagem em lote
Para peças do tipo caixa produzidas em lotes, desde que sejam fixadas uma vez na mesa rotativa, múltiplas faces podem ser usinadas. Além disso, para casos em que os requisitos de tolerância posicional, como o paralelismo entre sistemas de furos, a perpendicularidade entre furos e faces finais, são relativamente altos, é fácil garantir a precisão da usinagem. Devido à depuração relativamente complexa do programa, quanto maior o número de peças usinadas, menor o tempo médio que cada peça ocupa na máquina-ferramenta, tornando-a adequada para usinagem em lote. Por exemplo, na produção de blocos de motor de automóveis, o uso de centros de usinagem horizontais pode melhorar significativamente a eficiência da produção, garantindo a qualidade.
(B) Indústrias aplicáveis
- Indústria Automobilística: A usinagem de peças do tipo caixa, como blocos de motor e cabeçotes, é uma aplicação típica de centros de usinagem horizontais. Essas peças possuem estruturas complexas, com inúmeros sistemas de furos e planos a serem usinados, e requisitos extremamente elevados de precisão posicional. A capacidade de usinagem multifacetada e as características de alta precisão dos centros de usinagem horizontais podem atender perfeitamente aos requisitos de produção e garantir o desempenho e a confiabilidade dos motores automotivos.
- Indústria Aeroespacial: Componentes como a carcaça do motor e o trem de pouso de motores aeroespaciais possuem formas complexas e requisitos rigorosos de taxa de remoção de material, precisão de usinagem e qualidade de superfície. O magazine de ferramentas de grande capacidade e a capacidade de usinagem de alta precisão dos centros de usinagem horizontais podem atender aos desafios de usinagem de diferentes materiais (como liga de titânio, liga de alumínio, etc.), garantindo que a qualidade e o desempenho dos componentes aeroespaciais atendam a altos padrões.
- Indústria de Máquinas Pesadas: Como a usinagem de grandes peças do tipo caixa, como caixas redutoras e mesas de máquinas-ferramenta. Essas peças são de grande volume e peso. O layout horizontal do fuso e a potente capacidade de corte dos centros de usinagem horizontais permitem usiná-las de forma estável, garantindo a precisão dimensional e a qualidade da superfície das peças, atendendo aos requisitos de montagem e uso de máquinas pesadas.
IV. Centros de Usinagem Multi-mesa
(A) Características Funcionais
- Fixação e usinagem on-line de várias mesas
Possui mais de duas mesas de trabalho substituíveis, e a troca das mesas de trabalho é realizada por meio de trilhos de transporte. Durante o processo de usinagem, a fixação on-line pode ser realizada, ou seja, a usinagem e a carga e descarga das peças são realizadas simultaneamente. Por exemplo, ao usinar um lote da mesma peça ou de peças diferentes, enquanto a peça em uma mesa de trabalho está sendo usinada, as outras mesas de trabalho podem realizar a carga e descarga das peças e o trabalho de preparação, melhorando significativamente a taxa de utilização da máquina-ferramenta e a eficiência da produção. - Sistema de controle avançado e carregador de ferramentas de grande capacidade
Adota um sistema CNC avançado com alta velocidade de processamento e grande capacidade de memória, capaz de lidar com tarefas complexas de usinagem e a lógica de controle de múltiplas mesas. Ao mesmo tempo, o magazine de ferramentas possui grande capacidade para atender aos diversos requisitos de ferramentas na usinagem de diferentes peças. Sua estrutura é complexa e a máquina-ferramenta ocupa uma grande área para acomodar múltiplas mesas de trabalho e mecanismos de transferência relacionados.
(B) Indústrias aplicáveis
- Indústria de Eletrônicos e Eletrodomésticos: Para a produção em lote de carcaças e peças estruturais de alguns produtos eletrônicos de pequeno porte, os centros de usinagem multimesa podem alternar rapidamente entre diferentes tarefas de usinagem para atender aos requisitos de usinagem de diferentes modelos de produtos. Por exemplo, na usinagem de carcaças de celulares, radiadores de computadores e outros componentes, por meio do trabalho coordenado de multimesa, a eficiência da produção é aprimorada para atender à demanda do mercado por uma rápida renovação de produtos eletrônicos.
- Indústria de Dispositivos Médicos: Os componentes de dispositivos médicos geralmente apresentam uma grande variedade e requisitos de alta precisão. Centros de usinagem multimesa podem usinar diferentes tipos de peças de dispositivos médicos no mesmo dispositivo, como cabos e articulações de instrumentos cirúrgicos. Por meio de fixação on-line e um sistema de controle avançado, a precisão e a consistência da usinagem das peças são garantidas, melhorando a qualidade e a eficiência da produção de dispositivos médicos.
- Indústria de Usinagem de Máquinas Customizadas: Para a produção em pequenos lotes de alguns produtos personalizados, os centros de usinagem multimesa podem responder com flexibilidade. Por exemplo, para peças mecanicamente personalizadas de acordo com as necessidades especiais do cliente, cada pedido pode não ter uma grande quantidade, mas sim uma variedade diversificada. Os centros de usinagem multimesa podem ajustar rapidamente o processo de usinagem e o método de fixação, reduzindo o custo de produção e encurtando o ciclo de produção, garantindo a qualidade.
V. Centros de Usinagem Composta
(A) Características Funcionais
- Usinagem multifacetada e garantia de alta precisão
Após uma única fixação da peça, múltiplas faces podem ser usinadas. O centro de usinagem comum de cinco faces pode usinar cinco faces, exceto a face inferior de montagem, após uma única fixação, atuando como centro de usinagem vertical e horizontal. Durante o processo de usinagem, a tolerância posicional da peça pode ser efetivamente garantida, evitando o acúmulo de erros causado por múltiplas fixações. Por exemplo, ao usinar alguns componentes aeroespaciais com formas complexas e múltiplas faces de usinagem, o centro de usinagem composto pode realizar múltiplos processos de usinagem, como fresamento, mandrilamento e furação em múltiplas faces em uma única fixação, garantindo a precisão posicional relativa entre cada face. - Realização multifuncional por rotação de fuso ou mesa
Uma forma é que o fuso gira em um ângulo correspondente para se tornar um centro de usinagem vertical ou horizontal; a outra é que a mesa gira com a peça de trabalho enquanto o fuso não muda sua direção para realizar a usinagem de cinco faces. Este design multifuncional permite que a usinagem composta se adapte a peças de trabalho com diferentes formatos e requisitos de usinagem, mas também resulta em uma estrutura complexa e alto custo.
(B) Indústrias aplicáveis
- Indústria de fabricação de moldes de ponta: para alguns moldes grandes e complexos de painéis de automóveis ou moldes de injeção de precisão, o centro de usinagem de compostos pode concluir a usinagem de alta precisão de várias faces do molde em uma única fixação, incluindo a usinagem de cavidades, núcleos e vários recursos nas laterais, melhorando a precisão de fabricação e a qualidade geral do molde, reduzindo o trabalho de ajuste durante a montagem do molde e encurtando o ciclo de fabricação do molde.
- Campo de Manufatura de Precisão Aeroespacial: Componentes-chave, como as pás e os impulsores dos motores aeroespaciais, possuem formas complexas e requisitos extremamente elevados de precisão e qualidade de superfície. A usinagem multifacetada e a garantia de alta precisão do centro de usinagem de compostos atendem aos requisitos de usinagem desses componentes, garantindo seu desempenho e confiabilidade sob condições extremas de trabalho, como altas temperaturas e altas pressões.
- Indústria de fabricação de equipamentos de ponta: para a usinagem de componentes-chave de máquinas-ferramentas CNC de alta precisão, como a usinagem de leitos e colunas de máquinas-ferramentas, o centro de usinagem composto pode concluir a usinagem multifacetada desses componentes, garantindo a perpendicularidade, o paralelismo e outras precisões posicionais entre cada face, melhorando a precisão geral da montagem e o desempenho das máquinas-ferramentas CNC e promovendo o progresso tecnológico da indústria de fabricação de equipamentos de ponta.
VI. Conclusão
Centros de usinagem verticais desempenham um papel importante em indústrias como pequenas peças de precisão e fabricação de moldes, com suas vantagens de fixação conveniente e depuração intuitiva; centros de usinagem horizontais são amplamente utilizados em áreas como automotiva e aeroespacial, com suas vantagens de usinagem multieixo, magazine de ferramentas de grande capacidade e usinagem em lote; centros de usinagem multimesa são adequados para produção em lote ou personalizada em indústrias como eletrônica e eletrodomésticos, dispositivos médicos, com suas capacidades de fixação on-line e manuseio multitarefa; centros de usinagem compostos ocupam uma posição importante em campos de fabricação de ponta, como moldes de alta qualidade, fabricação de precisão aeroespacial, com suas características de usinagem multiface e garantia de alta precisão. Na manufatura moderna, de acordo com diferentes requisitos de usinagem de peças e cenários de produção, a seleção racional e a aplicação de diferentes tipos de centros de usinagem podem exercer plenamente suas vantagens funcionais, melhorar a eficiência da produção e a qualidade do produto e promover o desenvolvimento da indústria de manufatura em direção à inteligência, alta precisão e alta eficiência. Enquanto isso, com o progresso contínuo da ciência e da tecnologia, as funções dos centros de usinagem continuarão a ser aprimoradas e expandidas, fornecendo suporte técnico mais poderoso para a inovação e atualização da indústria de manufatura.
Centros de usinagem verticais desempenham um papel importante em indústrias como pequenas peças de precisão e fabricação de moldes, com suas vantagens de fixação conveniente e depuração intuitiva; centros de usinagem horizontais são amplamente utilizados em áreas como automotiva e aeroespacial, com suas vantagens de usinagem multieixo, magazine de ferramentas de grande capacidade e usinagem em lote; centros de usinagem multimesa são adequados para produção em lote ou personalizada em indústrias como eletrônica e eletrodomésticos, dispositivos médicos, com suas capacidades de fixação on-line e manuseio multitarefa; centros de usinagem compostos ocupam uma posição importante em campos de fabricação de ponta, como moldes de alta qualidade, fabricação de precisão aeroespacial, com suas características de usinagem multiface e garantia de alta precisão. Na manufatura moderna, de acordo com diferentes requisitos de usinagem de peças e cenários de produção, a seleção racional e a aplicação de diferentes tipos de centros de usinagem podem exercer plenamente suas vantagens funcionais, melhorar a eficiência da produção e a qualidade do produto e promover o desenvolvimento da indústria de manufatura em direção à inteligência, alta precisão e alta eficiência. Enquanto isso, com o progresso contínuo da ciência e da tecnologia, as funções dos centros de usinagem continuarão a ser aprimoradas e expandidas, fornecendo suporte técnico mais poderoso para a inovação e atualização da indústria de manufatura.