Como escolher entre um centro de maquinação horizontal e um centro de maquinação vertical?

Escolher a máquina-ferramenta errada é um erro dispendioso que pode limitar o crescimento da sua oficina. O debate entre VMCs e HMCs é confuso, deixando muitos presos a processos ineficientes.

Escolha um Centro de Maquinação Vertical (VMC) para peças planas, como placas e moldes, ou para produção de pequenos lotes e protótipos. Escolha um Centro de Maquinação Horizontal (HMC) para peças complexas e quadradas que necessitem de maquinação em várias faces, ou para séries de produção automatizadas e de grande volume.

Uma VMC é frequentemente a primeira máquina que uma oficina compra. É económica, ocupa menos espaço e é fácil de compreender. Mas à medida que a produção cresce e as peças se tornam mais complexas, as limitações de um VMC tornam-se óbvias. É nessa altura que o HMC entra na conversa. É um investimento maior - muitas vezes 30-50% mais para a mesma especificação - mas para o trabalho certo, proporciona um retorno incrível ao reduzir os tempos de ciclo e os custos de mão de obra. Vamos analisar as diferenças reais para que possa fazer a escolha certa para o seu futuro.

Como é que a orientação do fuso define fundamentalmente as capacidades de um VMC vs. um HMC?

É realmente importante se o fuso é para cima e para baixo ou de um lado para o outro? Esta única diferença de design altera completamente o funcionamento da máquina e as suas capacidades, criando confusão para os compradores.

A orientação do fuso determina a forma como a ferramenta se dirige à peça. O fuso vertical de um VMC trabalha de cima para baixo, o que é ideal para superfícies planas e dá ao operador uma grande visibilidade. O fuso horizontal de um HMC trabalha de lado, o que é perfeito para maquinar várias faces de uma peça montada numa lápide.

Tudo volta ao eixo. Num Centro de maquinação vertical¹A configuração é intuitiva. Olha-se para baixo para a peça de trabalho, tal como numa prensa de perfuração. Esta configuração é óptima para a visibilidade durante a configuração e o corte, e é por isso que é tão popular para moldes, matrizes e peças em que a maior parte do trabalho ocorre numa face. As forças de corte empurram a peça diretamente para a mesa. Numa Centro de maquinação horizontal²O fuso é paralelo ao chão. A ferramenta entra pela lateral. Isto pode parecer estranho, mas abre um mundo de possibilidades quando combinado com uma mesa de eixo B rotativa. Esta configuração permite que a máquina aceda à frente, atrás, em cima e em baixo de uma peça cúbica sem que ninguém lhe toque.

Orientação do fuso e seu impacto

Porque é que as HMCs se destacam na produção de grandes volumes e na maquinagem multifacetada?

Está cansado das constantes configurações e do tempo de inatividade da máquina entre trabalhos? Se o seu VMC ficar inativo enquanto os operadores mudam as peças, está a perder dinheiro em encomendas de grande volume.

Os HMCs destacam-se na produção porque foram concebidos para a automatização. A sua capacidade de maquinar vários lados numa única configuração, combinada com os Trocadores Automáticos de Paletes (APCs), aumenta drasticamente o tempo de funcionamento do fuso e reduz os custos de mão de obra, tornando-os ideais para indústrias como a aeroespacial e a automóvel.

A arma secreta do HMC é o tempo de atividade. Um VMC típico pode estar a cortar metal apenas 25% do tempo. O resto é gasto em configurações e carregamento de peças. Um HMC muda completamente esta equação. A principal vantagem advém do seu eixo B rotativo e de um dispositivo de fixação "tombstone". Isto permite-lhe montar várias peças nas quatro faces do "tombstone". A máquina pode então trabalhar em dezenas de peças e aceder a vários lados de cada uma delas sem parar. O verdadeiro multiplicador de produtividade é o Trocador automático de paletes (APC)³. Uma HMC com um sistema de duas paletes nunca tem de esperar. Enquanto a máquina corta na palete A, um operador pode carregar com segurança novo material na palete B. Quando o ciclo está concluído, a máquina troca as paletes em segundos e começa a cortar novamente. Isto pode aumentar o tempo de atividade do fuso para mais de 85%. Vi um fabricante aeroespacial reduzir as suas horas de trabalho por peça de 4,5 horas para apenas 1,8 horas ao mudar para um HMC. Este é o poder da automação.

A vantagem da produção explicada

• Maquinação Multi-Faces⁴: A mesa rotativa integrada do eixo B de uma HMC permite-lhe maquinar quatro lados de uma peça de uma só vez. Isto acaba com a necessidade de múltiplas configurações, propensas a erros.
• Trocador automático de paletes (APC): Esta é a chave para o funcionamento sem supervisão. Um APC permite o fabrico "sem luzes", em que a máquina pode funcionar durante horas sozinha.
• Elevada rigidez: Os HMCs são normalmente construídos de forma mais pesada e mais rígida do que os VMCs. Isto permite cortes mais agressivos, furos mais profundos e uma remoção de material mais rápida, o que reduz ainda mais os tempos de ciclo na produção.

Como é que o design de um HMC proporciona uma vantagem natural na evacuação de aparas e na vida útil da ferramenta?

Está constantemente a lutar com a acumulação de limalha em bolsos profundos? As aparas de recorte embotam as ferramentas, estragam os acabamentos de superfície e podem mesmo partir fresas dispendiosas, interrompendo a sua produção.

O fuso horizontal de uma HMC permite que as aparas se afastem da peça de trabalho naturalmente devido à gravidade. Esta evacuação superior das aparas evita o recorte, melhora o fluxo do líquido de refrigeração e conduz diretamente a uma maior vida útil da ferramenta e a uma melhor qualidade da peça.

Esta é uma das vantagens mais subestimadas de um HMC. Numa VMC, quando se fresa uma cavidade profunda, as aparas não têm para onde ir senão para baixo. Acumulam-se, atrapalhando o líquido de refrigeração e a ferramenta. A ferramenta acaba por recortar estas limalhas, criando calor extra e desgastando-se incrivelmente rápido. Com uma HMC, este problema quase desaparece. À medida que a ferramenta corta a parte lateral da peça de trabalho, a gravidade simplesmente puxa as limalhas para baixo e para longe. Estas caem em coberturas inclinadas e são imediatamente expelidas. Este ambiente de corte limpo significa que a ferramenta está sempre a cortar material fresco. Isto mantém a ferramenta mais fresca, ajuda-a a durar muito mais tempo e resulta num acabamento superficial muito melhor. Como os HMCs também são mais rígidos, eles podem lidar com cargas de cavacos mais altas, removendo mais material mais rapidamente sem sacrificar a estabilidade, o que também contribui para um melhor desempenho da ferramenta.

As vantagens de um melhor controlo das aparas

1. Vida útil mais longa da ferramenta⁵: Ao evitar o recorte de aparas, as arestas de corte das suas ferramentas mantêm-se afiadas durante muito mais tempo. Isto reduz os custos das ferramentas e o tempo de inatividade.
2. Acabamento de superfície melhorado⁶: Quando as aparas são evacuadas eficazmente, não ficam presas e não riscam ou estragam a superfície acabada.
3. Aumento da fiabilidade do processo: A evacuação fiável de aparas é fundamental para a maquinagem sem supervisão. Pode confiar no processo para funcionar durante horas sem uma falha relacionada com a limalha.
4. Cortes mais agressivos: Uma maior rigidez combinada com um excelente controlo das aparas significa que pode forçar mais a máquina, aumentando as suas taxas de remoção de material.

Que perguntas sobre peças, volume e objectivos deve fazer antes de escolher?

Pronto para tomar uma decisão, mas preocupado com a possibilidade de esquecer um pormenor crítico? Escolher uma máquina com base em apenas um fator, como o preço ou o tamanho da peça, pode levar a remorsos do comprador mais tarde.

Antes de escolher, deve analisar a complexidade das suas peças, o volume de produção e os objectivos comerciais gerais. Pergunte: "Como são realmente as minhas peças?" "Quais são as minhas verdadeiras necessidades de produção?" e "Qual é a minha estratégia a longo prazo?"

Investir num centro de maquinagem⁷ é uma decisão enorme. É preciso pensar como um estratega e não apenas como um maquinista. Eu oriento sempre os meus clientes através de uma série de perguntas estruturadas. Analisamos as partes, o volume e o panorama geral. Uma HMC⁸ pode custar mais no início, mas se conseguir fazer peças duas vezes mais rápido com menos mão de obra, é de facto a máquina mais barata a longo prazo. Responder a estas perguntas com honestidade irá indicar-lhe diretamente a máquina certa para a sua oficina.

A sua lista de verificação antes da compra

• Perguntas sobre as suas peças:
  • Complexidade: As suas peças requerem maquinagem em quatro ou mais lados? Está a maquinar peças do tipo caixa, como caixas de transmissão ou placas planas simples?
  • Material: Que materiais está a cortar? A rigidez de uma HMC é uma grande vantagem para materiais duros como o aço inoxidável ou grandes componentes de ferro fundido.
  • Tolerâncias: As suas tolerâncias são apertadas? A redução das configurações numa HMC elimina os erros de empilhamento de tolerâncias que resultam da refixação de uma peça várias vezes.
• Perguntas sobre o seu volume:
  • Tamanho do lote: Está a produzir peças únicas, ou está a produzir centenas ou milhares da mesma peça? Para ciclos de produção recorrentes, a eficiência de um HMC é inigualável.
  • Tempo de funcionamento do fuso: Quanto tempo é que a sua máquina atual está inativa? Se for mais de 50% devido a configurações, precisa da automatização que um HMC oferece.
• Perguntas sobre os seus objectivos:
  • Trabalho: Pretende reduzir a dependência de operadores para carregar e descarregar peças e permitir um fabrico sem luzes?
  • Espaço no chão: Dispõe de espaço físico para um HMC, que normalmente ocupa uma área maior do que um VMC, especialmente com um sistema de paletes?
  • Crescimento futuro: Está a comprar uma máquina para o trabalho que tem agora, ou para o trabalho mais complexo e de maior margem que quer ganhar no futuro?

Conclusão

A escolha é clara quando se combina a máquina com o trabalho. As VMCs são perfeitas para versatilidade, protótipos e trabalho em pequenos lotes. As HMCs são a melhor escolha para peças de grande volume e com várias faces, onde a eficiência e a automatização são tudo.