Como escolher entre um eixo Y verdadeiro e um eixo Y interpolado num centro de torneamento-fresagem?

Precisa de capacidade de eixo Y para o seu novo centro de torneamento-fresagem, mas a escolha é confusa. Tem medo de gastar o 30% extra num eixo Y verdadeiro de que não precisa, ou pior, comprar uma máquina interpolada que não é suficientemente rígida para os seus trabalhos.

Escolha um eixo Y verdadeiro para trabalhos pesados de fresagem, caraterísticas laterais complexas e aplicações que necessitem de máxima rigidez. Opte por um eixo Y interpolado para peças principalmente torneadas com fresagem mais simples na face, como planos ou rasgos de chaveta, onde o custo é um fator importante.

Uma vez, um cliente comprou uma máquina de eixo Y interpolado por um preço baixo. Funcionou muito bem para fazer furos descentrados na face da peça. Mas, seis meses depois, chegou um novo trabalho que exigia a fresagem de uma cavidade profunda na lateral de um eixo. Descobriram que a sua máquina não era capaz de o fazer. As paredes afunilavam-se e o acabamento era péssimo. Esta é uma decisão crítica que se resume a uma avaliação honesta não só das peças que faz atualmente, mas também das peças que poderá querer fazer amanhã.

Qual é a principal diferença mecânica entre um eixo Y verdadeiro e um eixo Y interpolado?

Ouvimos os termos "verdadeiro" e "interpolado", mas soam a jargão de software. Está a tentar compreender a diferença física no ferro, não apenas o código no controlo.

Um verdadeiro eixo Y é um carro físico, independente, com as suas próprias guias e parafuso de esferas, movendo-se perpendicularmente ao eixo X. Um eixo Y interpolado é um eixo virtual criado pela coordenação do movimento do eixo X e do eixo C para mover a ferramenta.

Um verdadeiro Eixo Y¹ é uma verdadeira peça de hardware. A máquina tem um carro dedicado, servo-acionado, normalmente com um curso de ±2 a ±4 polegadas, que move a torre da ferramenta para cima e para baixo. Forma um sistema de coordenadas XYZ ortogonal padrão. A programação é simples: comanda-se um movimento Y e o carro do eixo Y move-se.

Um eixo Y interpolado é um truque inteligente, por vezes chamado interpolação de coordenadas polares². Não existe um deslizamento físico para cima e para baixo. Para deslocar a ferramenta para uma posição Y, o comando desloca simultaneamente o eixo X (movimento linear) e roda o eixo C (movimento rotativo). Ao sincronizar perfeitamente estes movimentos, coloca a ferramenta na coordenada Y desejada. Trata-se de um eixo virtual que existe apenas no software, criado pelo movimento de outros eixos físicos. Isto torna a máquina mecanicamente mais simples, mas geometricamente limitada.

Como é que um eixo Y verdadeiro afecta a rigidez e a capacidade de corte pesado de um centro de torneamento-fresagem?

Precisa de fazer uma fresagem a sério no seu torno, não apenas uma gravação ligeira. Teme que um eixo Y interpolado não seja suficientemente rígido e provoque vibrações e uma vida útil reduzida da ferramenta.

Um verdadeiro eixo Y aumenta significativamente a rigidez. As suas vias e guias independentes fornecem suporte direto para as forças de corte, permitindo que a máquina funcione mais como um pequeno centro de maquinação. Isto é muito superior para a fresagem pesada.

Quando se fresa na parte lateral de uma peça, as forças estão a empurrar lateralmente contra a ferramenta. Numa máquina de eixo Y real³No entanto, esta força é diretamente contrariada por um deslizamento maciço e dedicado do eixo Y. A estrutura foi concebida para absorver estas forças em linha reta, o que proporciona uma rigidez incrível. Isto permite-lhe efetuar cortes mais profundos e maquinar materiais mais resistentes sem vibração.

Contraste isto com um eixo Y interpolado⁴. A força de carga lateral é resistida pelo esforço combinado do carro do eixo X e do travão do fuso do eixo C. Este sistema não é tão direto e robusto. Sob um corte pesado, é mais propenso à deflexão. É por isso que verá problemas como paredes cónicas em bolsas fresadas - o sistema não é suficientemente rígido para manter uma linha perfeitamente perpendicular sob carga. Para qualquer fresagem agressiva, um verdadeiro eixo Y é a única forma de o fazer.

Que tarefas de maquinagem podem ser eficazmente concluídas utilizando o eixo Y interpolado em vez do eixo Y verdadeiro?

Vê que as máquinas de eixo Y verdadeiro custam muito mais. Está a perguntar-se se pode usar um eixo Y interpolado para as suas peças, que são maioritariamente torneadas mas têm algumas caraterísticas de fresagem.

Um eixo Y interpolado é perfeito para peças que são principalmente torneadas mas que necessitam de operações de fresagem secundárias na face da peça. É excelente em caraterísticas como furos descentrados, planos, rasgos de chaveta e perfis de face simples.

Um eixo Y interpolado é fantástico, solução económica⁵ para maquinação "done-in-one" quando o torneamento é o evento principal. Pense na fresagem de um hexágono ou de um quadrado na extremidade de um eixo, na gravação de texto ou na perfuração de um padrão de orifícios descentrados. Estas não são operações de desbaste pesado. As forças de corte são baixas e o movimento interpolado pode tratá-las com excelente precisão. O objetivo é eliminar uma segunda operação numa fresadora, o que poupa tempo de preparação e melhora a precisão ao evitar uma nova fixação.

No entanto, tem limitações claras. Não é ideal para fresar caraterísticas na parte lateral de uma peça ou para manter tolerâncias extremamente apertadas (por exemplo, ±0,0005 polegadas pode ser um desafio devido ao crescimento térmico). É uma ferramenta especializada para trabalhos de faceamento e não um substituto para um verdadeiro terceiro eixo. Se o seu trabalho estiver confinado à face da peça, é uma óptima maneira de poupar uma quantidade significativa de dinheiro na compra da máquina.

Quais são as diferenças em termos de manutenção e fiabilidade entre estas duas concepções do eixo Y?

Está a pensar a longo prazo. Uma máquina nova é um investimento de 10 anos e preocupa-o que um sistema interpolado complexo seja uma dor de cabeça para a manutenção no futuro.

Um eixo Y verdadeiro é mecanicamente mais complexo, mas mais fiável para manter a precisão a longo prazo. Um eixo Y interpolado é mecanicamente mais simples, mas a sua precisão depende muito do software e do estado dos outros eixos.

Do ponto de vista da manutenção, um eixo Y verdadeiro⁶ adiciona mais componentes físicos: outro fuso de esferas, guias lineares e um servo que necessitam de lubrificação e verificações de alinhamento. No entanto, a sua precisão é independente. Se o eixo X desenvolver uma pequena quantidade de desgaste, o eixo Y não é afetado.

Um eixo Y interpolado tem menos peças para partir, mas a sua fiabilidade é um desafio diferente. A sua precisão depende da perfeita saúde e sincronização do eixo X e do eixo C. Qualquer desgaste ou folga nesses sistemas causará diretamente um erro na sua posição "Y". É também muito sensível a desvios térmicos. Não é invulgar que o eixo X se desloque 0,001 polegadas na primeira hora de funcionamento, o que altera a sua posição interpolada. Isto torna-o menos fiável para operações ultra-precisas ou sem supervisão "lights-out". Requer uma calibração mais frequente para manter a sua precisão ao longo do tempo, enquanto o eixo Y verdadeiro é mais robusto e estável.

Conclusão

Um eixo Y verdadeiro é para rigidez, fresagem pesada e precisão a longo prazo em peças complexas. Um eixo Y interpolado é uma escolha económica para peças focadas no torneamento que necessitam de caraterísticas de fresagem mais simples na face.