A escolha da coluna de ferramentas errada num torno CNC pode estrangular toda a sua produção. Ou está a perder tempo com constantes mudanças manuais de ferramentas ou pagou demasiado por um sistema complexo de que não precisa.

Para trabalhos simples, de operação única em peças pequenas, um único porta-ferramentas é suficiente. Para qualquer trabalho que necessite de múltiplas ferramentas ou processos, um porta-ferramentas rotativo, como uma torre ou um sistema de ferramentas em grupo, é essencial para melhorar a eficiência e permitir a automatização.

Muitos fabricantes debatem-se com esta escolha. Compram um torno simples para poupar dinheiro e depois passam horas por dia a parar a máquina para trocar as ferramentas à mão. Por outro lado, alguns compram um enorme centro de torneamento-fresagem quando tudo o que fazem são simples pinos. O sistema de ferramentas é o coração da produtividade de um torno CNC. Define o tipo de trabalho que pode ser feito e a rapidez com que o pode fazer. A decisão não se resume a ter uma ou várias ferramentas; trata-se de fazer corresponder a capacidade da máquina diretamente às peças que precisa de produzir.

Que coluna de ferramentas pode escolher quando são necessárias mais ferramentas?

Os seus trabalhos estão a tornar-se mais complexos e uma única ferramenta já não é suficiente. Está cansado de parar a máquina para cada operação e sabe que tem de haver uma forma mais eficiente.

Quando precisar de mais ferramentas, pode escolher entre uma torre rotativa, um carro de ferramentas ou uma torre eléctrica. Cada sistema comporta várias ferramentas e é concebido para diferentes níveis de complexidade, velocidade e volume de produção.

Atualmente, as opções são muito mais avançadas e cada uma delas resolve um problema diferente. Está a ultrapassar o mundo de "uma ferramenta de cada vez". O próximo passo é escolher a ferramenta correta sistema multi-ferramenta¹. Um carro de ferramentas de grupo alinha as ferramentas para mudanças rápidas em peças pequenas. Uma torreta rotativa standard é o cavalo de batalha versátil, com capacidade para 8-12 ferramentas para uma variedade de trabalhos. A torre de potência² é o derradeiro solucionador de problemas, transformando o seu torno numa máquina multi-funções. A sua escolha aqui definirá as capacidades da sua oficina.

Comparação de sistemas de multiferramentas

As três opções principais para manter mais ferramentas têm cada uma um objetivo claro. Um sistema de ferramentas em grupo organiza 4-8 ferramentas numa linha no carro transversal. É incrivelmente rápido porque apenas move os eixos X e Z para mudar as ferramentas - sem tempo de indexação. Isto torna-o perfeito para a produção de grande volume de peças pequenas e simples. Uma torreta rotativa padrão é a escolha mais comum. Tem capacidade para 8-12 ferramentas e indexa-as na sua posição. É mais flexível e pode lidar com trabalhos mais longos que necessitem de um cabeçote móvel. Para obter ainda mais capacidade, algumas lojas montam placas de grupo em estações de torreta, criando um sistema híbrido. A torreta eléctrica, ou torreta de ferramenta ativa, é semelhante a uma torreta padrão, mas adiciona um motor para acionar ferramentas rotativas. Isto permite-lhe fresar, furar e roscar na face ou no lado de uma peça, combinando várias operações numa única configuração.

Sistema de ferramentas	Contagem típica de ferramentas	Melhor para...	Caraterísticas principais
Ferramenta de gangues	4 - 8	Pequenas peças, grande volume, trabalhos de velocidade crítica.	Mudanças de ferramenta mais rápidas (movimento linear).
Torre giratória	8 - 12	Trabalhos de carácter geral, de complexidade média e variados.	Versatilidade e boa capacidade de ferramentas.
Torre de potência	8 - 12+	Peças complexas que necessitam de fresagem, perfuração e torneamento.	Combina operações (capacidade de torneamento).

Quando é que se deve optar por uma ferramenta de gangues em vez de uma torreta rotativa?

O seu objetivo é produzir milhares de peças pequenas o mais rapidamente possível. Ouviu dizer que as ferramentas gangs são rápidas, mas não tem a certeza se abdicar da flexibilidade de uma torreta é a melhor opção.

Escolha a ferramenta de grupo quando a sua principal prioridade é o tempo de ciclo absolutamente mais curto em peças curtas e de pequeno diâmetro. As suas mudanças de ferramenta instantâneas e lineares são muito mais rápidas do que o movimento de indexação de uma torre, tornando-a ideal para produção de grandes volumes.

A beleza de ferramentas para grupos³ é a sua simplicidade e rapidez. Um cliente que estava a fazer milhares de pequenos espaçadores de alumínio veio antes. Os seus torno de torre⁴ estava a gastar quase tanto tempo a indexar como a cortar. Mudámo-los para um torno de ferramentas em grupo e o tempo de ciclo baixou quase 40%. Como as ferramentas estão alinhadas no carro, uma mudança de ferramenta é apenas um movimento rápido do eixo X-Z. Não existe uma torre para desbloquear, rodar e bloquear. Isto torna-a imbatível para trabalhos simples e de grande volume. A desvantagem é que tem um número limitado de ferramentas, e a configuração pode interferir com um contra-ponto, pelo que não é bom para peças longas e finas. Uma torreta é a escolha mais versátil, "faz tudo", mas para velocidade pura na peça certa, nada supera as ferramentas de grupo.

O compromisso Velocidade vs. Flexibilidade

A decisão entre uma ferramenta de grupo e uma torre rotativa é uma batalha clássica de especialização versus generalização. A ferramenta de grupo é uma especialista. Foi concebido para uma coisa: produzir uma pequena peça específica tão rapidamente quanto humanamente possível. Ao eliminar o tempo de indexação rotacional, pode reduzir segundos críticos do seu tempo de ciclo. Numa tiragem de 100.000 peças, esses segundos traduzem-se numa enorme poupança de custos. É também muito rígido para o seu tamanho, uma vez que as ferramentas são montadas diretamente no carro transversal. No entanto, é inflexível. O número de ferramentas é limitado pelo comprimento físico do carro, e é pouco adequado para peças que requerem muitas operações diferentes ou apoio de um contra-ponto. Uma torreta rotativa é generalista. A troca de ferramentas é mais lenta, mas pode conter mais ferramentas e pode ser configurada para uma enorme variedade de trabalhos, tanto curtos como longos. É a escolha segura e flexível para uma loja de trabalho com trabalho futuro desconhecido.

Que sistema de ferramentas oferece a melhor rigidez para cortes pesados e tolerâncias apertadas?

Está a aceitar trabalhos que requerem cortes de desbaste pesados em materiais difíceis. Precisa de manter tolerâncias apertadas, mas está a sentir vibrações e vibrações e suspeita que o suporte da ferramenta é o elo mais fraco.

Para a mais alta precisão e rigidez em peças pequenas, as ferramentas de grupo são frequentemente superiores devido ao seu design simples e direto. Para o desbaste pesado em peças maiores e mais complexas, um sistema robusto de torreta rotativa oferece a massa e a estabilidade necessárias.

A rigidez é tudo quando se está a fazer força com uma máquina. A resposta a qual sistema é mais rígido depende do trabalho. Para trabalhos de tolerância apertada em peças mais pequenas, a ferramenta de grupo é a rainha. Como tem menos peças móveis, nenhum mecanismo de indexação e saliências de ferramenta mais curtas, há menos oportunidades de folga ou vibração. A estrutura é simples e sólida. No entanto, quando é necessário extrair muito material numa peça maior, a massa de uma ferramenta grande torre giratória⁵ e a máquina robusta a que está ligada proporciona uma melhor estabilidade. A fundição grande e pesada da torre absorve a vibração de cortes pesados de uma forma que um sistema de ferramentas colectivas mais pequeno não consegue. Trata-se de combinar o tipo certo de rigidez com o tipo certo de trabalho.

Compreender as fontes de rigidez

A rigidez num sistema de ferramentas resulta da minimização do número de interfaces e da maximização da massa e da força de fixação. Uma simples coluna de ferramentas num carro composto tem muitos pontos potenciais de flexão. O sistema de ferramentas Gang melhora esta situação montando as ferramentas diretamente no carro transversal, criando um percurso de carga muito curto e rígido. É por isso que se destaca pela sua precisão. Uma torre rotativa, por outro lado, tem mais componentes - o disco da torre, o acoplamento, o mecanismo de acionamento - o que pode introduzir empilhamento de tolerância. Mas num torno de grandes dimensões concebido para cortes pesados, todo o sistema é sobredimensionado para compensar. O enorme disco da torreta e a estrutura da máquina para trabalhos pesados trabalham em conjunto para amortecer a vibração, tornando-o a melhor escolha para elevadas taxas de remoção de material em trabalhos grandes e difíceis.

Como é que a escolha do sistema de ferramentas influencia o tamanho total do torno CNC e a área de trabalho?

Está a planear a disposição da sua oficina e precisa de escolher um novo torno. Está a aperceber-se de que o sistema de ferramentas não afecta apenas o desempenho; dita todo o tamanho e forma da máquina.

O sistema de ferramentas define fundamentalmente a área de implantação da máquina. Os tornos de ferramenta de gangue são tipicamente compactos com uma área de trabalho mais pequena, enquanto que os tornos de torre são maiores para proporcionar espaço para a torre e um potencial cabeçote móvel.

Quando se compra um sistema de ferramentas, está-se também a comprar uma arquitetura de máquina. Uma vez, um cliente que queria criar uma célula para pequenos parafusos médicos. Escolhemos uma série de pequenas tornos para ferramentas colectivas⁶. O seu design compacto permitiu-nos instalar três máquinas no espaço onde caberia um torno de torre tradicional. Uma máquina de ferramentas colectivas não necessita da profundidade e altura extra para acomodar uma torre rotativa de grandes dimensões. A máquina inteira pode ser mais pequena. Um torno de torre, pela sua natureza, precisa de mais espaço. A torreta é um componente grande e a base da máquina deve ser suficientemente longa para permitir que a torreta se desloque sem interferir com o mandril ou um contra-ponto. Isto torna-a numa máquina maior e de uso mais geral. A escolha das ferramentas tem um impacto direto na utilização do espaço e no fluxo de trabalho.

A arquitetura da máquina

O sistema de ferramentas e a base da máquina são concebidos em conjunto. Um design de base inclinada, por exemplo, é frequentemente utilizado com ambos os sistemas porque proporciona uma excelente rigidez e permite que as aparas caiam. Num torno de ferramenta colectiva, a base inclinada fornece uma base sólida para o carro transversal linear compacto, e o envelope de trabalho está focado em peças pequenas e curtas. Em contraste, um torno de torre precisa de mais espaço para respirar. O design tem de ter em conta a rotação completa da torre, assegurando que esta pode passar o mandril, a peça de trabalho e o contra-ponto no seu curso máximo. Isto resulta muitas vezes num cabeçote maior, numa base mais comprida e num compartimento mais profundo, o que leva a uma área total da máquina significativamente maior. A escolha de uma torre de potência acrescenta ainda mais complexidade, uma vez que o design deve agora incluir espaço para o motor de acionamento e a engrenagem dentro da caixa da torre.

Conclusão

Escolha ferramentas de grupo para velocidade em peças pequenas, uma torre padrão para versatilidade e uma torre de potência para trabalhos complexos e multi-operacionais. Combinar o sistema de ferramentas com as suas peças é a chave para uma operação de torno CNC rentável e eficiente.

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