Porque é que um centro de roscagem é a melhor escolha para peças de alumínio em vez de peças de aço?

Tem dificuldade em rentabilizar a maquinação de peças de alumínio em fresadoras pesadas. Os tempos de ciclo são demasiado longos e o acabamento parece rugoso. Precisa de uma solução mais rápida.

Os centros de roscagem são optimizados para o alumínio porque os seus fusos de alta velocidade e baixo binário combinam perfeitamente com a natureza macia e dúctil do alumínio. Utilizam uma aceleração rápida e mudanças de ferramenta extremamente rápidas para minimizar o tempo de não-corte, ao passo que não têm o binário de baixa rotação necessário para cortar aço duro sem bloqueio ou vibração.

Alguns proprietários de oficinas cometem o erro de comprar a máquina errada para o trabalho. Tentam cortar aço num centro de roscagem e partem o fuso, ou cortam alumínio numa fresadora pesada e perdem dinheiro em tempo. Deixe-me explicar porque é que o centro de perfuração e roscagem é o rei do processamento de alumínio e porque é que o deve manter afastado do aço pesado.

Como é que a elevada velocidade do fuso de um centro de roscagem beneficia a maquinagem de alumínio?

Vê arestas ásperas nas suas peças de alumínio. Polir as peças demora horas. Pergunta-se porque é que a sua máquina não consegue deixar um acabamento espelhado de imediato.

As altas velocidades do fuso (20.000+ RPM) fundem o material de alumínio de forma eficiente. Esta velocidade evita que o metal macio adira à ferramenta (aresta postiça), criando um acabamento de superfície suave enquanto utiliza a força centrífuga para ejetar as aparas instantaneamente, evitando o recorte.

O alumínio é um metal complicado porque é macio e pegajoso. Se o cortar lentamente, actua como uma pastilha elástica. Adere à ferramenta de corte. Chamamos a isto um "borda construída¹." Quando isto acontece, a ferramenta não corta de forma limpa; rasga o metal. Isto deixa uma superfície áspera e feia que tem de ser polida mais tarde.
A centro de torneamento² resolve este problema com velocidade bruta. A maioria dos nossos modelos funciona a velocidades de 20.000 RPM ou superiores. Alguns chegam mesmo a atingir 30.000 RPM. Quando a ferramenta gira a esta velocidade, o alumínio sai de forma limpa. Deixa uma superfície brilhante imediatamente. Não é necessário polir a superfície mais tarde. Isto poupa-lhe um passo inteiro na produção.
Além disso, pense nos chips. A altas velocidades, a força centrífuga actua como um motor a jato. Atira imediatamente as limalhas para fora da zona de corte. Isto evita que as limalhas risquem a peça ou se enrosquem na ferramenta. Chamamos a isto a estratégia "leve e rápida". Faz pequenos cortes, mas move-se incrivelmente rápido. Para peças pequenas com menos de 50 mm, esta é a única forma de obter alta precisão. Os electrofusos de alta qualidade utilizados nestas máquinas têm um desvio inferior a 1µm, garantindo estabilidade mesmo à velocidade máxima.

Porque é que o binário baixo é um fator limitante na utilização de centros de roscagem para aço?

Tenta-se fazer um furo em aço, mas a máquina pára. O fuso grita e a ferramenta parte-se. A máquina foi levada para além do seu limite.

O aço requer uma força de corte elevada para cisalhar o material, o que exige um binário elevado a baixas velocidades. Os centros de roscagem utilizam fusos de acionamento direto concebidos para velocidade, não para potência. Não têm a força de torção necessária para cortar o aço de forma eficaz, o que provoca vibrações, deslizamento da ferramenta e sobrecarga do motor.

É necessário compreender a diferença entre potência e binário. Os centros de roscagem têm velocidade, mas falta-lhes a força para o aço. O aço tem uma elevada resistência ao corte e dureza (dureza Brinell 200-400+). Para o cortar, é necessária uma grande força de torção (binário), especialmente a baixas velocidades.
Os fusos de centro de torneamento são normalmente "transmissão direta³" ou "electro-perfuradores". Ligam o motor diretamente à ferramenta para obterem elevadas RPM. Esta conceção sacrifica o binário. Quando se tenta fazer um furo em aço inoxidável, a resistência é enorme. O fuso pode não ter força suficiente para rodar a torneira.
Isto causa "vibração" ou vibração. A ferramenta pode escorregar ou parar completamente. Se a ferramenta parar enquanto a máquina tenta mover-se, a ferramenta parte-se. Já vi clientes arruinarem fusos caros ao tentarem forçá-los a cortar ligas de aço. É como tentar rebocar um atrelado com um carro de corrida. O motor é rápido, mas acabará por se queimar com a carga pesada. Se tiver de cortar aço, precisa de uma máquina com uma caixa de velocidades ou com maior potência, não de uma transmissão direta de alta velocidade.

Caraterística	Requisitos de alumínio	Requisitos de aço	Capacidade do centro de roscagem
Dureza do material	Suave (50-150 HB)	Duro (200-400 HB)	Optimizado para Soft
Velocidade necessária	Elevado (>10k RPM)	Baixo (<6k RPM)	Excelente
Torque necessário	Baixa	Elevado	Pobres
Estratégia de corte	Leve e rápido	Pesado e lento	Leve e rápido

Como é que as taxas de aceleração e desaceleração rápidas dos centros de roscagem reduzem os tempos de ciclo do alumínio?

Vemos a nossa máquina perder segundos apenas a girar até atingir a velocidade. Na produção em massa, esses segundos desperdiçados somam horas de produção perdida todos os dias.

Os centros de roscagem possuem peças móveis ultra-leves e servomotores potentes. Podem aumentar de 0 a 12.000 RPM em apenas 0,6 segundos. Esta redução drástica no tempo de não-corte permite movimentos rápidos de paragem e movimento essenciais para a perfuração de padrões de furos em peças de alumínio.

Tempo é dinheiro, especialmente quando se fabricam milhares de peças como capas de telemóveis ou peças de automóveis. Uma fresadora normal leva tempo a acelerar e a abrandar. É como um camião pesado. Um centro de torneamento é como um carro desportivo. Pode ir de 0 a 12.000 RPM em 0,6 segundos. Pode acelerar até uma velocidade de 48 metros por minuto numa fração de segundo (0,18 segundos).
Porque é que isto é importante? Porque a perfuração e a abertura de roscas envolvem muitos arranques e paragens. Faz-se um furo, pára-se, move-se e faz-se outro. Se a máquina for lenta a reagir, perde-se tempo "à espera" dela. Chamamos a isto "tempo de não corte⁴."
Ao reduzir este tempo de inatividade, pode fazer furos muito mais rapidamente. Por exemplo, numa caixa de alumínio complexa, uma máquina normal pode demorar 4 horas. Com a aceleração rápida de um centro de roscagem, podemos terminá-lo em 1,8 horas. Isto representa um salto de eficiência de quase 55%. A máquina não espera; actua instantaneamente. A roscagem rígida mantém-se perfeitamente sincronizada porque o motor responde instantaneamente.

Como é que a velocidade de troca de ferramentas de um centro de roscagem se compara a um centro de maquinação CNC?

Conta-se os segundos enquanto a máquina troca de ferramentas. Um, dois, três, quatro. Parece uma eternidade quando se tem vinte ferramentas para utilizar.

Os centros de perfuração e roscagem utilizam um carregador "disco voador" que muda as ferramentas em 0,9 a 1,2 segundos. Os centros de maquinação padrão utilizam trocadores de tipo braço mais lentos que demoram 2-4 segundos. Esta vantagem de velocidade do 50% é crucial para processos que requerem trocas de ferramentas frequentes.

O trocador de ferramentas é a parte mais movimentada da máquina. Num centro de perfuração e roscagem, utilizamos um design específico chamado "revista "disco voador⁵. Fica mesmo ao lado do fuso. É pequeno e leve. Por este motivo, pode trocar uma ferramenta em cerca de 0,6 a 1,2 segundos (Tool-to-Tool). O tempo Chip-to-Chip é de cerca de 1,6 segundos.
Agora, compare isso com um centro de maquinação vertical normal. Estas máquinas utilizam normalmente um braço mecânico pesado ou um estilo "guarda-chuva". Demoram 2 a 4 segundos a mudar uma ferramenta. Não parece ser uma grande diferença, certo?
Mas pense numa peça que precisa de 20 ferramentas diferentes. Poupa 2 segundos em cada mudança. São 40 segundos poupados por peça. Ao longo de um ano, isso representa milhares de dólares. As ferramentas também são mais pequenas (normalmente BT30), o que as torna mais leves para deslocar. A combinação da ferramenta leve e do carregador compacto torna o centro de roscagem 30% a 50% mais rápido na mudança de engrenagens do que uma fresadora normal.

Conclusão

Os centros de roscagem dominam a maquinagem de alumínio através de RPMs elevadas, aceleração rápida e mudanças rápidas de ferramentas, mas não têm o binário necessário para o aço; a escolha da máquina certa garante eficiência e longevidade.

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