Centro de usinagem vertical CNC de 4 eixos: como escolher a máquina certa para sua oficina

O que o Quarto Eixo realmente acrescenta

Em um centro de usinagem vertical o quarto eixo é quase sempre uma mesa rotativa montada na mesa padrão, girando a peça em torno do eixo X, que é o eixo A. O fuso ainda se desloca em X, Y e Z. O que muda é que a peça pode ser apresentada à ferramenta em ângulo, em vez de ser desfixada e girada manualmente.

Indexado (3 1) versus Movimento Simultâneo

No modo indexado, a mesa rotativa posiciona a peça em um ângulo fixo, fixa e o corte é retomado; o controle o trata como um eixo de posicionamento extra. A saída CAM padrão geralmente cobre isso, e a unidade rotativa só precisa de uma precisão de posicionamento sólida.

No modo simultâneo, o eixo A se move enquanto a ferramenta está no corte, e é assim que perfis enrolados, portas espirais e formas de came são gerados em uma passagem contínua. Isso exige um pós-processador que entenda a cinemática rotativa, um controle com a unidade rotativa integrada em vez de adicionada posteriormente, e um programador que já tenha executado trabalhos em quatro eixos antes.

Layout vertical ou horizontal

Um quarto eixo em uma máquina vertical mantém a peça em um eixo rotativo horizontal abaixo de um fuso vertical: a fixação permanece visível, os cavacos caem e as ferramentas são padrão. Uma máquina horizontal com palete rotativa atinge mais faces por passagem e remove melhor cavacos de furos profundos, mas custa mais e geralmente precisa de um acessório de lápide. Abaixo de um cubo de aproximadamente 500 mm, a vertical normalmente é o lugar mais barato para começar.

Onde um VMC de 4 eixos ganha seu sustento

O trabalho que justifica um quarto eixo raramente é exótico. É repetido, e a relação angular entre as faces deve ser mantida de uma parte para a outra. Quatro famílias surgem repetidamente:

• Peças cilíndricas com superfícies fresadas, ranhuras e furos cruzados
• Carcaças e manifolds com portas em três ou quatro faces
• Eixos e buchas com rasgos de chaveta e padrões perfurados em ângulos definidos
• Peças em lote que atualmente passam por dois ou três equipamentos dedicados

O quarto eixo raramente encurta o corte. Ele exclui a configuração, e é nela que a maior parte da tolerância desaparece.

Automotivo, novas energias, fabricação de moldes e processamento de safira são os setores onde esse padrão aparece com mais frequência. O volume é o que muda a aritmética: com algumas centenas de peças por mês, o tempo economizado por peça supera a flexibilidade da fixação manual.

Dimensionamento da Máquina: Mesa, Unidade Rotativa e Folga da Ferramenta

O erro de especificação mais comum é dimensionar a máquina de acordo com o comprimento da peça e esquecer seu giro. Uma peça de trabalho com 300 mm de comprimento e 220 mm de largura precisa de uma unidade rotativa que possa agarrá-la, um envelope giratório que ultrapasse a coluna e um deslocamento Z suficiente para alcançar a face superior. Uma unidade rotativa de 250 mm pode consumir de 200 a 250 mm de deslocamento Z antes mesmo de uma peça ser carregada.

Cinco números para confirmar antes de fazer o pedido

1. Diâmetro de giro da peça maior, incluindo qualquer placa de fixação que gire com ela
2. Comprimento útil da mesa restante após a montagem da unidade rotativa e do cabeçote móvel
3. Curso Z restante com a unidade rotativa instalada, medido até o topo da parte mais alta
4. Interferência entre o armazém de ferramentas, o invólucro e o giro da peça, verificada com carga total da ferramenta
5. Caminhos de refrigeração e cavacos ao redor do corpo rotativo, onde os finos se acumulam e a deriva térmica começa

Uma máquina da classe 1270 mm com um trocador automático de ferramentas é um meio-termo comum: deslocamento X suficiente para uma mesa rotativa e cabeçote móvel lado a lado, Z suficiente para limpar o corpo rotativo e um carregador profundo o suficiente para terminar um programa misto de perfuração e fresamento sem parar.

Fixação, tolerância e os custos que ninguém orçamenta

Um eixo rotativo é tão preciso quanto a forma como a peça é segurada. Entre os centros cabem eixos; um mandril de três mandíbulas ou uma morsa autocentrante são adequados para cilindros curtos; um painel frontal com ninhos personalizados combina com peças fundidas estranhas. Cada escolha altera o quanto da peça trava sem suporte e o comprimento sem suporte aparece como trepidação.

A precisão rotativa é cotada em segundos de arco e vale a pena fazer essa conversão manualmente. Um eixo rotativo com precisão de 15 segundos de arco, medido em um raio de 300 mm, contribui com aproximadamente 0,02 mm de erro tangencial antes que o erro do fuso, o crescimento térmico ou o desgaste da ferramenta sejam adicionados. Em uma chamada de posição real de 0,05 mm, isso já representa uma grande parcela do orçamento.

A rotação contínua também aquece a unidade rotativa. Uma tabela que indexa algumas vezes por ciclo permanece próxima da ambiente; aquele que interpola desvios por vinte minutos, e o desvio cai na relação angular entre as feições. As máquinas construídas para esse trabalho carregam mais massa na base e na coluna, e a história da precisão começa abaixo da mesa, conforme abordado em estruturas de base rígidas e precisão de usinagem .

O que verificar com um construtor de máquinas

Como um centro de usinagem vertical de quatro eixos é uma configuração e não um item de catálogo, a profundidade da engenharia é tão importante quanto a folha de especificações.

• De onde vêm as peças fundidas e se a fundição é interna
• Como o alinhamento de base, coluna e mesa é usinado, medido e documentado
• Se a interface rotativa, a fiação e os parâmetros de controle são definidos na fábrica
• Quem dá suporte ao pós-processador quando o primeiro trabalho simultâneo de quatro eixos é executado
• O que a máquina é testada antes do envio e quais registros viajam com ela

A Jiangsu Chuangjia Machinery é uma construtora com esse tipo de integração vertical. Fundada em 2000 como fabricante de retificadoras de superfície e agora parte do grupo Nantong Zhongnan Intelligent Technology, administra um parque de produção de cerca de 100.000 metros quadrados com mais de 380 funcionários, incluindo 30 engenheiros seniores e 20 engenheiros de P&D, e opera sua própria fundição, oficina de chapas metálicas e oficina de pintura, além de usinagem e montagem.

É gama de centros de usinagem verticais abrange os modelos ZNL1160, ZNL1270, ZNL1580 e ZNL1890, além do ZNV1160, ZNV850 e ZNV855, com trocadores automáticos de ferramentas especificados no ZNL1270 e ZNV855. O mesmo grupo também constrói centros de usinagem de pórtico e horizontais, centros de rosqueamento e retificadoras de superfície de precisão.