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Revista Máquinas e Metais

 

 

Como trabalhar formas poligonais regulares ou não em maquina cilíndrica CNC

 

Como o aumento da oferta de produtos no mercado cada vez mais exigente e personalizado, itens com design cada vez mais arrojado e inovador, emprego de materiais com maior vida útil ou ainda peças para fins automotivos, náuticos, aeronáuticos ou até mesmo cirúrgicos, tornou-se necessário buscar no mercado métodos inovadores de produção. Os fabricantes de retificadoras motivaram-se para oferecer uma solução de precisão, produtiva e principalmente flexível.


Alguns exemplos demonstram que já existem peças e componentes automotivos que exigem um processo de fabricação diferente, que demande o emprego de uma retificadora cilíndrica, por ser a única máquina capaz de atender a essas exigências de fabricação.


Diante de desafios como esses, o mercado exigiu o desenvolvimento de uma máquina para tal aplicação, que usasse fundamentalmente um CNC de alto poder de processamento e elevada capacidade de memória, além de software de fácil utilização e excelente interface homem-máquina. Tal potencial foi aliadas às capacidades de retificadoras cilíndricas CNC, conhecidas por se tratarem de máquinas que já possuem alta precisão e que, com sistemas de guias hidrostáticas, eliminam fenômenos como stick-slip.


Essas máquinas permitem um deslocamento preciso e contínuo, e favorecem o correto posicionamento do rebolo em relação à cota angular programa da peça durante a rotação.Conforme a necessidade, outros recursos disponíveis são aplicados, como eixos-árvore com novas tecnologias e de maior precisão, assim como motores lineares, que são indispensáveis em alguns casos.


A escolha do comando numérico adequado é decisiva, observando o número de eixos controlados simultaneamente, resolução dos encoders, aceleração e potência disponível.No entanto, é dado um grande destaque ao software que, por meio de páginas, funções especiais e outros recursos, criam uma interface homem-máquina que torna a programação muito simples.Portanto, o resultado é rapidamente obtido.
O software do CNC, geralmente desenvolvido pelo próprio fabricante máquinas, tem como base os conceitos matemáticos envolvidos na formas conhecidas (polígonos regulares), e passam a fazer parte do menu da máquina. Isso simplifica a facilita a programação das formas geométricas.


O conceito é baseado no controle do eixo transversal (eixo X) e do eixo do cabeçote porta-peças (eixo C), ambos sincronizados e atuando simultaneamente durante o processo de retificação.


É importante ter em mente que existe uma equação complexa envolvida no processamento. Um exemplo é destacado na figura 4 . Pode-ser observar na imagem o ponto de contato entre peça e rebolo muda em função a forma geométrica da peça a ser retificada.


Portanto, cada forma a ser programada precisa ser minuciosamente equacionada antes de se começar o planejamento estratégico do processo de retificação.


A quantidade de parâmetros envolvidos nesse processo é enorme e todos são importantes, desde as referencias do rebolo e da peça até a geometria da retificadora(alinhamento entre altura do rebolo e altura da peça) etc.


Para citação de um importante valor a ser considerado foi escolhido o diâmetro do rebolo. Um erro na informação deste parâmetro resulta em cálculos diferentes do real (real diâmetro do rebolo) leva a erros dimensionais no produto retificado. Atualmente, existem soluções técnicas que dependem exclusivamente das precisões envolvidas para escolha da melhor relação custo-beneficio.


Em relação ao processo de retificação, existem tecnicamente três estratégias a escolher:
• Avanço e rotação da peça constantes,
• Taxa de remoção constante e 
• Velocidade tangencial constante.


Cada uma dessas estratégias tem suas vantagens e desvantagens. Em certos processos, algumas demonstram-se inviáveis, porque provocam um esforço excessivo do rebolo em determinados pontos da trajetória, o que leva ao desgaste da ferramenta e gera deformações na peça.


A estratégia de retificação está ligada diretamente à equação da geometria. Em certos casos, não é possível, no atual estágio da tecnologia, permitir a flexibilidade de escolha da forma poligonal a retificar e do processo (o que seria ideal), porque o programa torna-se extremamente complexo.


Essa novidade tecnológica trás muitas dúvidas, até ser assimilada por todos os envolvidos no projeto. Isso porque, embora ela possa parecer simples à primeira vista, é importante que fatores como a definição do ponto inicial da forma em relação a um ponto especifico da peça (vértice ou ponto médio da forma alinhado angularmente em relação a uma chaveta no eixo, por exemplo) estejam claramente definidos no desenho do produto, asssim como a definição dos meios de controle, dos parâmetros de controle e obediência às normas internas ou internacionais.


Em muitos casos, observa-se que a experiência define melhor o que cada produto requer para obter seu melhor desempenho.


Neste caso, desaparecem as fórmulas matemáticas e surgem tabelas de pontos que são divididas em graus ou décimos de grau, varrendo os 360º da forma ou segmentos de grau quando se trata de uma forma repetitiva (uma forma trilobular requer uma tabela de 120º x 3).


Deve-se sempre considerar que os problemas que geralmente ocorrem em um processo de retificação cilíndrica também existem nesse processo. Uma peça com fixação inadequada em uma retificação cilíndrica pode sair cônica, ovalizada, com erro de forma inadequado ou mesmo com vibração.


Na retificação de formas poligonais, os efeitos também se manifestam, porém de forma distinta para uma investigação da causa do problema. A vibração ou chatter mark, é um dos pontos importantes a serem observados. Com relação à retificadora, a rigidez da máquina e meios de controle precisos da rotação do rebolo e do seu balanceamento são fundamentais.


Um paradigma a ser quebrado nesse processo refere-se ao rebolo. Obviamente, no inicio, os fabricantes não deram valor à escolha da ferramenta. Com o advento do nitreto cúbico de boro (CBN) com liga vitrificada ou dos rebolos diamantados, todos começaram a utilizar essas ferramentas, pois, como elas têm alto fator G, não desgastam e, portanto, introduzem erros menores no processo.


Entretanto, com controles adequados e boa utilização da ferramenta, é perfeitamente possível utilizar rebolos convencionais nessas aplicações. Mas novamente o binômio custo-beneficio deve ser levado em consideração no momento da definição técnica da máquina e do processo.


Para prosseguir com a explicação desse novo processo, será tomada como exemplo a retificação de um polígono denominado trilobular. Seguindo a norma DIN 32711, a tolerância mais significativa é medida na casa 120º, entre o ponto mais alto do raio menor e o ponto médio do raio maior.


A experiência de acoplamento forneceu ao fabricante e ao cliente final uma base de dados mais detalhada e aperfeiçoou a norma internamente. Passou a se tomar como base a norma internacional, com a criação de uma tabela extra de ajuste e um método bastante criterioso de controle de toda a geometria.


De posse da tabela e de um sistema computadorizado de medição e medidas baseadas em interferômetro a laser, o usuário fixa a peça entre pontas, gira 360 º e, com a tabela previamente programada no computador do equipamento de medição, a peça é medida e o resultado é impresso.


Uma linha de tolerância superior e uma linha de tolerância inferior definem o máximo erro admissível na trajetória. A grande vantagem de utilização de uma retificadora cilíndrica CNC para usinar peças de formas poligonais está na flexibilidade e no ganho produtivo e de qualidade, já que, em muitos casos, a peça passa a ser fabricada com apenas uma fixação.


A analise da figura 6 possibilita prever o processo com o uso de retificadoras convencionais da seguinte maneira:
• Uma retificadora cilíndrica convencional para retificar os três diâmetros.
• Uma retificadora plana equipada com um dispositivo especial de fixação da peça e de um divisor de grau para direcionar a peã a cada 180º (retificar os planos paralelos).
• Uma retificadora placa equipada com um dispositivo especial de fixação da peça e de um divisor de grau para direcionar a peça a cada 120º (retificar o triângulo).


São necessários três funcionários e três retificadoras, para um tempo de fabricação seqüencial de aproximadamente 13 a 14 minutos. Como as maquinas trabalham simultaneamente, o tempo mais critico define o tempo de linha, ou seja, de aproximadamente 4,5 minutos.


Com a retificadora cilíndrica CNC para formas poligonais, é possível, com uma única fixação e um único operador (que fica a maior parte do tempo controlando a qualidade e a movimentação de peças), que a operação de retificação da peça seja concluída em 2,3 minutos. Ou seja, um custo produtivo relativamente baixo com melhor qualidade do produto retificado, já que existem recursos para ajustes de simetria, paralelismo, ângulo entre as faces, ângulo relativo entre o triangulo e as faces planas e concentricidade entre as geometrias retificadas.

Conclusão


A melhor forma de concluir este trabalho é apenas apresentar a opinião do proprietário de uma ferramentaria que adquiriu uma retificadora cilíndrica com recursos de retificar polígonos regulares. Ele não imaginava, depois de 25 anos trabalhando como ferramenteiro, que haveria uma forma de produzir tal variedade de peças com tolerâncias, o numero de operações, as formas e excentricidade exigidas, até conhecer uma retificadora cilíndrica com os recursos apresentados nesse trabalho.

 

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