As máquinas – ferramentas CNC foram criadas principalmente para aumentar a eficiência e a precisão do processamento, reduzindo ou eliminando o trabalho humano físico. Numa época em que os custos do trabalho estão ficando cada vez mais caros, o objetivo natural passa a ser a produção do maior número possível de bens por um trabalhador. Os proprietários de empresas que desejam melhorar suas capacidades de produção de bens estão começando a explorar a possibilidade de adquirir uma máquina CNC. Frequentemente, escolhem o preço da máquina como critério básico. Eles não percebem que as máquinas CNC são divididas em profissionais e não profissionais. Máquinas profissionais são as máquinas que permitem gerar uma receita maior, ou seja, podem produzir um produto que pode ser vendido por um valor superior ao custo de produção. O custo de produção consiste no preço do material (junto com sucata e produtos defeituosos), o custo de amortização da máquina-ferramenta, o custo da eletricidade, o custo do trabalho do operador, o custo de fornecimento de tecnologia e programas de usinagem, o custo de ferramentas de corte. Máquinas não profissionais são máquinas que não podem ter lucro devido ao seu design, aos materiais de que são feitas, às possibilidades do sistema de controle e ao desempenho amplamente conhecido. Essas máquinas geralmente são um grupo de máquinas que costumam ser muito mais baratas do que as profissionais. Estas máquinas são perfeitas para uso individual não profissional, como, por exemplo, para um modelista que faz modelos de aviões, barcos, etc. como hobby, hobby ou hobby e onde o tempo de fabricação das peças ou produto não seja imprescindível.
É importante enfatizar que geralmente os tempos de fabricação da mesma peça usinada em uma máquina profissional e em uma não profissional diferem em mais de uma dúzia de vezes do tempo de fabricação, mas a fabricação em uma máquina profissional é uma dúzia de vezes mais rápida, o que permite para gerar lucros consideráveis. Enquanto fabricamos a mesma peça em uma máquina não profissional, podemos sofrer grandes perdas. Isso se deve ao fato de que quase todos os fatores responsáveis pelo custo de produção de uma determinada peça dependem do tempo de usinagem e dos tempos intermediários ou tempos mortos, ou seja, da eficiência e produtividade da máquina.
Então, como você distingue uma máquina profissional de uma não profissional? Nem sempre o preço é o fator determinante, pois algumas empresas, principalmente as de marca, produzem máquinas não profissionais e nem um pouco baratas e o usuário paga principalmente pelo conhecido logotipo na caixa da máquina. Também existem máquinas que são oferecidas como profissionais, mas têm apenas aparência profissional, o que incentiva os clientes em potencial a fazerem uma compra. Para evitar uma situação em que você tenha feito a compra e a máquina pareça não atender às suas expectativas, você deve examinar cuidadosamente os recursos e capacidades reais da máquina em que está interessado.
Em primeiro lugar, a questão fundamental é visitar a empresa que oferece essa máquina. É melhor ir ao fabricante, pois além da demonstração das máquinas, poderemos avaliar como e em que ferragens essas máquinas são fabricadas e quais são as condições de montagem na linha de fabricação. As empresas comerciais costumam se oferecer para ver a máquina em operação nas instalações de outro cliente, o que pode tornar os pedidos de demonstração de todas as capacidades da máquina bastante embaraçosos. Na maioria das vezes, causa a suposição de que a máquina está tratando corretamente, o que não significa que realmente o fará. Durante as negociações na fábrica do fabricante, o cliente geralmente pode ser mais exigente, pois ambas as partes estão preocupadas com a transação e têm maior disponibilidade para testar e verificar a qualidade dos componentes da máquina que não são fechados pela carenagem.
Quando olhamos para a máquina, devemos prestar atenção aos seguintes detalhes. Uma máquina profissional deve ser construída com base em uma construção de aço que contenha o mínimo de elementos de conexão possível (parafusos, braçadeiras, parafusos, etc.). Deve ser uma estrutura de espaço fechado que proporcione alta rigidez da máquina. Perfis de alumínio conectados por meio de elementos torcidos são frequentemente instáveis, sujeitos a deformação durante o transporte e podem perder a geometria da máquina porque todos os elementos são mantidos por fricção. A situação em que as máquinas são importadas em peças e montadas na casa do cliente é um erro total.
É ideal quando a máquina é composta por um número mínimo de peças, ou seja, a estrutura principal da máquina é monolítica e a porta não é uma parte removível. É verdade que obriga o fabricante a ter máquinas enormes que permitem usinar elementos tão grandes em uma única fixação, mas só assim o usuário pode ter a garantia de que terá uma máquina com a geometria correta por muitos anos.
Todos os componentes que se movem em relação uns aos outros devem estar livres de elementos deslizantes em favor dos rolamentos. Isso proporciona muitos anos de vida útil sem substituir componentes desgastados naturalmente.
O rolamento de cada eixo deve estar em pelo menos duas guias e quatro carros. A conversão do acionamento rotativo em acionamento linear deve ser realizada por meio de um parafuso sem-fim com porca de esfera de recirculação. Em caso de acionamento de pórtico móvel, o pórtico móvel deve ser alimentado por dois fusos de esferas de recirculação sem fim que são sincronizados para manter a perpendicularidade correta dos eixos! É muito importante porque, caso contrário, o pórtico terá uma rigidez torsional muito baixa.
As engrenagens sem-fim de porca esférica de recirculação são engrenagens de precisão e, portanto, devem ser protegidas contra poeira e cavacos que ocorrem durante a usinagem. Os parafusos sem-fim com porca de esfera de recirculação que ficam expostos ao possível contato direto com cavacos, óleo e líquido refrigerante devem ser protegidos por tampas de segurança.
A máquina deve ser robusta e pesada o suficiente para ser rígida. Se formos capazes de levantar a máquina pelos dois lados apenas com a força humana, ela deve ser um brinquedo, exceto para máquinas CNC de laboratório. Os pesos das máquinas industriais são medidos em toneladas.
Quanto aos acionamentos utilizados nessas máquinas, as melhores soluções são os servo-acionamentos digitais que atuam no sistema DPC (Direct Position Control) e se caracterizam por movimentos de alta precisão em estados dinâmicos. É muito importante porque a precisão das máquinas geralmente ocorre em estados estáticos, o que não permite estimar a precisão real de usinagem.
Máquinas que trabalham com servo motores devem atingir velocidades de 300 mm / se maiores. Os motores de passo não devem ser usados para aplicações profissionais, mas isso é aceitável em máquinas mais leves, desde que sejam usados motores bem combinados com drivers e a aplicação do sistema de amortecimento de ressonância. Eles devem atingir uma velocidade de 100-150 mm / s.
Um bom sistema de controle é aquele utilizado nas máquinas do segmento médio. A taxa de crescimento deste segmento de mercado torna as máquinas de marcas conhecidas com vários anos inadequadas para uso devido ao sistema de controle desatualizado, embora ainda estejam em perfeitas condições. Portanto, é muito importante que o sistema de controle CNC permita atualizações subsequentes para estar em conformidade com os padrões futuros.
Outro especto relacionado ao sistema de controle é a velocidade. A velocidade do sistema de controle de uma máquina CNC é a capacidade de ler e processar um determinado número de blocos de um programa em uma unidade de tempo. A velocidade do sistema de controle é principalmente importante no trabalho em que existem formas complexas que consistem em um grande número de vetores e são processadas principalmente em máquinas CNC.
Nesta situação, outro parâmetro do sistema de controle, que é a possibilidade de analisar mais de um bloco de um programa ao mesmo tempo, torna-se muito importante. Ao analisar vários milhares de vetores para a frente em um segundo, podemos ajustar a velocidade entre os vetores de forma que, no caso de pequenos ângulos entre eles, seja possível cobri-los com uma velocidade maior que zero. Essa forma de desempenho do interpolador é chamada de “Análise de vetor dinâmico”.
Outro especto do sistema de controle também se aplica ao desempenho do interpolador. Em primeiro lugar, o computador PC não é adequado para interpolação direta de movimentos em máquinas CNC. Os recursos de hardware de um PC não estão equipados com um cronômetro preciso que poderia ser a base de tempo para o interpolador. Além disso, a maioria dos sistemas operacionais como Windows e Linux não são sistemas de tempo real, o que significa que os pulsos gerados diretamente pelo computador PC, por exemplo, para a porta da impressora, podem ser atrasados por um valor não especificado. Isso significa que os movimentos gerados desta forma são sempre de baixíssima qualidade (vibrações, oscilações, solavancos), o que é causado por pulsos irregulares do gerador. A solução para esse problema é usar um interpolador de hardware que funciona em um processador completamente diferente. Eles geralmente são processadores DSP muito rápidos. Nesse caso, o PC é usado apenas como uma interface de usuário em vez de um interpolador.
Para garantir a comunicação entre essas duas partes do sistema em tempo real, elas devem estar conectadas a um barramento de dados muito rápido. Soluções como porta serial, porta paralela ou USB não são adequadas para isso. A única opção possível é Ethernet, geralmente em uma camada de transporte modificada.
Um bom sistema de controle também deve permitir uma regulação suave e precisa do avanço e da velocidade de operação dos eixos da máquina de zero à velocidade predefinida. Deve permitir a geração automática do caminho da ferramenta com base em desenhos no formato dxf etc., incluindo correção do diâmetro da ferramenta, extração de bolsões, deteção de ilha e perfuração. Recomenda-se que o sistema possa exibir todos os dados relativos ao programa de usinagem com a exibição do progresso da usinagem na tela em tempo real.
Para conhecer as possibilidades da máquina CNC, é imprescindível a realização de tratamentos experimentais, cujos resultados ajudarão a responder a grande parte das dúvidas sobre a razoabilidade da compra de uma dada máquina.
Devemos pedir a realização de várias figuras geométricas, ou seja: um quadrado, um triângulo, um círculo e uma elipse, do tamanho de 100 mm e espessura de 5-8 mm, com velocidade de pelo menos 50 mm / s, em materiais pelo menos tão duros quanto aqueles que queremos usinar nesta máquina.
Primeiro, fresamos um quadrado e depois examinamos seus cantos específicos. Eles devem ser retos e afiados e não devem ser arredondados. Quaisquer ondulações não devem ser visíveis perto dos cantos. Ao examinar o material, devemos estar atentos para que o cortador não tenha se movido muito nos cantos. Se notarmos os efeitos mencionados, significa que a máquina não tem rigidez suficiente.
Medimos a dimensão em ambas as direções usando um paquímetro eletrônico. Se o desvio for de 0,03 mm para fresadoras ou gravadoras e 0,05 mm para fresadoras, o resultado é satisfatório. Mas a diferença entre as duas dimensões não deve exceder 0,02 mm e 0,04 mm, respetivamente.
Olhando contra a luz entre a barra angular e o quadrado, não devemos ver nenhum espaço livre. Também podemos usinar dois quadrados e colocá-los juntos depois de virar um deles. Idealmente, eles devem corresponder um ao outro. Se não coincidirem, significa que não há perpendicularidade dos eixos XY na máquina.
Em seguida, mecanizamos um triângulo. Aqui, além dos cantos, chamamos a atenção para paredes inclinadas que requerem o movimento simultâneo de dois eixos. Agora avaliamos a qualidade da interpolação. Quanto mais áspera for a superfície, pior será o desempenho do interpolador e das unidades.
Agora fazemos um círculo. Na usinagem do círculo, devemos prestar atenção especial à velocidade de fresagem e possíveis vibrações, bloqueios e outros incidentes que podem causar, por exemplo: Diminuição significativa do avanço em relação à usinagem de um esquadro. Se notarmos que o círculo é usinado mais lentamente que o quadrado, mesmo que a velocidade pré-definida seja a mesma, isso significa que o sistema não pode continuar a processar um grande número de vetores, ou simula uma interpolação circular com baixa resolução. Isso pode ser reconhecido por superfícies planas que constituem este círculo e são visíveis na lateral do círculo. O círculo deve ser redondo. Medimos com um paquímetro eletrônico em vários ângulos e verificamos as dimensões, assim como no caso do quadrado.
Agora é a hora de uma elipse. Aqui, os problemas mais comuns ocorrem com a velocidade de processamento dos dados no sistema de controle, portanto, durante o tratamento de uma elipse, devemos atentar principalmente para a velocidade e suavidade do movimento da máquina.