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CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS - CONTINUAÇÃO
Fusos de esferas recirculantes
O sistema de transmissão de movimento para os carros porta-ferramentas é o sistema de fuso e porca, que permite converter a rotação de um motor em um movimento linear. No caso das maquinas CNC, faz-se o uso dos sistemas parafuso/porca com esferas, chamados de fusos de esferas recirculantes.
Figura 3.5.1: Tipos de fusos de esferas recirculantes.
DISPOSITIVOS PARA TROCA DE FERRAMENTAS
As torres ou trocadores de ferramentas permitem que todo o processo de usinagem seja automatizado com exatidão de posicionamento das ferramentas e também um tempo consistente de produção.
Os dispositivos mais comuns para troca de ferramenta em tornos são:
De troca rápida
Torre elétrica
Revolver
Gang tools
Os dispositivos de troca rápida permitem a troca manual de ferramentas em até quatro posições distintas em guias especiais.
As torres elétricas permitem a colocação de seis a oito ferramentas simultaneamente para serem utilizadas conforme requisição da programação. Neste sistema a troca automática é realizada através do giro da torre que é comandado pelo programa CNC, deixando a ferramenta necessária na posição de trabalho. Vide figura abaixo.
Nos tornos convencionais a transmissão de movimento é realizada por fusos trapezoidais que necessitam de lubrificação e manutenção constante e possuem baixo rendimento devido ao atrito entre as partes fuso e porca, isto restringe sua utilização para aplicações de baixa rotação.
Nos fusos de esferas recirculantes ocorre a rolagem das esferas nos canais da rosca, proporcionando baixo atrito e alto rendimento, consequentemente é possível utilizar altas rotações com pouco desgaste das partes, reduzindo a necessidade de manutenção frequente.
Vantagens da utilização de fusos de esferas:
1. Alto Rendimento: A redução de atrito possibilita um rendimento mecânico em torno de 90%;
2. Movimento Regular: Os fusos de esferas possuem movimento regular também a rotações muito baixas, eliminando possíveis trepidações (efeito “stick-slip”) características dos fusos de rosca trapezoidal;
3. Folga Axial Zero: A alta eficiência do contato por esferas permite pré-carga reduzindo bastante a folga axial;
4. Maior velocidade permitida: Os fusos de esferas permitem maior velocidade de rotação e possuem ponto de velocidade crítica muito superior aos fusos trapezoidais.
5. Maior vida útil: Os sistemas com fusos trapezoidais necessitam de mais intervenções de manutenção devido ao aparecimento de folga devido ao desgaste;
6. Repetitividade de posição: A redução de desgaste por atrito e as folgas muito pequenas permite a repetitividade de posicionamentos requeridos em certas máquinas de alta precisão;
7. Mínima Lubrificação: Os fusos de esferas eliminam a necessidade constante de lubrificação, característica dos fusos de rosca comum (trapezoidal). A lubrificação é feita somente na montagem da máquina conforme instrução dos fabricantes.
Indicadores de posição (encoders)
Os encoders são transdutores de movimento capazes de converter movimentos lineares ou angulares em informações elétricas que podem ser transformadas em informações binárias e trabalhadas por um programa que converta as informações passadas em algo que possa ser entendido como distância, velocidade, rotação, etc.
Os servomotores geralmente são dotados de discos de encoders e em algumas máquinas são utilizadas réguas óticas fixadas próximas ao barramento para a mesma função.
Figura 3.5.2: Encoder.
Figura 3.5.5: Trocador de ferramentas automático tipo Torre elétrica.
No sistema de revólver a troca é realizada com o giro do dispositivo, que também é comandado pelo programa CNC, até que a ferramenta desejada fique na posição de trabalho. Geralmente posicionado a frente da peça ou em barramento inclinado atrás da peça. Eventualmente o torno pode ter neste sistema ferramentas rotativas na direção do eixo Z ou X. Vide figura abaixo.
Figura 3.5.6: Trocador de ferramentas automático tipo Revólver.
O sistema Gang Tools permite posicionamento dos suportes de ferramentas em linha, oferecendo flexibilidade de montagem de ferramentas para múltiplas aplicações. Alguns tipos também permitem utilização de ferramentas rotativas, tais como brocas, fresas e machos. Vide figura abaixo.
Figura 3.5.7: Trocador de ferramentas automático tipo Gang Tools.
Figura 3.5.3: Réguas óticas de posicionamento.
Figura 3.5.4: Componentes do Encoder e seu funcionamento.
Os dispositivos mais comuns para troca de ferramenta em centros de usinagem são:
De troca manual
Carrossel
Magazine
Os dispositivos de troca manual são comuns as fresadoras CNC, mas quase todos os centros de usinagem possuem sistemas de troca automática de ferramentas do tipo magazine ou carrossel. No sistema magazine ou no carrossel as ferramentas são armazenadas em locais numerados. Cada máquina é dotada de um sistema de troca que pode ser; direta ou com um braço. Na troca o braço duas garras em forma de ganchos tira: de um lado a nova ferramenta do magazine ou carrossel e do outro lado a ferramenta que estava operando na árvore da máquina e gira em seu próprio eixo invertendo a posição. Vide figuras abaixo.
O encoder funciona da seguinte maneira: uma luz é emitida por um LED (Diodo Emissor de Luz) na direção de um disco transparente graduado (ou dotado de rasgos) que é solidário a um eixo acoplado ao eixo do fuso, quando o fuso gira, o disco também gira, e a luz passa pelo disco quando não há um traço e passa quando há um rasgo. Do lado oposto do disco uma fotocélula emite um sinal toda vez que recebe a luz e o encoder que gera pulsos em sua saída que são enviados ao sistema de controle para que este controle o fuso.
Figura 3.5.4: Esquema de retorno (feedback) do sinal do encoder.
Fonte: GROOVER, 2010.
Figura 3.5.8: Trocador de ferramentas automático tipo Magazine.
Quando o sistema de controle envia ao motor um sinal para se movimentar (girar seu eixo) e atingir uma determinada coordenada necessita saber, quanto ainda falta para alcançar ou se chegou ao destino. para isto, existe o retorno (feedback) que é o sinal enviado pelo encoder ao sistema de controle que compara a quantidade de pulsos para alcançar a coordenada desejada com a quantidade de pulsos que já chegaram. Se esta quantidade for diferente daquela necessária o sistema de controle mantém o motor funcionando, caso contrário ele pára o motor. Vide figura acima.
Figura 3.5.9: Trocador de ferramentas automático tipo Carrossel.
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