Amortecimento das vibrações em máquinas-ferramenta: guias lineares e rolamentos para mesas rotativas

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AMORTECIMENTO DAS VIBRAÇÕES EM Mà QUINAS-FERRAMENTA:

GUIAS LINEARES E ROLAMENTOS PARA MESAS ROTATIVAS COM AMORTECIMENTO DAS VIBRAÇÕES

Nas fresadoras, tornos, rectificadoras, perfuradoras, centros de maquinação e outras måquinas - ferramenta, a rigidez Ê um factor fundamental para obter produtos de qualidade adequada e alcançar elevados níveis de precisão. Para garantir a rigidez de uma måquina, o amortecimento das vibraçþes Ê um factor chave. A causa de muitas das vibraçþes encontra-se nos componentes da måquina. No Grupo Schaeffler, trabalhamos para encontrar soluçþes inovadoras que ajudem a amortecer as vibraçþes dos sistemas de guias lineares ou dos rolamentos das mesas rotativas, contribuindo consequentemente para a redução dos efeitos das vibraçþes e garantindo uma óptima qualidade do produto final.

A capacidade de transformar as tendências tecnológicas actuais em produtos competitivos Ê um requisito cada vez mais importante para os fabricantes de måquinas-ferramenta. Isto Ê especialmente vålido para a maquinação de alto rendimento, maquinação a seco com quantidades mínimas de lubrificação, maquinação de materiais de elevada dureza, maquinação de precisão de peças temperadas com definição geomÊtrica do disco de corte (eliminando o processo de rectificação), flexibilidade, sistemas de produção reconfiguråveis e maquinação completa (reduzindo a cadeia de processos). Entre os objectivos clåssicos destacam-se o aumento da produtividade e a diminuição dos custos de produção, optimizando, ao mesmo tempo, a precisão da peça e a qualidade da superfície. Por sua vez, pretende-se limitar a variedade de peças, devido a um desenho modular, optimizar os custos das mesmas e aumentar a flexibilidade relativamente às quantidades e tecnologias no caso de novos tipos de peças. O desenvolvimento de novas ferramentas e materiais de corte para a maquinação de alto rendimento com arranque de aparas foi um passo importante para aumentar consideravelmente as velocidades de corte e maquinação e, consequentemente, a produtividade. Uma vez que neste âmbito podemos contar com claros avanços em relação aos últimos dez anos, ganharå especial protagonismo a redução dos tempos de maquinação e dos tempos mortos com o aumento dos avanços e das secçþes de corte, bem como com o desenvolvimento de ferramentas combinadas, para reduzir as substituiçþes das mesmas e realizar a maquinação dura. As maiores cargas resultantes para a måquina deverão ser garantidas por meio da rigidez e velocidade do fuso adequada, a fim de aproveitar plenamente o potencial das ferramentas e dos materiais de corte. A rigidez dinâmica e eståtica resultantes do desenho e da forma dos diversos componentes da måquina, bem como a tÊcnica de regulação do controlo dos componentes do accionamento, constituem a base para o adequado rendimento de uma måquina-ferramenta. O processo de maquinação propicia a geração constante de vibraçþes na estrutura da måquina-ferramenta derivadas das forças de maquinação, o que pode repercutir negativamente no resultado da qualidade da peça maquinada, uma vez que excita uma frequência própria da estrutura

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robĂłtica

da mĂĄquina. Neste contexto, podemos evidenciar um inconveniente do sistema de guias: a ausĂŞncia de propriedade de amortecimento.

AS VIBRAÇÕES NA MĂ QUINA-FERRAMENTA A precisĂŁo de uma mĂĄquina-ferramenta ĂŠ definida com base nos desvios geomĂŠtricos e cinemĂĄticos do ponto central da ferramenta (Tool-PointCenter “TCPâ€?) num movimento de trabalho definido. Os desvios sĂŁo gerados pelas forças de processo que exercem efeitos estĂĄticos e dinâmicos. As forças de processo estĂĄticas, como o peso da peça ou as forças de corte com efeito estĂĄtico, repercutem na precisĂŁo geomĂŠtrica da peça a maquinar em função da rigidez estĂĄtica da mĂĄquina. As forças de processo dinâmicas propiciam a geração de vibraçþes na mĂĄquina-ferramenta. Em função da propriedade dinâmica da mĂĄquina, tudo isto pode produzir consequĂŞncias na qualidade superficial da peça, bem como no desgaste da ferramenta. As causas das vibraçþes podem ser classificadas em: f 9LEUD¸Ă†HV GH H[FLWD¸œR LQGHSHQGHQWH – Vibraçþes harmĂłnicas DesequilĂ­brio, defeitos do rolamento – Excitação em forma de impulso Corte interrompido, impactos mensurĂĄveis de engrenagem, agitação do exterior f 9LEUD¸Ă†HV DXWR H[FLWDGDV Efeito regenerador, acoplamento entre camadas, formação da estrutura de corte. Devido Ă rigidez transitĂłria da mĂĄquina - ferramenta e Ă s flutuaçþes inevitĂĄveis das forças de corte na maquinação com arranque de aparas, ĂŠ impossĂ­vel evitar as vibraçþes auto excitadas. Com muita frequĂŞncia, ocorrem tambĂŠm excitaçþes originadas pelos impactos de engrenagem ou pelo corte interrompido. Embora seja relativamente simples calcular com precisĂŁo a rigidez estĂĄtica e/ou as deslocaçþes resultantes dos componentes na transmissĂŁo de força, hĂĄ muitos factores na determinação da rigidez dinâmica que sĂŁo mais difĂ­ceis de avaliar. SĂŁo nomeadamente as influĂŞncias desconhecidas de amortecimento dos pontos de acoplamento que produzem desvios importantes entre o cĂĄlculo e a realidade. Em determinadas circunstâncias, pode ser necessĂĄrio “modificarâ€? a mĂĄ-