Ferramentas ao vivo versus fresamento secundário em tornos suíços: otimizando o torneamento de precisão CNC
PFT, Shenzhen
Resumo: Tornos do tipo suíço produzem geometrias de peças complexas utilizando ferramentas rotativas integradas (ferramentas rotativas integradas) ou fresamento secundário (operações de fresamento pós-torneamento). Esta análise compara os tempos de ciclo, a precisão e os custos operacionais entre ambos os métodos, com base em ensaios de usinagem controlados. Os resultados indicam que as ferramentas rotativas reduzem o tempo médio de ciclo em 27% e melhoram a tolerância posicional em 15% para características como furos transversais e planos, embora o investimento inicial em ferramentas seja 40% maior. O fresamento secundário demonstra custos por peça mais baixos para volumes inferiores a 500 unidades. O estudo conclui com critérios de seleção baseados na complexidade da peça, tamanho do lote e requisitos de tolerância.
1 Introdução
Os tornos suíços dominam a fabricação de peças pequenas e de alta precisão. Uma decisão crítica envolve a escolha entreferramentas vivas(fresamento/furação na máquina) efresamento secundário(operações dedicadas de pós-processamento). Dados do setor mostram que 68% dos fabricantes priorizam a redução de configurações para componentes complexos (Smith,J. Manuf. Ciência., 2023). Esta análise quantifica as compensações de desempenho usando dados empíricos de usinagem.
2 Metodologia
2.1 Design de Teste
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Peças de trabalho: eixos de aço inoxidável 316L (Ø8 mm x 40 mm) com 2 furos transversais de Ø2 mm + 1 furo plano de 3 mm.
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Máquinas:
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Ferramentas ao vivo:Tsugami SS327 (eixo Y)
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Fresamento secundário:Indexador Hardinge Conquest ST + HA5C
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Métricas rastreadas: tempo de ciclo (segundos), rugosidade da superfície (Ra µm), tolerância da posição do furo (±mm).
2.2 Coleta de Dados
Três lotes (n=150 peças por método) foram processados. A Mitutoyo CMM mediu características críticas. A análise de custos incluiu desgaste de ferramentas, mão de obra e depreciação de máquinas.
3 Resultados
3.1 Comparação de desempenho
| Métrica | Ferramentas ao vivo | Fresamento Secundário |
|---|---|---|
| Tempo médio do ciclo | 142 segundos | 195 segundos |
| Tolerância de posição | ±0,012 mm | ±0,014 mm |
| Rugosidade da superfície (Ra) | 0,8 µm | 1,2 µm |
| Custo de ferramental/peça | $ 1,85 | $ 1,10 |
*Figura 1: Ferramentas ativas reduzem o tempo do ciclo, mas aumentam os custos de ferramentas por peça.*
3.2 Análise de Custo-Benefício
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Ponto de equilíbrio: as ferramentas ativas se tornam econômicas em ~550 unidades (Figura 2).
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Impacto na precisão: ferramentas ativas eliminam erros de refixação, reduzindo a variação de Cpk em 22%.
4 Discussão
Redução do Tempo de Ciclo: As operações integradas das ferramentas motorizadas eliminam atrasos no manuseio das peças. No entanto, as limitações de potência do fuso restringem o fresamento pesado.
Limitações de custo: os custos mais baixos de ferramentas de fresamento secundário são adequados para protótipos, mas acumulam trabalho de manuseio.
Implicação prática: para componentes médicos/aeroespaciais com tolerâncias de ±0,015 mm, ferramentas motorizadas são ideais, apesar do maior investimento inicial.
5 Conclusão
O ferramental motorizado em tornos suíços proporciona velocidade e precisão superiores para peças complexas de médio a alto volume (> 500 unidades). O fresamento secundário permanece viável para geometrias mais simples ou lotes baixos. Pesquisas futuras devem explorar a otimização dinâmica de trajetórias de ferramentas para ferramental motorizado.
Data de publicação: 24 de julho de 2025
