Siemens - Alta tecnologia para HSC

SIMATIC MV440

High Speed Machining (HSM), ou ainda High Speed Cutting (HSC), é hoje a última palavra em termos de tecnologia para usinagem. Esta tecnologia está em constante desenvolvimento, e por isso, existem muitas dúvidas sobre este assunto. As atuais propostas e fundamentos da HSC estão causando hoje o mesmo impacto que o CNC causou há 40 anos atrás.

Soluções de alto nível tecnológico para HSC só podem ser desenvolvidas por uma empresa que está familiarizada com a alta demanda do setor aeroespacial, que construa plantas industriais perfeitas e avançadas, e que consiga fazer a diferença perante os demais concorrentes. Por isso a maioria das empresas do setor aeroespacial contam com a Siemens como parceira, desde a construção da fábrica até a usinagem dos componentes.O CNC SINUMERIK 840D em conjunto com a linha SIMODRIVE 611D, a linha de motores lineares 1FN e os equipamentos SIMATIC S7, possuem todos os recursos necessários para a utilização da HSC. Muitas empresas fornecedoras de peças para grandes fabricantes do setor aeroespacial, assim como os próprios fabricantes, utilizam a tecnologia SIEMENS para manter a qualidade de seu produto e a garantia de prazo de entrega.

A HSC está sendo muito utilizada em indústrias que exigem velocidade de produção conciliada com precisão de usinagem. Isto, devido aos diversos benefícios que à acompanham, tais como tempo de produção e custos reduzido, excelente qualidade de acabamento e menor distorção da peça final, menor stress do material, entre outros. A produção orientada em HSC teve início em 1976 com a indústria aeroespacial, e ainda hoje, este é o ramo que mais utiliza esta tecnologia como ferramenta de produção.

O que é necessário ?
A utilização da tecnologia HSC depende tanto da mecânica quanto da eletrônica que a equipa, por isso o conjunto completo que forma a máquina deve ser desenvolvido para tal finalidade. Os itens mais importantes na questão da mecânica são o spindle e o cabeçote (toolholder), pois a ferramenta está diretamente ligada à estes dois componentes (no caso de um centro de usinagem). O balanceamento e a simetria do conjunto spindle+cabeçote é essencial para um bom desempenho da máquina, já que é neste conjunto que são exercidas as forças de usinagem. Devemos também nos preocupar com a formação de cavacos, e dar preferência aos cavacos "quebrados" (em pedaços de 2 à 3 cm) ao invés de cavacos contínuos (ou fita), pois os primeiros geram menos calor e menor desgaste da ferramenta.

A eletrônica utilizada para estas aplicações, além de ser de última geração, deve controlar alguns itens essenciais para a HSC:
- Processamento rápido de blocos de movimento (block cycle time)
- Pré-processamento
- Leitura antecipada de blocos de movimento para gerenciamento da velocidade (look-ahead)
- Transformações (p.ex. transformação para 5 eixos)
- Eliminação de erro de contorno
- Correções de ferramenta precisas (dimensões, desgaste, etc...)
- Compensações para erros mecânicos/induzidos
- Máxima segurança de máquina devido à alta velocidade dos eixos

A origem do HSC
O conceito básico da HSC foi desenvolvido pelo Dr. Carl Salomon em 1931, o que resultou em uma patente alemã. A idéia consiste em aumentar a velocidade de usinagem e assim diminuir a temperatura da peça sendo usinada, o que causa um menor enfraquecimento do material. A razão é que a velocidade de corte (Machining Feed Rate) é maior do que a velocidade de condução térmica, concentrando a maior parte da dissipação de calor no material removido (cavaco). Não existe uma velocidade que determina se o processo de usinagem está ou não sendo feito em HSC, pois este valor depende de outros fatores como dureza do material a ser usinado, tipo da ferramenta utilizada, ect... No entanto podemos citar como exemplos velocidades de spindle variando de 20000 até 60000 rpm, e velocidades de corte entre 2 e 20 m/min. Na tabela abaixo, podemos observar um comparativo de velocidades convencionais e de HSC.



Ao invés de construir um conjunto à partir de diversas peças pequenas, a HSC permite que este seja contruído em um bloco único de material. Isto evita o desperdício de até 60% de tempo de montagem além de melhorar a resistência da peça final. Além disso existe uma redução no número de ferramentas utilizadas para compor o conjunto e o peso da peça final é muito menor. Certas formas de usinagem seriam impossíveis de serem construídas sem a utilização da HSC, como formas complexas, paredes extremamente finas, ou mesmo com fendas muito estreitas.