HSM

HSMHIGH SPEED MACHINE : 

HSMHIGH SPEED MACHINE Mairon Martins e Lucas Ribeiro

HSMIntrodução : 

HSMIntrodução A Usinagem com Altíssima Velocidade (HSM - High Speed Machining) é amplamente utilizada para a usinagem de superfícies complexas, o emprego desta tecnologia visa à obtenção de um alto nível de qualidade geométrica da superfície com tempo de processo competitivo.

HSMHIGH SPEED MACHINE : 

HSMHIGH SPEED MACHINE O conceito da HSM foi desenvolvido pelo Dr. Carl Salomon em 1931. 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.

HSMHIGH SPEED MACHINE : 

HSMHIGH SPEED MACHINE A razão é que a velocidade de corte 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 HSM, pois este valor depende de outros fatores como dureza do material a ser usinado, tipo da ferramenta utilizada, ect...

HSMHIGH SPEED MACHINE : 

HSMHIGH SPEED MACHINE Com a alta velocidade, no entanto, o tempo de contato da ferramenta com a peça é tão pequeno que as partes pouco se aquecem, proporcionando um processo adiabático (no qual não há troca de calor). Quando muito, é utilizado apenas ar comprimido.

HSMHIGH SPEED MACHINE : 

HSMHIGH SPEED MACHINE

HSMMáquina, Ferramentas, Eletrônica : 

HSMMáquina, Ferramentas, Eletrônica Os desafios para a execução da usinagem com altas velocidades envolvem o desenvolvimento de três áreas distintas: Máquina Ferramentas Eletrônica

HSMMáquina : 

HSMMáquina As solicitações cinemáticas e dinâmicas, que são submetidas às máquinas e ferramentas durante o processo de usinagem a altíssimas velocidades de corte exigem uma nova maneira de construção da máquina-ferramenta, no que se refere ao projeto e característica construtivas.

HSMMáquina : 

HSMMáquina Entre as novas concepções empregadas nestas máquinas: Novos eixos- árvore que possibilitam avanços com acelerações significativas maiores do que as máquinas convencionais. Novos sistemas de lubrificação e rigidez.

HSMMáquina : 

HSMMáquina Utilização de motores lineares que possibilitam o alcance de deslocamentos rápidos dos carros de translação sem perdas de potência. Geralmente a base desta máquina deverá ser fabricado em concreto polimérico, o que garantirá um componente de absorção em altas solicitações bastante favorável.

HSMMáquina : 

HSMMáquina

HSMMáquina : 

HSMMáquina A principal vantagem deste tipo de tecnologia é evitar amplamente efeitos mecânicos como elasticidade, folga atrito e oscilações por tracionamentos. Alta resposta dinâmica, já que se tornam desnecessários elementos de acoplamentos – fuso de esfera, correias Aumentando a confiabilidade e, de maneira significativa, a precisão.

HSMMáquina : 

HSMMáquina Dados: Força de avanço nominal – até 6600 N, com velocidade máxima de 200m/min. Força de avanço máximo – até 14500 N, com velocidade nominal de 95m/min.

HSMMáquina : 

HSMMáquina

HSMMáquina : 

HSMMáquina Alta resistência ao desgaste. A dureza da esfera cerâmica única aumenta consideravelmente a resistência do rolamento ao desgaste. Ela elimina as partículas esmagando-as. Vida útil mais longa em ambientes contaminados.

HSMMáquina : 

HSMMáquina Menor nível de ruído com o tempo. não cria qualquer desbalanceamento ou vibração nos rolamentos. Trabalham até 3milhoes de RPM

HSMMáquina : 

HSMMáquina

HSMMáquina : 

HSMMáquina Redução de atrito Redução de vibração Acelerações até 150 m/s2 Velocidades até 300 m/min Temperaturas de –10 °C até +100 . Eles são utilizados em aplicações com avanços ilimitados, cargas elevadas e rigidez numa escala alta até muito alta.

HSMFerramentas : 

HSMFerramentas Devido as HSM operarem em elevadas rotações, altas acelerações e desacelerações e grandes avanços. As ferramentas de corte também foram re- projetadas. Geralmente apresentam arestas de corte de diamante policristalino, ou nitreto cúbico de boro.

HSMFerramentas : 

HSMFerramentas As pastilhas geralmente são soldas no porta ferramentas.

HSMFerramentas : 

HSMFerramentas

HSMFerramentas : 

HSMFerramentas Alta precisão proporcionando um batimento radial de menos de 3 microns Comprimento de contato e aresta curta para o menor risco de vibração possível, deflexão e forças de corte baixas. Hastes cônicas e de tamanho grande, especialmente importante em diâmetros pequenos.

HSMFerramentas : 

HSMFerramentas Substrato de micro-grãos, cobertura de TiAlN para maior resistência ao desgaste Furos para refrigeração ou passagem de ar comprimido Micro geometria robusta, adaptada para HSM de aços endurecidos

HSMFerramentas : 

HSMFerramentas O sistema de fixação das ferramentas de corte também passaram pelo mesmo processo de desenvolvimento, devido aos grandes esforços submetidos. Com altas velocidades, a força centrífuga pode ser forte o suficiente para fazer com que o diâmetro do fuso alargue um pouco.

HSMFerramentas : 

HSMFerramentas O alargamento do diâmetro do fuso pode resultar em desencaixe da ferramenta de dentro do fuso pelo constante impacto do tirante. Isso pode levar à quebra da ferramenta ou imprecisão dimensional no eixo-Z.

HSMFerramentas : 

HSMFerramentas

HSMFerramentas : 

HSMFerramentas

HSMFerramentas : 

HSMFerramentas

HSMFerramentas : 

HSMFerramentas

HSMFerramentas : 

HSMFerramentas O balanceamento das HSM é fundamental para utilização da tecnologia da alta velocidade. Efeitos da falta de balanceamento alteram: Precisão dimensional Qualidade superficial Vida útil da ferramenta

HSMFerramentas : 

HSMFerramentas As normas ISO 1040/1 e ANSI S2.19, especificam as classes de qualidade de balanceamento para Rotores rígidos Desbalanceamento residuais máximos

HSMFerramentas : 

HSMFerramentas

HSMEletrônica : 

HSMEletrônica A eletrônica utilizada para estas aplicações, além de ser de última geração, deve controlar alguns itens essenciais para a HSM: Processamento rápido de blocos de movimento (block cycle time) Pré-processamento

HSMEletrônica : 

HSMEletrônica Pré-processamento Leitura antecipada de blocos de movimento para gerenciamento da velocidade Transformações (p.ex. transformação para 5 eixos) Eliminação de erro de contorno

HSMEletrônica : 

HSMEletrônica Correções de ferramenta precisas (dimensões, desgaste, etc...) Compensações para erros mecânicos/induzidos Máxima segurança de máquina devido à alta velocidade dos eixos

HSMEletrônica : 

HSMEletrônica Sistema CNC (Controle Numérico Computadorizado) também foi atualizado Os atuais programas CNC utilizam elevada quantidade de linhas de comandos, o que exige programar muitos pontos. Conseqüência da lentidão é a parada das HSM para a espera do processamento do comando.

HSMEletrônica : 

HSMEletrônica Os comando de HSM devem possibilitar o processamento de muitas sentença à frente dos movimentos das máquinas. Solução para viabilizar a introdução deste conceito foi a utilização da interpolação flexível (Agrupamento de diversas sentenças de interpolação linear em uma única sentença).

HSM Característica construtiva : 

HSM Característica construtiva

HSMCaracterística construtiva : 

HSMCaracterística construtiva Modelo Mazak FF-510 Aceleração do fuso (0- 15 000rpm) 1,3s; Rotação máxima do fuso de 15 000rpm; Deslocamento rápido (X,Y,Z) 60m/ min; Tempo de troca de ferramenta 0,45s Dimensões compactas (1,6 largura x 4,07 comprimento)

HSMCaracterística construtiva : 

HSMCaracterística construtiva

HSMCaracterística construtiva : 

HSMCaracterística construtiva Modelo: HYPERSONC 1400L Mesa: 4000x1250mm Percurso X/Y/Z axis 4200x1400x585mm Avanço: 18000rpm Aceleração de 0,7G

HSMHSM X CONVENCIONAIS : 

HSMHSM X CONVENCIONAIS Otimização do processo de usinagem de uma ferramenta de estampo.

HSM HSM X CONVENCIONAIS : 

HSM HSM X CONVENCIONAIS Esta avaliação foi realizada em Dagenham FORD MOTOR COMPANY Modelo Mazak FF-510 Peça a ser estampada: porta do Jaguar x400

HSM HSM X CONVENCIONAIS : 

HSM HSM X CONVENCIONAIS Desbaste

HSM HSM X CONVENCIONAIS : 

HSM HSM X CONVENCIONAIS Reusinagem de cantos

HSM HSM X CONVENCIONAIS : 

HSM HSM X CONVENCIONAIS Tempo Total

HSM HSM X CONVENCIONAIS : 

HSM HSM X CONVENCIONAIS Conclusão Redução de tempo de 29% Maior qualidade na peça.

HSMAplicação : 

HSMAplicação Com a HSM, um molde da indústria de injeção de plásticos, por exemplo, pode ser fabricado na metade do tempo gasto pelo processo convencional. Se o material das peças for de corte fácil, como compósitos à base de resina ou ligas de alumínio, esse tempo cai para um décimo do período de usinagem comum.

HSMAplicação : 

HSMAplicação No Brasil, uma empresa espera em média seis meses entre a encomenda do molde e o início de sua utilização. Isso, dentre outros fatores, leva indústrias de grande porte a encomendar moldes no exterior.

HSMVantagens : 

HSMVantagens As temperaturas da ferramenta de corte e da peça são mantidas baixas. Como as profundidades de corte são tipicamente rasas na HSM, as forças radiais na ferramenta e no fuso são baixas. A precisão geométrica de moldes e matrizes

HSMVantagens : 

HSMVantagens É possível a usinagem de paredes muito finas. E o tempo de contato, o impulso e a deflexão são reduzidos com a HSM. Produtividade no acabamento geral e a possibilidade de obter um acabamento superficial extremamente bom. Normalmente é tão baixa quanto Ra ~0,2 microns.

HSMDesvantagens : 

HSMDesvantagens Custo alto de manutenção, devido ao desgaste prematuro das partes moveis da máquina. Dificuldade de recrutamento de pessoal com conhecimento desse tipo de aplicação.

HSMDesvantagens : 

HSMDesvantagens Erros humanos e de hard ou software podem criar enormes problemas. São necessárias precauções seguras: usar máquinas enclausuradas, incluindo cobertura proteção contra balas.

HSMConclusão : 

HSMConclusão A HSM atua como vantagem competitiva em empresas, basicamente três fatores: Redução de custo Redução de tempo para o cliente Alta flexibilidade na produção. Alta qualidade de produto

HSMBibliografia : 

HSMBibliografia www.simens.com www.coromant.sandvik.com www.dynamach.com.br www.andiatica.com.br Reports.gmr.com/reports/sae/1999 www.biotsavat.tripod.com