Equilíbrio de ferramentas: mais qualidade, custos mais baixos

É surpreendente a pouca quantidade de unidades de produção que se dedicam ao tema do equilíbrio de ferramentas. No entanto, o equilíbrio é o ponto de partida para uma produção precisa. O »toolBalancer« da ZOLLER é a solução perfeita e fornece resultados de medição < 0,4 gmm. 

Quem já andou de carrossel conhece o efeito: quanto mais rápida for a volta, mais forte é a força que nos puxa para fora. A força centrífuga entra em ação e afasta o corpo do centro. O que para nós é uma breve emoção num parque de diversões faz parte do quotidiano das ferramentas rotativas – mas com um efeito colateral problemático: o desequilíbrio. Se o centro de gravidade de uma ferramenta não estiver exatamente no eixo de rotação, as forças centrífugas ficam desequilibradas. A ferramenta é puxada para fora do centro e a qualidade de fabrico sai da faixa ideal.

Nelu Bilba, especialista em produção da ZOLLER Inc., a filial norte-americana da ZOLLER, resume a questão da seguinte forma: «Todas as ferramentas devem ser equilibradas. Os efeitos positivos são impressionantes.» Ao mesmo tempo, esclarece um equívoco muito comum: «A velocidade de rotação não é o critério decisivo para o equilíbrio. Assim que as massas começam a rodar, surgem desequilíbrios. Isso é perfeitamente normal e aplica-se tanto a 500 como a 15 000 rotações por minuto.»

Antes de Nelu Bilba ingressar na ZOLLER, teve a oportunidade de conhecer de perto muitos processos de fabrico. A sua conclusão: «Os efeitos das ferramentas desequilibradas são enormemente subestimados. No entanto, as consequências são claramente visíveis: o desequilíbrio gera vibração e a vibração faz com que as forças atuem de forma desigual – sobre o gume, a peça de trabalho, o assento da pastilha e o fuso. Toda a cadeia de precisão fica sob tensão.»

A principal causa dos desequilíbrios reside na estrutura típica composta por várias peças de uma ferramenta completa. Os componentes individuais, como os porta-ferramentas e os meios de fixação, são normalmente pré-equilibrados ou até mesmo equilibrados com precisão. Em conjunto, formam um subsistema bem equilibrado. No entanto, quando são montadas pastilhas de corte reversíveis, surge uma situação completamente nova. 

Mesmo pequenas diferenças de peso nas pastilhas de corte causam um desequilíbrio no sistema global e tornam-no sensível a vibrações. O potencial de problemas aumenta ainda mais se a qualidade de equilíbrio do porta-ferramentas e do suporte for apenas média. 

Assim que o fuso da máquina começa a mover-se e ganha velocidade, a ferramenta começa a oscilar. Quanto maior for a velocidade de rotação, mais forte é o efeito do desequilíbrio: o dobro da velocidade de rotação significa o quádruplo da força centrífuga. À medida que a velocidade de rotação aumenta gradualmente, as cargas sobre todos os componentes aumentam de forma acentuada.

Equilibrar as ferramentas com precisão é tão importante para a qualidade do trabalho de usinagem como o ajuste e a medição. Por isso, a ZOLLER dedicou-se intensamente à questão de como detetar e corrigir desequilíbrios de forma rápida, simples e com elevada precisão. A resposta: »toolBalancer« – um aparelho de equilibragem com tecnologia de medição de ponta, tecnologicamente avançado e de precisão excecional. «Não conheço nenhum aparelho de equilibragem que seja sequer remotamente tão ergonómico e tão fácil de utilizar», explica Nelu Bilba. 

Os engenheiros da ZOLLER abriram novos caminhos com o »toolBalancer« para obter resultados de medição de primeira classe. O aparelho funciona com adaptadores de equilíbrio especiais que criam deliberadamente um desvio do centro. Desta forma, é introduzido um desequilíbrio adicional definido, para medir com precisão o desequilíbrio real na ferramenta. Através deste princípio inteligente, é gerado um sinal de sensor forte, que permite uma avaliação de elevada precisão – com resultados finais de medição inferiores a 0,4 gmm.

«Os efeitos negativos dos desequilíbrios nas ferramentas e nas máquinas podem ser consideráveis. E isso sem sequer falarmos da qualidade da peça. Só em termos de segurança do processo e disponibilidade das máquinas, o equilíbrio é de importância fundamental», salienta Nelu Bilba. Ao longo da sua longa experiência profissional, testemunhou várias vezes como os desequilíbrios causaram danos generalizados às máquinas: «Conheço casos em que o fuso de uma máquina nova avariou ao fim de seis meses. Noutra máquina, o fuso teve de ser revisto quatro ou cinco vezes ao longo de 15 anos – num custo total de várias centenas de milhares de dólares americanos. A causa foi sempre a mesma: ferramentas que nunca foram equilibradas.» A consequência: longos períodos de paragem, elevados custos de reparação e perdas de produção significativas.

O equilíbrio regular não só reduz os riscos, como também os custos. «Um dos nossos clientes da indústria aeronáutica conseguiu, desta forma, duplicar a vida útil das suas ferramentas», relata o especialista da ZOLLER. Além disso, reduz-se o desperdício, uma vez que o balanceamento permite evitar defeitos de qualidade na peça de trabalho causados por vibrações. Isto compensa especialmente no acabamento de superfícies: quem pretenda fabricar constantemente ao mais alto nível não pode prescindir do balanceamento de discos de esmeril, alargadores ou ferramentas de acabamento. «Vou mesmo um passo além», acrescenta Nelu Bilba, «o equilíbrio é um requisito fundamental para continuar a desenvolver padrões internos na produção, independentemente de se tratar de fresagem, perfuração, desbaste, acabamento ou retificação.»

Mesmo em processos de alto desempenho, como o corte de alta velocidade (HSC), o equilíbrio é imprescindível. Para cumprir de forma fiável os níveis de equilíbrio exigidos de G=2,5 ou superiores, é indispensável realizar uma verificação no »toolBalancer«. Este pequeno passo intermédio compensa. Garante que as operações de fabrico possam explorar todo o potencial do processo, da ferramenta e da máquina CNC.

«Quem orienta os seus processos de forma consistente para a qualidade — desde a aquisição de ferramentas, passando pelo ajuste e medição, até ao investimento numa máquina CNC de primeira classe — não deve poupar no equilíbrio. Caso contrário, a qualidade do balanceamento continuará a ser o elo mais fraco da cadeia. Pode comprometer significativamente a qualidade, os custos e a segurança do processo. Para mim, o balanceamento é o ponto de partida para a qualidade da produção», resume Nelu Bilba.