A influencia da Temperatura nos Processos de Usinagem
Com a inversão de temperatura ambiente, no segmento de usinagem e feramentaria, o fenômeno “Dilatação térmica” torna-se freqüente e mais visível( principalmente em usinagem de peças grandes e complexas), Fenômeno este, mais perceptível nas regiões Sul e Sudeste do Brasil, devido a está grande variação de temperaturas que ocorrem principalmente no inverno.
Os objetos que no cercam, assim como nós mesmos, somos formados de pequenas partículas conhecidas como moléculas. Esses objetos, quando se encontram no estado solido, terão as suas moléculas fortemente ligadas umas nas outras e por isso a movimentação delas se restringe a pequenas oscilações.
Os graus dessas oscilações determinam uma grandeza física muito conhecida por nós, a temperatura. Em outras palavras, quanto mais agitada estiverem estas moléculas, maior será a temperatura. Quanto menor o estado de agitação molecular, menor a temperatura.
Desse fenômeno extrai-se uma conseqüência fundamentais, quanto mais agitadas estiverem as moléculas de um determinado objeto, mais afastadas elas estarão entre si, o resultado disto é um aumento no tamanho do objeto, ou seja, quando aquecido, ele sofre uma “dilatação”, e quando esfriado ele sofre uma “contração”.
Nas maquinas ferramentas existe um grande número de fontes de energia(elétrica, mecânica, atritos, ambiente etc.), que são transformadas em aumento de temperatura.
Segue abaixo, uma tabela mostrando a dilatação térmica nos materiais, considerando uma barra de 1 metro e variação de temperatura de 1°C (grau centigrado).
Visando aperfeiçoar o comportamento térmico das maquina-ferramentas, os fabricantes tomam medidas para melhorar a exatidão dos trabalhos, através de um projeto termicamente apropriado, visando a diminuição dos desvios térmicos e/ou o seu controle, e para isto eles utilizam alguns recursos tecnológicos:
-Alem dos encoders acoplados nos motores de eixos, utilizam em conjuntos, réguas lineares devidamente instaladas paralelamente aos eixos;
-Redução do fluxo de calor remove para fora da maquina as fontes de calor ou a isolam devidamente, fonte de calor tais como motores principais transmissões, unidade hidráulica etc.
- Coolers (geladeiras) c/ controle de temperatura para refrigerar as principais fontes de calor das maquinas( Spindle e caixas de engrenagens). Estes coolers podem resfriar óleo ou água dependendo do projeto do equipamento;
- Redução das diferenças de temperatura- distribuição regular das fontes de calor, com carenagens especiais e ventiladores, para reduzir ao mínimo os gradientes de temperatura entre os conjuntos e subconjuntos;
- Aplicação e desenvolvimento de novos materiais- o uso de materiais não metálicos vem aumentando sua aplicação na fabricação de maquina-ferramentas, por apresentar propriedades favoráveis, em comparação aos metais.
- Instalação de sensores e sondas nas principais fontes de calor e através deste sistema de monitoração e algoritmos envolvendo cálculos, é possível corrigir a dilatação térmica de alguns componentes das maquinas ferramentas.
Sugestões para minimizar os erros térmicos durante o processo de usinagem
-Fazer o devido aquecimento da maquina, seguindo as orientações do fabricante antes de iniciar os trabalhos;
- As condições de trabalho e influencias externas também alteram o comportamento térmico das maquinas ferramentas. O ideal é que a maquina esteja instalada em sala climatizada;
- É fundamental que o Operador da Maquina tenha pleno conhecimento do fenômeno térmico, e desenvolva alternativas para corrigi-lo, como de tempos em tempos conferir e corrigir o “zero-peça”
- Fazer manutenção preventivas periódicas e atentar a correta lubrificação de peças importantes como guias lineares, fusos de esferas e rolamentos, a incorreta lubrificação pode fazer com que estes componentes aumente a geração de calor.
-Usar ferramentas de corte adequadas (Processo de usinagem), bem como a correta refrigeração, para minimizar a geração de calor.
Alexandre Kansbock
Gerente Técnico
Pmach Precision Machines.