O que é a maquinagem suíça? O tipo, a aplicação e as vantagens

O que é a maquinagem suíça?

A maquinagem suíça, também designada por máquinas suíças ou tornos automáticos suíços, é única na medida em que permite a realização de operações de maquinagem em simultâneo. Isto permite que mais do que uma ferramenta trabalhe simultaneamente num trabalho, aumentando assim a produtividade sem a necessidade de configurações complexas. Esta eficiência é caraterística dos tornos suíços e supera o desempenho dos tornos convencionais em que o material não se move.

O torno suíço distingue-se pela utilização de um mecanismo de alimentação do eixo Z que desloca o material em barra através de um mandril automatizado. Em contrapartida, os centros de torneamento CNC têm mandris que apenas rodam, limitando assim os movimentos de produção. Aumentam a precisão da maquinagem, permitindo simultaneamente operações difíceis em várias zonas.

Da Suíça, nas suas origens, no final do século XIX, destinada ao fabrico de relógios de precisão, a maquinagem foi, de facto, muito longe. A técnica foi inicialmente desenvolvida para dar resposta a exigências rigorosas no fabrico de componentes de relógios, com ênfase na precisão e na relação custo-eficácia; no entanto, foi adaptada e aperfeiçoada ao longo do tempo para dar resposta a aplicações variadas em diferentes indústrias de alta precisão.

As máquinas CNC suíças modernas estão no auge desta progressão, combinando a precisão tradicional com sistemas de controlo digital. Ao optarem pela “maquinagem CNC suíça”, os operadores tiram partido de capacidades melhoradas em termos de complexidade e de uma precisão inigualável na produção de tais peças, o que constitui uma boa demonstração do quanto a integração destas duas tecnologias afectou a maquinagem suíça.

Como é que as máquinas suíças funcionam?

Uma máquina suíça aplicaria um alimentador de barras que alimenta o material de forma sistemática e assegura o bom funcionamento das operações. Isto reduz o envolvimento humano ao mínimo, ao mesmo tempo que aumenta a eficiência da produção, tornando tudo sistemático e mais racional.

O cabeçote desta máquina é fundamental porque fixa e roda a peça de trabalho. Acionado pelo acionamento do fuso principal, pode controlar o movimento de rotação com precisão, o que é crucial para excelentes resultados de maquinagem. Os suportes de ferramentas à volta da peça de trabalho acrescentam movimento multidirecional para melhorar a capacidade de corte complexo desta máquina.

As máquinas de torno suíças são altamente precisas. Isso se deve principalmente a uma bucha guia que mantém a peça de trabalho solidamente próxima às ferramentas de corte. Ao reduzir a deflexão e a vibração, tornam-se possíveis processos de torneamento, fresagem ou perfuração de precisão.

Por último, a maior parte das máquinas suíças modernas são controladas por CNC, o que permite uma programação pormenorizada dos movimentos e da velocidade como nunca antes. Estas máquinas têm uma grande precisão na execução da separação, pelo que cada peça maquinada será perfeita de acordo com as suas especificações.

Aplicações específicas da indústria da maquinação suíça

Indústria médica

Por exemplo, a maquinagem suíça na indústria médica é muito importante devido à sua capacidade de produzir peças pequenas e altamente precisas que são necessárias para vários instrumentos médicos. Os materiais a partir dos quais os parafusos ósseos de titânio são maquinados têm uma baixa condutividade térmica e, por conseguinte, um elevado rácio de aspeto. São fabricados com máquinas suíças, que conseguem ultrapassar estes obstáculos e produzir parafusos com tolerâncias muito apertadas para garantir o bem-estar e o conforto dos pacientes. Do mesmo modo, também é utilizado no fabrico de instrumentos cirúrgicos, implantes ortopédicos, inserções dentárias e cateteres.

Indústria aeroespacial

A necessidade de precisão e fiabilidade das peças exige a maquinação suíça na indústria aeroespacial. Alguns exemplos de componentes fabricados com máquinas suíças incluem fixadores de aviões, acessórios hidráulicos e caixas de sensores. A aplicação desta tecnologia garante o cumprimento rigoroso das normas de fabrico, devido à sua capacidade de trabalhar com materiais leves e com limites de tolerância rígidos. Além disso, este método pode ser utilizado no fabrico de sistemas complexos, como os que se encontram nos motores de naves espaciais, controlos de cockpit, etc.

Indústria eletrónica

A procura de componentes electrónicos mais pequenos mas altamente precisos continua a aumentar no sector da eletrónica. Vários componentes electrónicos, tais como pinos de ligação, tomadas, sondas de contacto, entre outros, são produzidos pela tecnologia de maquinagem suíça. Esta tecnologia garante que estes elementos cumprem as normas de precisão e qualidade exigidas para os dispositivos electrónicos de consumo ou semicondutores, mesmo antes de entrarem nas linhas de produção. A precisão é vital para manter a funcionalidade e a durabilidade dos produtos electrónicos.

Indústria automóvel

Na indústria automóvel, a maquinagem suíça é muito utilizada, especialmente quando é necessário obter precisão e durabilidade. Peças como casquilhos, veios, componentes de injeção de combustível, unidades do sistema de travões são fabricadas por meio de máquinas suíças. Os fabricantes de automóveis confiam em processos sofisticados de várias fases, como a maquinagem suíça, para fabricar peças de veículos de qualidade superior, capazes de melhorar o desempenho geral e as normas de segurança.

Indústria da Defesa

Definitivamente, não há dúvida de que as geometrias complexas e as tolerâncias muito baixas necessitam de alguma forma de maquinabilidade suíça na indústria da defesa. As peças de helicópteros, mísseis, navios e tanques precisam de ter níveis muito elevados de precisão e consistência, que a máquina suíça pode proporcionar. Assegura que os pinos de disparo, os parafusos e os gatilhos são fabricados de acordo com as especificações, melhorando o desempenho e a segurança do equipamento militar.

Instrumentos musicais

A maquinagem suíça é extremamente útil para criar componentes delicados e precisos utilizados em instrumentos musicais. Por exemplo, pequenas peças intrincadas de instrumentos de sopro ou de latão, guitarras chamadas afinadores/caudais e tambores conhecidos como hastes/tensores são fabricados através de máquinas suíças. Isto garante a uniformidade da construção e a qualidade do som sempre que se utiliza qualquer uma destas ferramentas, graças às técnicas de maquinagem suíças.

Considerações importantes para a utilização da maquinagem CNC suíça

Está a ter problemas com preços elevados e tempos de maquinação prolongados? Desenhos inadequados e cantos afiados representam os erros comuns que podem ser um obstáculo à maquinagem CNC suíça. Siga estes princípios-chave para melhorar a eficiência e a qualidade dos produtos.

Desenhos de engenharia pormenorizados

Os desenhos de engenharia têm de incluir todas as dimensões, tolerâncias, materiais e acabamentos necessários, para orientar os operadores quanto à forma de fabricar peças perfeitas. Consequentemente, especificações claras ajudam na produção dos componentes necessários em primeira instância.

Utilização do tamanho de furo padrão

A utilização de tamanhos de furos universalmente normalizados é mais fácil e mais barata de maquinar em comparação com outros tamanhos. A utilização de um diâmetro de 5 mm que é amplamente utilizado não requer ferramentas adicionais, aumentando assim a eficiência e reduzindo os custos.

Design com cantos arredondados

A utilização de um mínimo de 3 mm de filete nos raios internos das peças pode melhorar a operação de maquinagem, minimizando o desgaste da ferramenta e eliminando problemas como a vibração, aumentando assim a vida útil das ferramentas de maquinagem.

Especificação de tolerância óptima

Recomenda-se a utilização de tolerâncias rigorosas apenas quando necessário, para controlar as despesas de fabrico. Embora seja necessário em aplicações como a indústria aeroespacial, as tolerâncias mais rigorosas em aplicações que não exigem níveis de precisão tão rigorosos apenas aumentam os custos de produção.

Estratégia de espessura da parede

Excluindo as paredes que são excessivamente finas, nomeadamente as que são inferiores a 0. Nos metais é de cerca de 5 mm e é vital para evitar situações como vibrações e deformações durante o processo de maquinação. Nos plásticos, a espessura da parede deve ser a correta para permitir que a estrutura resista à pressão exercida sobre ela durante a produção e, ao mesmo tempo, permitir a criação de uma superfície lisa no plástico.

Considerações sobre a geometria da ferramenta

As restrições decorrentes da geometria das ferramentas de maquinagem utilizadas têm de ser consideradas no projeto, especialmente quando formas finas e intrincadas, tais como reentrâncias e perfis profundos, foram incorporadas no projeto e têm de ser alcançadas sem ter de recorrer a muito acabamento manual.

Configuração eficiente da máquina

Também mostra como as orientações e os percursos das ferramentas podem ser planeados para melhorar a produtividade da maquinagem, reduzindo o tempo de preparação em até 20%, reduzindo assim os custos de mão de obra e aumentando o rendimento da produção.

Seleção inteligente de materiais

A seleção de materiais para maquinagem é muito importante, dependendo da função da peça e do ambiente em que vai ser utilizada. Por exemplo, a escolha da utilização de titânio devido à sua resistência e baixa densidade é vital quando se trata da aplicação aeroespacial para melhorar o desempenho.

Conceção para uma funcionalidade melhorada

É possível conceber peças de modo a que sejam funcionais e fáceis de maquinar, ou seja, a necessidade de ferramentas especiais pode ser eliminada para ajudar a reduzir o tempo necessário nos processos de fabrico.

Considerações sobre o tempo de maquinagem

Ao simplificar as geometrias das peças, é possível reduzir significativamente o tempo de maquinagem das peças. A redução da complexidade do projeto conduz a uma redução do tempo de ciclo até 30% e, consequentemente, do custo de produção.

Vantagens das máquinas suíças

Está a ter problemas com ineficiências e inconsistências no processo de corte? Não consegue avançar devido a maus acabamentos, prazos de entrega mais longos e muitas configurações. Faça da sua linha de produção um líder nesta indústria, tendo máquinas suíças com precisão, velocidades mais rápidas e manuseamento versátil de materiais.

• Poucas configurações e operações: As máquinas-ferramentas suíças são concebidas para lidar com peças complexas que apresentam funções de fresagem e torneamento numa única configuração. Como resultado, não há necessidade de várias configurações da máquina, economizando tempo e minimizando erros.
• Melhor qualidade dos acabamentos de superfície: A precisão das máquinas suíças permite acabamentos extremamente suaves nas superfícies. Isso é especialmente significativo quando detalhes finos ou estética são necessários em projetos de peças.
• FVelocidades de maquinagem mais rápidas e prazos de entrega mais curtos: Através do seu funcionamento a alta velocidade, as máquinas suíças podem executar várias tarefas ao mesmo tempo. Ao fazê-lo, reduzem o tempo de produção, resultando num período de espera mais curto, pelo que o cumprimento de prazos apertados se torna mais fácil do que nunca.
• Menos vibração e deflexão: A peça de trabalho é apoiada ao lado da ferramenta de corte durante as operações de usinagem, tornando a vibração e a deflexão menos prevalentes nas máquinas Swiss. Esses atributos são importantes ao usinar componentes longos e finos que tendem a vibrar.
• Tolerâncias estreitas: As máquinas suíças podem produzir tolerâncias muito estreitas, garantindo o cumprimento de especificações precisas para cada componente. Este alto nível de precisão é particularmente importante para indústrias como a aeroespacial e a médica, onde até mesmo pequenos desvios podem ser inaceitáveis.
• Diferentes tipos de materiais: As máquinas suíças têm capacidade para lidar com uma ampla gama de materiais, como metais, plásticos, compósitos, etc. Portanto, eles são adequados para inúmeras aplicações em vários setores devido a essa flexibilidade.
• Alta Precisão & Repetibilidade: Valorizada uma vez que torna possível resultados repetíveis através dos quais cortes claros são produzidos sem muitos defeitos sendo realizados. Algo que acontece quando a manutenção da qualidade em grandes quantidades de produtos nas linhas de produção só pode ser alcançada através de tais processos.
• Eficiência com múltiplos eixos e automação: Elas possuem múltiplos eixos, de modo que muitos processos podem ser realizados ao mesmo tempo pelas máquinas Swiss. Além disso, os altos níveis de automação permitem um envolvimento manual mínimo no processo de produção, tornando-o mais eficiente e produtivo.

Limitações da maquinagem suíça

• O diâmetro do material em barra a utilizar nas máquinas Swiss está normalmente limitado entre 2 mm e 38 mm, o que torna necessário um diâmetro consistente.
• Ferramental caro: O ferramental para máquinas suíças é especializado por natureza; portanto, é caro e tem restrições de tamanho e limitações geométricas.
• Menor dissipação de calor: Durante operações prolongadas, o óleo utilizado como lubrificante dissipa o calor de forma menos eficaz do que a água, criando assim problemas.
• Aumento do tempo de preparação: Os tempos de configuração são mais longos devido às múltiplas ferramentas e aos requisitos de programação das máquinas suíças.
• Limitações de tamanho: O diâmetro e o comprimento das peças maiores não cabem nas máquinas suíças
• Custos CAPEX elevados: Geralmente, a(s) máquina(s) suíça(s) é(são) mais cara(s) do que o equipamento básico de maquinação.
• Operação dependente da habilidade: Para a operação e programação de máquinas suíças são necessárias competências mais elevadas.

Comparação entre a maquinagem suíça e a maquinagem CNC

Precisão e produtividade

Maquinação suíça

Esta técnica de maquinagem é considerada muito complexa e eficiente porque pode realizar várias tarefas num só evento devido ao seu cabeçote deslizante com bucha de guia, conduzindo assim a uma elevada precisão e produtividade.

Maquinação tradicional

Produz peças que não são tão precisas como as das outras técnicas, uma vez que os operadores têm de efetuar operações em sequência, o que resulta em tempos de ciclo mais longos.

Qualidade dos produtos

Maquinação suíça

Esta técnica apresenta um mínimo de marcas de ferramentas ou rebarbas nos bordos e utiliza líquidos de refrigeração à base de óleo para reduzir a fricção e a acumulação de calor, eliminando assim processos de acabamento secundários desnecessários.

Maquinação tradicional

A precisão deste tipo depende muitas vezes do trabalho de pós-produção, o que significa que as peças têm de ser sujeitas a mais procedimentos antes de poderem ser consideradas produtos acabados.

Comparação de custos

Maquinação suíça

No entanto, embora o custo por unidade possa ser mais elevado do que a maquinagem tradicional para pequenas quantidades, o torneamento suíço é dispendioso no início, mas torna-se muito económico para grandes volumes devido ao tempo de ciclo reduzido das configurações simultâneas de múltiplas operações.

Maquinação tradicional

Por exemplo, embora a maquinagem tradicional possa parecer barata para pequenas séries devido aos baixos custos de instalação, é relativamente pouco económica para grandes séries, uma vez que envolve longos tempos de ciclo.

Aplicações dos métodos de maquinagem

Maquinação suíça

Estas indústrias requerem métodos de fabrico que possam produzir micro-dispositivos como os microlasers, tornando assim a tecnologia de maquinação suíça ideal.

Maquinação tradicional

Entre estes contam-se os fabricantes de automóveis que fabricam diferentes partes da carroçaria, como blocos de motor, bem como os construtores de habitações que constroem paredes ou telhados utilizando chapas de aço ou madeira, respetivamente.

Diferenças operacionais

Maquinação suíça

Além disso, a utilização de um suporte de casquilho deslizante permite várias fresas dentro da máquina e a alimentação automática do stock de barras contribui para reduzir a deflexão durante a produção, o que leva à produção de componentes complexos altamente precisos com a deflexão mínima possível utilizando o processo de torneamento suíço.

Maquinação CNC tradicional

Por outro lado, as suas ferramentas de corte são estacionárias, enquanto a peça de trabalho é movida pela própria máquina, o que leva a um aumento do tempo de ciclo para as peças que podem causar deformação, mas que pode ser reduzido através de uma programação cuidadosa e da alimentação manual de materiais.

Diferenças específicas destacadas

Aspeto	Maquinação suíça	Maquinação CNC tradicional
Movimento do cabeçote	Cabeçalho móvel para um melhor controlo.	O cabeçote fixo limita a precisão.
Processo de maquinagem	A maquinagem segmentada melhora a precisão.	As operações sequenciais aumentam os tempos de ciclo.
Tipo de líquido de refrigeração	Utiliza óleo para uma melhor lubrificação.	Utiliza líquidos de refrigeração à base de água.
Pós-processamento	Necessidade mínima de acabamento secundário.	Requer frequentemente um acabamento adicional.
Custo	Económica para grandes séries de produção.	Menos económico para grandes séries.