Maquinação Convencional em Máquinas CNC

Introdução

Nos finais dos anos 80, início dos 90, no apogeu do reinado das máquinas convencionais, na operação de máquinas ferramenta, como tornos e fresadores, era comum ver profissionais de excepcional qualidade técnica, no uso e no domínio desses equipamentos. O par homem e máquina confundia-se muitas vezes com o ser único se tratasse, os pequenos movimentos, os cálculos precisos, tudo isso resultava num trabalho perfeito, por vezes até demasiado perfeito, exemplo disso, era o quase polimento do topo de um veio quando de seguida essa mesma superfície ia ser pintada. O trabalho efectuado era de excelente qualidade, mas a intermutabilidade não era muitas vezes conseguida, funcionava muito bem o par de peças a ajustar, por exemplo maquinava-se uma ponta roscada, com o objectivo de uma diâmetro especifico, quando era atingida a qualidade pretendida, começava-se a maquinação da porca e terminava-se quando o par funcionava na perfeição. Nestes casos o funcionamento parafuso\porca era conseguido na perfeição, mas o diâmetro nominal dessa ligação estava longe de ser um valor normalizado, por exemplo, em vez de um M20 pretendido, tinhas por exemplo um M19.8. Era um par único, sendo mais tarde uma tarefa inglória substituir um destes componentes por questões de manutenção, já que as cotagem nominais não eram valor normalizados. Outras das características dominantes no trabalho dessa época era na maquinação de secções dimensionais, com tolerâncias apertadas, a intermitência entre operações de maquinação e de medição de controlo. Este ritual intermitente entre maquinação e mediação repetia-se de forma constante até a obtenção da cota final.

Desenvolvimento

Depois veio a era dos equipamentos CNC, Tornos, Centros de maquinagem, cada vez com mais eixos e mais funcionalidades, novas ferramentas, mais sistemas de controlo dimensional, etc. Um novo mundo, com uma única falha, não ajustamos a nossa mente a estes novos equipamentos, continuamos a usar estes equipamentos como “maquinas convencionais”, continua-se assistir a operações de maquinagem interrompidas por tarefas de controlo dimensional, como se a tarefa de atingir a cota final, dentro de tolerância, à primeira,  seja um mero desejo, algo utópico e inatingível.

O problema tem várias origens, uma delas começa logo de forma ainda precoce, no início da aprendizagem, cometemos o erro de deixar o aprendiz, maquinar, abrir a porta da máquina, controlar, volta a fechar porta, ajustar o programa e voltar a maquinar, e repetir isto de forma exaustiva e repetitiva até ao resultado final pretendido. ISTO NÃO É MAQUINAÇÃO CNC, É MAQUINAÇÃO CONVENCIONAL EM MÁQUINAS CNC. Conseguir a dimensão, com a tolerância pretendida, à primeira, não é uma questão de sorte e azar, é uma questão de estudo, de tratamento estatístico dos dados, se maquinarmos, e se registarmos os resultados obtidos numa folha Excel podemos fazer um tratamento estatístico ao fim de algum tempo e começar aí a ter uma noção do real comportamento da ferramenta e da máquina na maquinação e ajustarmos à prior, os valores dimensionais programados. Se não registar, criar um histórico, e como se fosse sempre a primeiro vez e o resultado será sempre o mesmo.

O Excel é a ferramenta informática extraordinária para se ter ao lado de cada uma das máquinas de uma empresa metalomecânica, não só para tratamento estatístico, mas também por todo um formulário técnico que é possível guardar nesta aplicação e que o operador pode recorrer de forma fácil e com a ausência de erro. Em vez de andar à procura de tabelas ou formulários em papel, porque não ter tabelas em Excel que ele pode recorrer de forma rápida e eficaz, com ausência de erros.

Um passo para a Industria 4.0, seria dispor de um computador com Excel, ao lado de cada máquina, com tabelas técnicas ajustadas, e com uma aplicação informática, por exemplo o Acrobat Reader, capaz de ler desenhos em formato pdf, em 2D e 3D, conduziria a um aumento considerável produtividade do sector.

No ensino\formação em maquinação CNC tem-se que rapidamente incutir a rotina no formando que deve maquinar e retirar a peça, para forçar à criação de uma disciplina e metodologia de acertar à primeira. Centésimas de tolerâncias, que é o comum em qualquer tipo de ajustamento de qualidade 6 ou 7, pode e deve ser obtido de forma directa à primeira. Parar, abrir a porta da máquina, medir, fechar a porta, alterar o programa e voltar a maquinar, não é maquinação CNC é maquinação convencional com máquinas CNC.

Todas dimensões têm tolerância, todas sem excepção, e o cliente não paga mais pelos componentes fabricados só porque “deixamos o mais preciso possível”, não, só temos que cumprir as tolerâncias dimensionais especificadas. As cotas nominais são dimensões teóricas, por vezes até fora da tolerância especificada, devemos começar a usar as cotas médias na programação CNC, sobretudo em situações de ajustes mecânicos onde as tolerâncias individuais indicadas são mais apertadas.

Em relação ao toleranciamento geométrico, muitas vezes não especificado nos desenhos de fabrico, obrigam a outro tipo de equipamentos para o seu controlo, por exemplo as máquinas CMM (coordinate measuring machine). Este tipo de equipamento, ainda pouco comum na indústria metalomecânica portuguesa, permite fazer o controlo geométrico, para além do controlo dimensional. É importante que os operadores destes equipamentos tenham um conhecimento mais profundo sobre a maquinação, é um desperdício ter técnicos a manusear estes equipamentos que não distinguem uma broca de uma fresa. Uma máquina CMM não deve ser adquirida só para indicar se a peça está ou não conforme, deve ser um instrumento de estudo para o meu processo de fabrico e que ajude na programação das máquinas CNC para evitar erros futuros.

Nos diferentes estilos de toleranciamento geométrico especificado, como por exemplo, Planeza, Paralelismo, Perpendicularidade, Circularidade, Rectitude, etc, os equipamentos CNC, por arranque de apara, conseguem facilmente valores de tolerâncias inferiores aos exigidos pelo cliente. As situações que se podem revestir de maior complexidade são as das maquinações em grande profundidade, por exemplo, no controlo da Cilindricidade de uma caixa com uma altura considerável, nestes casos, ao longo da altura da caixa  podemos observar desvios consideráveis. Não esquecer, que quando não é especificado num desenho de fabrico, toleranciamento geométrico de forma individual ou geral, aplica-se a todos as formas a Exigência de Envolvente, o que por si só impões restrições aos desvios geométricas das formas maquinadas.

Conclusões

Para aumentarmos a produtividade na área da maquinagem seria muito importante implementar algumas estratégias e reforçar alguns conceitos:

1. Apostar em metodologias mais científicas de maquinação para acertar à primeira, evitando aquela rotina pesada, maquinar, parar, medir, corrigir, maquinar, parar…;
2. Instalar um computador com Excel junto a cada uma das máquinas, com tabelas e formulários técnicos. Uma folha cálculo, como o Excel, serviria também para registar os valores dimensionais obtidos na maquinação, para posterior tratamento estatístico. Maquinar, medir e registar, este procedimento repetitivo permitiria ao fim de algum tempo ter uma noção concreta dos desvios previsíveis na maquinação e agir em conformidade nos valores a programar de forma a contrariar esses mesmos desvios;
3. O computador junto a cada máquina também serviria para ler os desenhos em formato PDF, 2D e 3D. O operador da máquina teria à sua disposição desenhos com muito maior detalhe que aqueles desenhos fastidiosos em papel, carregados de informação, difíceis de interpretar. O desenho 2D, representado por vistas e cortes está a terminar o seu tempo de vida  na indústria, irá ser substituído por um formato 3D, em PDF exemplo, onde consta toda informação necessária ao fabrico da peça. Antes não era possível pois as aplicações de CAD não permitiam adicionar ao modelo 3D dinâmico todo tipo de anotações, simbologia diversa e tabelas, mas a evolução que tem havido nas aplicações de CAD já permitem concretizar esse objectivo;

4. O uso de Dispositivos de aperto rápido e Gabaris para fixação das peças a maquinar. Em vez de uma simples prensa apostar em dispositivos que permitam um setup muito mais rápido. Pode-se evitar a compra de novas máquinas reduzindo o tempo de setup para cada peça;
5. Ajustar o perfil e as competências dos técnicos que operam as máquinas CMM nas empresas, dotando-os com conhecimentos mais profundos de maquinação. Com estas competências, estes profissionais serão mais capazes de interpretar as medições de forma mais completa e perceber o que de errado acontece na maquinação para dar origem aqueles desvios. Não deveremos quer estes equipamentos, bastante onerosos, para dizer SIM ou NÃO, devemos querer que estes equipamentos ajudem a programação das máquinas CNC de forma decisiva.