Que tipos de equipamentos de usinagem automatizada são utilizados na indústria de manufatura?

À medida que a tecnologia de fabricação avançou, níveis mais elevados de automação de processos proporcionaram ganhos substanciais de produtividade. Várias categorias de equipamentos de usinagem automatizados foram desenvolvidas para atender a diferentes requisitos de ritmo de produção e flexibilidade.

1. Tornos automáticos ou semiautomáticos de um eixo e de múltiplos eixos. Essas máquinas utilizam os recursos inerentes a equipamentos autônomos, automáticos ou semiautomáticos, para realizar diferentes operações em diversos tipos de peças. O tipo e o tamanho da máquina devem ser selecionados de acordo com os processos, as operações e as condições da peça em bruto exigidos. O método de controle também deve levar em conta o número de variantes do produto, o tamanho do lote e a frequência das trocas de produção. Uma máquina semiautomática pode, em alguns casos, ser equipada com carregamento e descarregamento automáticos, um compartimento de ferramentas e um trocador automático de ferramentas para alcançar uma produção totalmente automática.
2. Máquinas-ferramentas automáticas para fins específicos. Uma máquina de finalidade específica é projetada para uma operação específica em uma peça específica, geralmente a partir de uma análise detalhada do processo. Seu sistema de transmissão é relativamente simples, e o dispositivo de fixação está intimamente integrado à estrutura da máquina. A rigidez é, em geral, superior à de uma máquina de uso geral. Como os projetistas enfrentam menos restrições, os requisitos de automação podem ser considerados de forma abrangente. A desvantagem é que componentes recém-projetados podem exigir ajustes extensivos. O alto custo é difícil de justificar para a produção de peças únicas ou em pequenos lotes; portanto, essas máquinas são mais econômicas quando o projeto do produto é estável e o volume de produção é alto.
3. Máquinas-ferramentas modulares. Aproximadamente 70% a 90% de seus componentes são padronizados, reduzindo o tempo de projeto e fabricação e permitindo a reconfiguração parcial ou completa. Uma máquina modular é projetada para uma peça específica e pode utilizar um plano de processo otimizado. Ela permite a concentração de operações, usinagem simultânea em múltiplas faces e com múltiplas ferramentas, além da usinagem com múltiplos fusos de vários furos em uma única configuração. Esses recursos melhoram a produtividade, a precisão posicional e a qualidade do produto, ao mesmo tempo em que reduzem o manuseio entre operações. Os componentes padronizados simplificam a manutenção e reduzem os custos. As aplicações típicas incluem perfuração, escareamento, mandrilamento, alargamento, faceamento, rosqueamento interno e externo e fresamento de face em carcaças, invólucros e peças irregulares. Máquinas com cabeçotes de potência em torre ou cabeçotes de fuso intercambiáveis também podem atender à produção de médio volume.
4. Máquinas-ferramentas NC e CNC. Uma máquina de controle numérico (CN) utiliza sinais digitais para controlar seus movimentos e segue automaticamente um programa, uma velocidade e um percurso especificados. As máquinas modernas normalmente utilizam controle numérico por computador (CNC). O programa-fonte, incluindo operações da máquina, parâmetros de processo e controles dimensionais, pode ser inserido diretamente em um computador programável que controla a máquina. Quando o produto muda, o operador normalmente precisa apenas carregar a nova peça, trocar as ferramentas e substituir o programa CNC. As máquinas CNC são adequadas para trabalhos pontuais, lotes pequenos e médios e peças complexas, podendo também ser utilizadas na produção em massa. Elas aumentam a produtividade, reduzem a mão de obra, respondem rapidamente a alterações no projeto, mantêm precisão consistente e podem fazer parte de um sistema de manufatura flexível ou de uma linha automatizada flexível.
   
5. Centros de usinagem. Um centro de usinagem (MC) é uma máquina CNC para múltiplas operações, equipada com um compartimento de ferramentas e um trocador automático de ferramentas. Após uma única configuração, ele pode fresar, mandrilar, perfurar e alargar duas ou mais superfícies automaticamente. A concentração das operações reduz as configurações repetidas, os ajustes da máquina, o transporte de peças, o tempo de espera e os erros relacionados à configuração. As categorias incluem centros de fresagem e mandrilamento, centros de torneamento, centros de retificação, centros de puncionamento e centros multifusos com cabeçotes de fuso automaticamente intercambiáveis. Os centros de usinagem são adequados para peças complexas e exigentes que, de outra forma, exigiriam várias máquinas convencionais, ferramentas, dispositivos de fixação, configurações e ajustes. Eles também suportam a produção de modelos mistos de peças mais simples montadas em grupos em paletes. Sua flexibilidade os torna equipamentos essenciais em sistemas de manufatura flexíveis.
6. Células de fabricação flexíveis. Uma célula de fabricação flexível (FMC) geralmente combina de uma a três máquinas CNC com equipamentos de manuseio de materiais. Ela inclui um armazém de ferramentas, uma estação de armazenamento de peças e um controlador da célula. As máquinas podem carregar e descarregar peças automaticamente, trocar ferramentas, inspecionar a precisão da usinagem e monitorar o desgaste das ferramentas. Uma FMC pode executar uma sequência limitada de operações de forma contínua e é adequada para lotes pequenos e médios.
7. Linhas de usinagem automatizadas. Uma linha automatizada conecta um conjunto de máquinas-ferramentas automáticas e dispositivos auxiliares na ordem do processo, por meio de um sistema de transferência de peças e de um sistema de controle. As peças se deslocam automaticamente por cada estação em um ritmo de produção definido e concluem todo ou parte do processo necessário. As linhas podem utilizar máquinas-ferramentas de uso geral, de uso específico ou modulares. Elas proporcionam qualidade estável, alta produtividade e menor intensidade de mão de obra, mas a peça normalmente permanece fixa ou sofre pouquíssimas alterações, por isso são adequadas principalmente para a produção em massa.