Quanta potência de usinagem você precisa?

Calcular a potência da máquina usando o método relativamente simples do fator K aumenta a eficiência, otimiza o consumo de energia, reduz os custos operacionais e melhora a produtividade.

Em algumas oficinas, uma única máquina ou uma célula inteira de usinagem é dedicada à fabricação de um tipo específico de componente usando um determinado material. Nesse caso, é importante entender os fatores K do material, que são constantes atribuídas a diferentes grupos de materiais usados ​​para calcular as taxas máximas de remoção de material (MRR) com base na potência de uma máquina.

Embora a classificação de usinabilidade do American Iron and Steel Institute (AISI) seja uma boa linha de base de quão difícil alguns materiais são de usinar, ela não fornece dados quantificáveis ​​sobre como abordar um material do ponto de vista dos requisitos da máquina-ferramenta. Embora muitos avanços tenham sido feitos em ferramentas de corte, software CAM e máquinas-ferramenta, certas peças e configurações de máquinas ainda podem se beneficiar dos métodos tradicionais de desbaste pesado.

Muitos maquinistas geralmente se encontram em uma situação em que sua ferramenta, que pode funcionar em um determinado nível de MRR, é limitada pela potência da máquina. Para oficinas ou fabricantes com tamanhos de lote menores e vários materiais/peças diferentes, isso pode não representar um problema de produtividade, mas requer atenção cuidadosa durante a programação e seleção de ferramentas. Para fabricantes que produzem grandes quantidades de uma única peça, a potência da máquina é crucial ao escolher em que tipo de máquina-ferramenta investir.

Para determinar os requisitos de potência, os parâmetros de corte devem ser selecionados primeiro. No caso de ferramentas maiores e cortes pesados, será necessária uma grande quantidade de energia da máquina. É aqui que podemos começar a fazer cálculos, e a etapa nº 1 é determinar o MRR do cortador.

Na moagem, MRR é a quantidade de material removido em polegadas cúbicas por minuto (IPM). O cálculo é simples:

MRR = DOC x largura de corte x IPM

O MRR é uma ótima maneira de quantificar a produtividade da máquina porque as taxas de remoção cúbica mais altas equivalem a tempos de ciclo mais baixos. Quando um maquinista entende a capacidade dos cortadores que está usando, geralmente começa a procurar máquinas de maior potência para aumentar seu MRR. Para determinar que tipo de potência é necessária, os cálculos são feitos usando o fator K.

Assim como os materiais recebem classificações de usinabilidade, há outra constante chamada fator K que geralmente é atribuída a diferentes grupos de materiais. O fator K de um material representa o MMR que pode ser alcançado por 1 HP. Esses fatores K são uma forma de determinar a potência exigida por uma máquina-ferramenta para um trabalho específico.

Usamos fatores K em uma fórmula para determinar a potência necessária da máquina (HPm) com base no MRR do cortador, fator K e eficiência do eixo (E), que normalmente é de cerca de 80 por cento. A fórmula é: HPm = (MRR/K)/E.

Para atingir um MRR de 6,48 IPM cúbicos usando esses parâmetros, a máquina requer cerca de 5,2 HP. Este conhecimento pode ser muito útil para determinar se a ferramenta e os parâmetros programados podem dar conta do trabalho. Da mesma forma, se você deseja investir em uma máquina exclusivamente para desbaste de um determinado material, pode determinar seus requisitos de energia para atingir o MRR máximo.

Claro, há limitações para esse cálculo.

A agudeza da ferramenta de corte e a distribuição das forças de corte afetam a quantidade de energia necessária. Fatores, como rigidez de configuração, podem exigir que sejam feitos ajustes de parâmetros. Os fatores K também são aproximados com base na dureza e no tipo e se aplicam a tipos de materiais em geral, não a números SAE/AISI específicos.

Claro, existem outros métodos de cálculo de potência que requerem um entendimento muito mais profundo da geometria de uma ferramenta de corte, das propriedades do material da peça de trabalho e até mesmo do desgaste da ferramenta.

Mas, para uma aproximação rápida e fácil, o método do fator K é muito útil para determinar a potência da máquina - e pode fornecer um retorno substancial.

Usando cálculos simples, os maquinistas podem predeterminar a potência de fresagem necessária para evitar o tempo de inatividade e a possibilidade de aumentar os tempos de ciclo causados ​​por uma máquina com baixa potência. Existem muitas maneiras de contornar a falta de potência, incluindo métodos de fresamento de alta velocidade e tecnologias alternativas de usinagem, mas ao aproximar a potência necessária, você pode aumentar o MRR e, portanto, a produtividade da usinagem.