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Guia essencial para máquinas de modelação: Estrutura, ferramentas e técnicas

Última atualização:
7 de junho de 2024
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Índice

I. Introdução às plainas

As plainas incluem principalmente plainas de cabeça de touro e plainas de pórtico, sendo as plainas de cabeça de touro as mais utilizadas. O comprimento máximo de aplainamento de uma plaina de cabeça de touro geralmente não excede 1000 mm, adequado para o processamento de peças médias e pequenas. Devido à sua boa rigidez e à capacidade do seu porta-ferramentas de trabalhar em simultâneo, a plaina de pórtico é utilizada principalmente para o processamento de peças grandes ou de várias peças médias e pequenas ao mesmo tempo.

1. Composição da plaina Bullhead

A figura 1 mostra o aspeto da plaina de cabeça de touro B6065. No modelo B6065, B representa o código da categoria de máquinas-ferramentas, indicando uma plaina, pronunciada como "plaina"; 6 e 0 representam, respetivamente, o código do grupo e da série da máquina-ferramenta, indicando uma plaina de cabeça de touro; 65 representa 1/10 do comprimento máximo de aplainamento, ou seja, o comprimento máximo de aplainamento é de 650 mm.

Figura 1 Aspeto da plaina Bullhead B6065
Figura 1 Aspeto da plaina Bullhead B6065

1-Mesa de trabalho
Suporte para 2 ferramentas
3-Deslizamento
4-camas
Mecanismo de haste de 5 giros
Mecanismo de mudança de 6 velocidades
7-Mecanismo de alimentação
8-Viga transversal

(1) Cama

A base é utilizada para suportar e ligar várias partes da plaina. A calha de guia horizontal da superfície superior permite que a corrediça accione o porta-ferramentas para um movimento linear recíproco e a calha de guia vertical lateral permite que a viga transversal accione a mesa de trabalho para se elevar. O interior da cama possui um mecanismo de mudança de velocidade do movimento principal e um mecanismo de haste oscilante.

(2) Deslizar

A corrediça é utilizada para acionar o porta-ferramentas para executar um movimento linear recíproco ao longo da calha de guia horizontal da mesa. A velocidade, o comprimento e a posição do movimento linear recíproco da corrediça podem ser ajustados de acordo com as necessidades de processamento.

(3) Suporte de ferramentas

O suporte da ferramenta é utilizado para fixar a ferramenta da plaina, a sua estrutura é mostrada na Figura 2. Ao rodar o punho do porta-ferramentas 5, a placa deslizante 4 move a ferramenta da plaina para cima e para baixo ao longo da calha de guia no disco de escala 7, para ajustar a quantidade de corte posterior ou para fazer o movimento de avanço ao processar uma superfície vertical.

Figura 2 Suporte de ferramentas
Figura 2 Suporte de ferramentas

1-Grampo de faca
Placa de 2 lâminas de elevação
Posto de 3 ferramentas
4 deslizamentos
5 pegas
Anel de 6 escalas
Mostrador de 7 escalas
Eixo de 8 pinos

Desapertar a porca no mostrador da escala 7, rodar o mostrador da escala para um determinado ângulo, o que pode fazer com que o porta-ferramentas avance na diagonal para processar uma superfície inclinada. A coluna da ferramenta 3 está montada na corrediça 4. A placa da lâmina de elevação 2 pode ser levantada em torno do eixo do pino na coluna da ferramenta, de modo que a lâmina da plaina deixe a superfície já maquinada da peça durante o curso de retorno, reduzindo o atrito entre a ferramenta e a peça.

(4) Bancada de trabalho

A bancada de trabalho é utilizada para instalar peças, que podem ser ajustadas para cima e para baixo ao longo do feixe, ou deslocadas horizontalmente ao longo da guia do feixe ou efetuar um movimento de alimentação intermitente.

2. O sistema de transmissão da plaina Bullhead

O sistema de transmissão da plaina de cabeça de touro do tipo B6065 inclui principalmente um mecanismo de haste oscilante e um mecanismo de catraca.

(1) Mecanismo da haste basculante

A sua função é converter o movimento de rotação transmitido pelo motor no movimento linear recíproco do bloco deslizante, com a estrutura mostrada na Figura 3. A extremidade superior da haste de oscilação 7 está ligada à porca 2 no interior do bloco deslizante e a extremidade inferior está ligada ao suporte 5. O cursor excêntrico 6 na engrenagem 3 da haste oscilante está ligado à ranhura de guia na haste oscilante 7.

Figura 3 Mecanismo da haste basculante
Figura 3 Mecanismo da haste basculante

1-Parafuso
2-Porca
Engrenagem da haste de 3 giros
4-Equipamento pequeno
5-Bracket
Corrediça 6-Encêntrica
Haste de 7 giros

Quando a engrenagem da haste de oscilação 3 é rodada pela pequena engrenagem 4, o cursor excêntrico move-se para cima e para baixo na ranhura de guia da haste de oscilação 7, levando assim a haste de oscilação 7 a oscilar para a esquerda e para a direita em torno do centro do suporte 5, de modo a que o bloco deslizante faça um movimento linear recíproco. Com uma rotação da engrenagem da haste oscilante, o bloco deslizante faz com que a lâmina da plaina se desloque uma vez.

(2) Mecanismo de catraca

A sua função é fazer com que a bancada de trabalho efectue um avanço lateral intermitente no momento em que o bloco deslizante completa o curso de retorno e a lâmina da plaina corta novamente a peça, com o mecanismo de avanço lateral mostrado na Figura 4a e o mecanismo de catraca mostrado na Figura 4b.

Figura 4 Mecanismo de catraca
Figura 4 Mecanismo de catraca

Suporte de 1 garra
2-Ratchet
3 garras
4-Barra de ligação
5, 6-Rodas
7-Pino excêntrico
Parafuso 8-Transversal
9-Tampa de catraca

A engrenagem 5 e a engrenagem de balanço estão integradas. Quando a engrenagem oscilante roda no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio, a engrenagem 5 acciona a engrenagem 6, fazendo com que a biela 4 accione a garra 3 no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio. Quando a garra 3 roda no sentido contrário ao dos ponteiros do relógio, a sua superfície vertical move vários dentes do roquete 2, fazendo com que o parafuso 8 rode num ângulo correspondente, conseguindo assim o avanço transversal da mesa de trabalho.

No entanto, quando o roquete gira no sentido dos ponteiros do relógio, uma vez que a parte de trás da garra é uma superfície inclinada, só pode deslizar sobre a parte superior dos dentes do roquete sem mover o roquete, pelo que a mesa de trabalho permanece estacionária. Desta forma, obtém-se o avanço transversal intermitente da mesa de trabalho.

3. Regulação do shaper

(1) Ajuste do comprimento do curso, da posição inicial e da velocidade da corrediça

Durante o aplainamento, o comprimento do curso da corrediça deve ser geralmente 30 a 40 mm mais longo do que o comprimento da peça que está a ser aplainada. O método para ajustar o comprimento do curso de deslizamento é alterando a distância excêntrica do bloco excêntrico na engrenagem de balanço. Quanto maior for a distância excêntrica, maior será o ângulo de oscilação da haste de oscilação e maior será o comprimento do curso da corrediça; inversamente, é mais curto.

Desapertar o manípulo de bloqueio no interior da corrediça, rodar o parafuso para alterar o ponto de início do curso da corrediça e deslocar a corrediça para a posição pretendida. O ajuste da velocidade da corrediça deve ser efectuado depois de a máquina estar parada; caso contrário, as engrenagens serão danificadas. A velocidade do shaper pode ser alterada mudando a posição das engrenagens de velocidade variável através do mecanismo de transmissão 6 (Figura 1).

(2) Regulação do tamanho e da direção do avanço transversal da mesa de trabalho

O movimento de alimentação da mesa de trabalho deve cumprir os requisitos de movimento intermitente e coordenar-se com o curso de trabalho da corrediça, ou seja, no final do curso de retorno da plaina, a mesa de trabalho move-se transversalmente juntamente com a peça de trabalho por uma quantidade de alimentação. O movimento de avanço da plaina é conseguido através do mecanismo de catraca.

Como se pode ver na figura 4, a estrutura da garra 1 está solta no eixo do parafuso da viga transversal e o roquete está ligado ao eixo do parafuso com uma chave. O tamanho do avanço transversal da mesa de trabalho pode ser ajustado alterando a posição da tampa da catraca, alterando assim o número efetivo de dentes que a garra move sobre a catraca de cada vez. Quando a garra se move sobre mais dentes da catraca, a quantidade de avanço é grande; caso contrário, é pequena.

Além disso, também pode ser ajustado alterando a distância excêntrica do pino excêntrico 7. Uma distância excêntrica menor significa um ângulo de oscilação menor da estrutura da garra, menos dentes de catraca movidos pela garra e uma quantidade de alimentação menor; inversamente, a quantidade de alimentação é maior. Se a garra for levantada e rodada 180°, a mesa de trabalho pode avançar na direção oposta. Quando a garra é levantada e rodada 90°, o roquete é desengatado da garra, permitindo a alimentação manual nesta altura.

II. Ferramenta de plaina

1. Tipos e aplicações das ferramentas de plaina

A forma geométrica da ferramenta da plaina é semelhante à de uma ferramenta de torno, mas a área da secção transversal da haste da ferramenta é 1,25~1,5 vezes a de uma ferramenta de torno para suportar maiores forças de impacto. O ângulo frontal da ferramenta da plaina é ligeiramente menor do que o de uma ferramenta de torno, e um ângulo de inclinação negativo maior é usado para aumentar a força da cabeça da ferramenta. Uma caraterística notável da ferramenta de plaina é o facto de a cabeça da ferramenta ser frequentemente dobrada.

A figura 5 mostra uma comparação entre uma ferramenta de plaina de cabeça inclinada e uma ferramenta de plaina de cabeça reta. O objetivo de fazer uma cabeça curvada é permitir que a cabeça da ferramenta salte para trás e para cima em torno do ponto O quando a ferramenta encontra um ponto duro na superfície da peça de trabalho, fazendo com que a aresta de corte saia da superfície da peça de trabalho, impedindo-a de morder a superfície já maquinada ou danificar a aresta de corte. Por conseguinte, as ferramentas de plaina de cabeça inclinada são mais utilizadas do que as ferramentas de plaina de cabeça reta.

Figura 5 Comparação entre ferramentas de plaina de cabeça inclinada e de cabeça reta
Figura 5 Comparação entre ferramentas de plaina de cabeça inclinada e de cabeça reta

A forma e o tipo de ferramentas de plaina variam de acordo com a forma da superfície que está a ser maquinada. As ferramentas de plaina planas são utilizadas para maquinar superfícies horizontais; ferramentas laterais para superfícies verticais, superfícies em degrau e superfícies inclinadas; ferramentas laterais angulares para ângulos e ranhuras em cauda de andorinha; ferramentas de corte para cortar ou fazer ranhuras; ferramentas de furo interno para maquinar superfícies internas (como ranhuras de chaveta internas); ferramentas de corte curvo para maquinar ranhuras em T e ranhuras laterais; ferramentas de formação para maquinar superfícies formadas.

2. Instalação das ferramentas da plaina

Como se mostra na Figura 6, ao instalar a ferramenta da plaina, alinhe a mesa rotativa com a linha zero para controlar com precisão a quantidade de corte posterior. A cabeça da ferramenta não deve sobressair demasiado para evitar vibrações e quebras. O comprimento saliente de uma ferramenta de plaina de cabeça reta é geralmente 1,5 ~ 2 vezes a espessura da haste da ferramenta, e o comprimento saliente de uma ferramenta de plaina de cabeça dobrada pode ser ligeiramente maior, desde que a parte dobrada não toque no suporte da ferramenta.

Figura 6 Instalação das ferramentas da plaina
Figura 6 Instalação das ferramentas da plaina

1-Peça de trabalho
2-A cabeça da ferramenta deve ficar ligeiramente saliente
3-Parafuso de fixação da ferramenta
Pinça para 4 ferramentas
5-Parafuso de suporte da ferramenta
Punho de alimentação do poste 6-ferramentas
7-Alinhe o prato giratório com a linha zero
8-Parafuso da mesa giratória

Ao instalar ou remover a ferramenta, a ponta da ferramenta deve ser mantida afastada da superfície da peça de trabalho para evitar danos na ferramenta ou arranhões na superfície da peça de trabalho. Uma mão deve segurar a lâmina da plaina enquanto a outra mão utiliza uma chave inglesa, aplicando força de cima para baixo, caso contrário, é fácil levantar a placa de elevação da lâmina, causando ferimentos ou entalando os dedos.

III. Tecnologia do processo de aplainamento

Ao maquinar numa shaper, o movimento linear recíproco longitudinal da lâmina da plaina é o movimento principal, e a peça de trabalho move-se lateralmente de forma intermitente com a mesa de trabalho, como se mostra na Figura 7.

Figura 7 Movimento de aplainamento e parâmetros de corte do shaper
Figura 7 Movimento de aplainamento e parâmetros de corte do shaper

1. Características do aplainamento

(1) Produtividade geralmente mais baixa

O aplainamento é um processo de corte descontínuo, com mudanças bruscas na força de corte quando a ferramenta entra e sai, causando impacto e vibração, limitando o aumento da velocidade de aplainamento.

Além disso, o comprimento real de corte de uma lâmina de plaina de um gume é limitado, e uma superfície requer frequentemente vários cursos para ser maquinada, sem que seja feito qualquer trabalho durante o curso de retorno da lâmina da plaina. Por estas razões, a produtividade da plaina é geralmente inferior à da fresagem, mas para a maquinação de superfícies estreitas e longas (tais como superfícies de guia) e maquinação multi-ferramenta e multi-peça em plainas de pórtico, a sua produtividade pode ser superior à da fresagem.

(2) Boa versatilidade e adaptabilidade de aplainamento

A estrutura da plaina é mais simples do que a dos tornos e fresadoras, tornando o ajuste e a operação convenientes; a forma da lâmina da plaina é simples, semelhante à de uma ferramenta de torno, e o fabrico, a afiação e a instalação são mais convenientes; geralmente, não fluido de corte é necessário durante o aplainamento.

2. Âmbito do aplainamento

O grau de tolerância dimensional do aplainamento é geralmente IT9~IT8, e o rugosidade da superfície O valor Ra é de 6,3~1,6μm. Quando se utiliza uma lâmina larga para o aplainamento fino, o valor Ra pode atingir 1,6 μm. Além disso, o aplainamento também pode garantir uma certa precisão posicional, como o paralelismo e a perpendicularidade entre as faces.

O aplainamento é amplamente utilizado na produção de uma peça única, de pequenos lotes e em trabalhos de reparação. O aplainamento é utilizado principalmente para maquinar vários planos (superfícies horizontais, verticais e inclinadas), várias ranhuras (ranhuras rectas, ranhuras em T, ranhuras em cauda de andorinha, etc.) e superfícies de formação, como mostra a Figura 8.

Figura 8 Principais aplicações do aplainamento
Figura 8 Principais aplicações do aplainamento

3. Operações básicas de aplainamento

(1) Instalação da peça de trabalho

O método de instalação da peça de trabalho na plaina depende da forma e do tamanho da peça de trabalho. Os métodos mais comuns incluem a instalação da morsa, a instalação da mesa de trabalho e a instalação de acessórios especiais, semelhante à fresagem.

(2) Aplainamento de superfícies horizontais

  • Instalar corretamente a ferramenta e a peça de trabalho.
  • Ajustar a altura da mesa de trabalho de modo a que a ponta da ferramenta toque ligeiramente na superfície da peça de trabalho.
  • Ajustar o comprimento do curso e a posição inicial da corrediça.
  • Com base no material, forma, tamanho e outros requisitos da peça, selecionar razoavelmente os parâmetros de corte.
  • Corte de teste, primeiro corte de teste manual. Depois de alimentar 1 ~ 1,5 mm, pare a máquina, meça as dimensões, ajuste a quantidade de corte traseiro com base nos resultados e, em seguida, alimente automaticamente para continuar o aplainamento. Quando o valor Ra da rugosidade da superfície da peça deve ser inferior a 6,3 μm, o aplainamento bruto deve ser feito primeiro, seguido pelo aplainamento fino. Durante o aplainamento fino, a quantidade de corte posterior e a taxa de avanço devem ser menores, e o velocidade de corte deve ser adequadamente maior. Além disso, durante o curso de retorno da lâmina da plaina, levantar a placa de elevação da lâmina no suporte da ferramenta com a mão para manter a ferramenta longe da superfície maquinada para garantir a qualidade da superfície da peça.
  • Inspeção. Depois de terminado o aplainamento da peça, parar a máquina para inspeção e a peça pode ser removida depois de as dimensões e a precisão da maquinação serem qualificadas.

(3) Aplainamento de superfícies verticais e inclinadas

1) O método de aplainar superfícies verticais é mostrado na Figura 9. Neste caso, é utilizada uma ferramenta de desvio e o comprimento saliente da ferramenta é maior do que a altura de toda a superfície de aplainamento. A mesa giratória da coluna da ferramenta deve ser alinhada com a linha zero para mover a lâmina da plaina verticalmente.

Figura 9 Aplainamento de superfícies verticais
Figura 9 Aplainamento de superfícies verticais

O suporte da ferramenta deve ser desviado de 10° a 15° para levantar a lâmina da plaina da superfície da peça de trabalho durante o curso de retorno, reduzindo o desgaste da ferramenta e evitando riscos na superfície já maquinada. O método de maquinação de superfícies verticais e inclinadas é geralmente utilizado apenas quando não é possível ou não é conveniente aplainar superfícies horizontais.

2) O aplainamento de uma superfície inclinada é basicamente o mesmo que o aplainamento de uma superfície vertical, exceto que a torre da coluna da ferramenta deve ser rodada para um determinado ângulo de acordo com a superfície inclinada exigida pela peça, de modo a que a lâmina da plaina se mova ao longo da direção da superfície inclinada. Como se mostra na Figura 10, o aplainamento de uma superfície inclinada utiliza uma lâmina deslocada ou uma lâmina de plaina formada por um modelo, rodando o punho da coluna da ferramenta para alimentação, que pode aplainar a superfície inclinada esquerda ou direita.

Figura 10 Aplainamento de uma superfície inclinada
Figura 10 Aplainamento de uma superfície inclinada

(4) Ranhuras de aplainamento

1) O aplainamento de ranhuras rectas é feito com uma ferramenta de corte por alimentação vertical, como mostra a Figura 11.

Figura 11 Aplainamento de ranhuras rectas
Figura 11 Aplainamento de ranhuras rectas

2) O método de aplainar ranhuras em forma de V é mostrado na Figura 12. Em primeiro lugar, aplainar grosseiramente a forma geral da ranhura em V utilizando o método de aplainar uma superfície plana, como se mostra na Figura 12a; em seguida, utilizar uma ferramenta de corte para aplainar a ranhura em ângulo reto na parte inferior da ranhura em V, como se mostra na Figura 12b; Em seguida, aplainar as duas superfícies inclinadas da ranhura em forma de V utilizando o método de aplainar uma superfície inclinada com uma lâmina de desvio, como se mostra na Figura 12c; finalmente, utilizar uma lâmina de plaina de formação para aplainar finamente a precisão dimensional e a rugosidade da superfície exigidas pelo desenho, como se mostra na Figura 12d.

Figura 12 Aplainamento de ranhuras em forma de V
Figura 12 Aplainamento de ranhuras em forma de V

3) Ao aplainar ranhuras em forma de T, as linhas de maquinagem devem ser primeiro desenhadas na face final e na superfície superior da peça de trabalho, como mostra a Figura 13.

Figura 13 Marcação da peça com ranhura em T
Figura 13 Marcação da peça com ranhura em T

4) O aplainamento de ranhuras em cauda de andorinha é semelhante ao aplainamento de ranhuras em forma de T, com linhas de maquinação primeiro desenhadas na face final e na superfície superior da peça de trabalho, como mostra a Figura 14. No entanto, ao aplainar as superfícies laterais, é necessária uma lâmina de desvio angular, como mostra a Figura 10, e a torre da coluna da ferramenta deve ser girada num determinado ângulo. Os passos para aplainar ranhuras de cauda de andorinha são mostrados na Figura 15.

Figura 14 Marcação das ranhuras das caudas de andorinha
Figura 14 Marcação das ranhuras das caudas de andorinha
Figura 15 Passos para aplainar ranhuras de cauda de andorinha
Figura 15 Passos para aplainar ranhuras de cauda de andorinha

5) Aplainamento de superfícies formadas. Ao aplainar superfícies formadas numa plaina, é comum marcar primeiro linhas no lado da peça de trabalho, depois mover a lâmina da plaina para o avanço vertical e mover a mesa de trabalho para o avanço horizontal de acordo com as linhas, maquinando assim a superfície formada, como mostra a Figura 8h. As lâminas de plaina formadas também podem ser utilizadas para maquinação, fazendo com que a aresta da lâmina da plaina se adapte à superfície da peça de trabalho, formando-a de uma só vez.

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