thumb|Torno mecânico, um dos tipos de máquina-ferramenta.

Uma máquina-ferramenta é uma máquina destinada ao processamento de peças por meio de operações controladas que alteram sua forma, dimensões ou características superficiais. Máquinas-ferramenta são utilizadas na fabricação de peças e produtos semiacabados e podem trabalhar materiais como metal, madeira e plástico, por processos que envolvem remoção de material ou deformação por pressão.

Dependendo do processo, o movimento principal pode ser realizado pela peça, pela ferramenta ou por ambas. Em máquinas de torneamento, por exemplo, a peça gira em relação à ferramenta; nas fresadoras, a ferramenta de corte realiza o movimento de rotação.

As máquinas-ferramenta incluem equipamentos operados manualmente, máquinas com diferentes graus de automatização e sistemas controlados por comando numérico computadorizado (CNC).

Classificação

As máquinas-ferramenta podem ser classificadas segundo o processo realizado, a forma de controle e a configuração da máquina. Entre os principais grupos utilizados na fabricação mecânica estão máquinas de torneamento, fresamento, furação, retificação, serramento, conformação e processos não convencionais.

Tornos

O torno mecânico é uma máquina-ferramenta na qual, em sua configuração tradicional, a peça é colocada em rotação enquanto uma ou mais ferramentas são movimentadas em relação a ela para remover material.

O torneamento é particularmente empregado na produção de superfícies de revolução, como superfícies cilíndricas, cônicas e roscadas. Existem diferentes configurações de tornos, incluindo tornos horizontais, verticais, revólver e máquinas de torneamento controladas por CNC.

As normas técnicas internacionais tratam as máquinas de torneamento como uma família própria de máquinas-ferramenta.

Fresadoras e centros de usinagem

Na fresadora, a remoção de material é realizada principalmente por uma ferramenta rotativa de múltiplas arestas denominada fresa. Movimentos relativos entre a ferramenta e a peça permitem produzir superfícies planas ou curvas, ranhuras, cavidades, perfis e outras geometrias.

As fresadoras podem ser horizontais, verticais ou apresentar outras configurações de eixos.

Os centros de usinagem são máquinas geralmente controladas por CNC capazes de executar diferentes operações em uma mesma fixação da peça. Podem combinar fresamento, furação, mandrilamento, rosqueamento e outras operações e frequentemente incluem sistemas automáticos de troca de ferramentas.

Furadeiras e mandriladoras

As furadeiras são utilizadas principalmente para a produção de furos mediante a rotação de uma ferramenta de corte, como uma broca, acompanhada por um movimento de avanço.

Além da furação, dependendo da máquina e das ferramentas empregadas, podem ser realizadas operações como alargamento, escareamento, rebaixamento e rosqueamento.

Entre as configurações existentes estão furadeiras de bancada, de coluna, radiais e máquinas de fusos múltiplos.

As mandriladoras são destinadas principalmente à usinagem e ao acabamento de furos existentes, sobretudo quando são requeridos maiores diâmetros, precisão geométrica ou alinhamento entre superfícies.

Plainas e limadoras

As plainas e limadoras produzem superfícies principalmente por meio de movimento retilíneo alternativo entre uma ferramenta de corte de uma aresta e a peça.

Historicamente, essas máquinas tiveram importância na fabricação de grandes superfícies planas e componentes mecânicos. Sua utilização foi parcialmente substituída em diversas aplicações por fresadoras e centros de usinagem, que permitem executar operações semelhantes com maior flexibilidade.

Retificadoras

As retificadoras utilizam ferramentas abrasivas, normalmente rebolos, para remover pequenas quantidades de material por meio da ação de numerosos grãos abrasivos.

A retificação é empregada tanto em operações de acabamento de alta precisão quanto em determinados processos de remoção mais intensa de material. Existem retificadoras destinadas a superfícies planas, cilíndricas, perfis, ferramentas e outras aplicações.

As máquinas de retificação estacionárias constituem uma categoria específica de máquinas-ferramenta nas normas internacionais de segurança.

Serras

As máquinas de serramento realizam a separação ou corte de materiais por meio de ferramentas dentadas ou abrasivas. Entre elas encontram-se serras de fita, circulares e alternativas.

Máquinas destinadas ao serramento de metais a frio também integram as famílias de máquinas-ferramenta abrangidas pelas normas técnicas internacionais.

Máquinas de conformação

Nem todas as máquinas-ferramenta removem material. O escopo técnico do termo inclui também máquinas que modificam a geometria da peça por meio de pressão ou deformação plástica.

Entre elas estão diferentes tipos de prensas, utilizadas em processos como estampagem, dobramento, corte por cisalhamento e conformação de chapas e outros materiais.

As prensas mecânicas, hidráulicas e pneumáticas possuem normas específicas dentro da família de segurança para máquinas-ferramenta.

Eletroerosão

As máquinas de eletroerosão removem material condutor por meio de sucessivas descargas elétricas entre um eletrodo e a peça. O processo permite produzir geometrias que podem ser difíceis de obter exclusivamente por ferramentas de corte convencionais.

Entre as configurações mais conhecidas estão a eletroerosão por penetração e a eletroerosão a fio. A ISO trata as máquinas de descarga elétrica como uma categoria própria de máquinas-ferramenta.

História

A evolução das máquinas-ferramenta está ligada ao desenvolvimento de técnicas capazes de produzir componentes com maior regularidade e precisão. Diferentes famílias de máquinas, incluindo tornos, fresadoras, retificadoras e máquinas de fabricação de engrenagens, desenvolveram-se ao longo de trajetórias próprias e inter-relacionadas.

Durante a Revolução Industrial, o aumento da precisão das máquinas teve importância para a fabricação de motores e outros equipamentos. Por volta de 1775, o industrial britânico John Wilkinson desenvolveu uma máquina de mandrilar cilindros de ferro que permitia produzir cilindros com precisão superior à obtida anteriormente. O equipamento teve importância na fabricação dos cilindros utilizados nos motores a vapor de James Watt e Matthew Boulton.

Nos séculos XIX e XX, a evolução das máquinas-ferramenta acompanhou a crescente exigência por precisão, repetibilidade e produção de peças intercambiáveis. Tornos, fresadoras, plainas, retificadoras e máquinas especializadas foram progressivamente aperfeiçoados e passaram a utilizar diferentes formas de acionamento e automatização.

Controle numérico e CNC

Controle numérico (NC) é uma forma de comandar automaticamente os movimentos e funções de uma máquina por meio de instruções codificadas.

Em 1952, o Servomechanisms Laboratory do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) demonstrou uma fresadora modificada cujo movimento dos eixos era comandado numericamente. O MIT Museum descreve o equipamento como a primeira máquina-ferramenta numericamente controlada.

Com o desenvolvimento dos computadores e da eletrônica digital, o controle numérico evoluiu para o comando numérico computadorizado (CNC). Nessas máquinas, um controlador executa programas que determinam movimentos dos eixos, velocidades, avanços, trocas de ferramentas e outras funções do processo.

Na fabricação contemporânea, máquinas CNC são frequentemente programadas com auxílio de sistemas de manufatura assistida por computador (CAM). Programas são convertidos em instruções para o controlador da máquina, sendo o chamado código G uma das formas de programação historicamente mais utilizadas.

Máquinas CNC modernas podem integrar múltiplos eixos, sistemas de medição, trocadores automáticos de ferramentas, dispositivos automáticos de fixação e mecanismos de movimentação de peças. Centros de usinagem e centros de torneamento constituem exemplos de máquinas nas quais diferentes operações podem ser reunidas em um único equipamento.

Ver também

Usinagem Ferramenta de corte Torno mecânico Fresadora Centro de usinagem Comando numérico computadorizado Manufatura assistida por computador Máquina

Categoria:Máquinas-ferramenta