O centro de usinagem vertical é uma máquina CNC utilizada para executar diferentes operações de usinagem com precisão, repetibilidade e troca automática de ferramentas.

Nesse equipamento, o eixo-árvore fica posicionado verticalmente, fazendo com que a ferramenta trabalhe sobre a peça fixada na mesa. Em uma única preparação, a máquina pode realizar operações como fresamento, furação, mandrilamento, alargamento e rosqueamento.

Por reunir diferentes recursos em um mesmo equipamento, o centro de usinagem vertical pode reduzir movimentações entre máquinas, diminuir o número de preparações e aumentar a regularidade da produção.

Entretanto, a escolha do modelo adequado deve considerar muito mais do que preço ou tamanho. Cursos dos eixos, capacidade da mesa, rotação do spindle, cone, magazine de ferramentas, comando CNC e características das peças precisam fazer parte da análise.

O que é um centro de usinagem vertical?

Um centro de usinagem vertical, também conhecido pela sigla VMC, é uma máquina CNC na qual o spindle ou eixo-árvore está orientado verticalmente.

A ferramenta de corte é instalada no spindle e se movimenta em relação à peça por meio dos eixos programáveis da máquina.

Nos modelos de três eixos, os movimentos principais são:

• Eixo X: deslocamento longitudinal;
• Eixo Y: deslocamento transversal;
• Eixo Z: movimento vertical da ferramenta.

Uma mesa rotativa também pode ser adicionada a determinadas máquinas para criar um quarto eixo, ampliando o acesso a diferentes faces e permitindo a produção de geometrias mais complexas.

Como funciona um centro de usinagem vertical?

Antes do início da produção, a peça é fixada sobre a mesa por meio de uma morsa, dispositivo, placa ou sistema específico de fixação.

O programa CNC define:

• movimentos dos eixos;
• ferramentas utilizadas;
• rotações;
• avanços;
• profundidades de corte;
• pontos de troca de ferramenta;
• aplicação de fluido refrigerante;
• sequência das operações.

Durante o ciclo, o comando numérico coordena os movimentos da máquina e solicita as ferramentas necessárias ao magazine.

O trocador automático retira a ferramenta utilizada e posiciona a próxima conforme a programação. Esse processo permite realizar várias etapas sem que o operador tenha de interromper constantemente a máquina para substituir ferramentas manualmente.

Sistemas CNC atuais também podem incluir recursos de programação, gerenciamento de ferramentas, ciclos de usinagem, medição, comunicação em rede e preparação mais rápida da máquina.

Quais operações podem ser realizadas?

Dependendo da configuração, das ferramentas e do programa, o centro de usinagem vertical pode executar:

• fresamento de superfícies;
• abertura de canais;
• fabricação de cavidades;
• contornos e perfis;
• furações;
• rosqueamentos;
• mandrilamentos;
• alargamentos;
• rebaixos;
• usinagem de alojamentos;
• acabamento de superfícies;
• gravações e marcações;
• interpolação circular.

Os centros de usinagem são utilizados justamente por conseguirem combinar diversas operações em uma mesma preparação.

Quais peças podem ser produzidas?

O centro de usinagem vertical pode ser utilizado para fabricar peças prismáticas, placas, bases, suportes, flanges, blocos, moldes, matrizes, componentes mecânicos e peças com furos, canais, cavidades e superfícies fresadas.

A capacidade real dependerá de fatores como:

• dimensões da peça;
• peso sobre a mesa;
• material;
• formato;
• número de faces usinadas;
• tolerâncias;
• acabamento exigido;
• ferramentas disponíveis;
• cursos da máquina;
• quantidade produzida.

Por isso, a escolha deve começar pelas peças e pelos processos, não apenas pela comparação entre catálogos.

Centro de usinagem vertical e fresadora CNC são iguais?

Os dois equipamentos podem realizar operações de fresamento controladas por CNC, mas um centro de usinagem normalmente possui um nível maior de integração e automação.

Entre os recursos comuns de um centro de usinagem estão:

• carenagem de proteção;
• magazine de ferramentas;
• troca automática;
• refrigeração;
• sistema de lubrificação;
• proteção das guias;
• sinalização operacional;
• gerenciamento de cavacos;
• comunicação com programas externos.

Isso permite organizar diferentes operações dentro de um único ciclo produtivo.

A diferença exata, porém, depende da construção e da configuração de cada equipamento. Existem fresadoras CNC bastante automatizadas e centros de usinagem com diferentes níveis de recursos.

Quais são as vantagens do centro de usinagem vertical?

Realização de várias operações

A mesma máquina pode fresar, furar, rosquear, mandrilar e fazer acabamentos sem retirar constantemente a peça.

Troca automática de ferramentas

O magazine permite armazenar diferentes ferramentas e selecioná-las conforme a sequência programada.

Maior repetibilidade

Depois que a máquina é preparada e o programa é validado, as peças podem ser produzidas com maior regularidade entre os ciclos.

Redução de preparações

Concentrar mais operações em uma única fixação pode reduzir erros decorrentes da retirada e do reposicionamento da peça.

Flexibilidade

A troca de programas, ferramentas e dispositivos permite utilizar a máquina em diferentes famílias de componentes.

Possibilidade de automação

Alguns modelos podem receber quarto eixo, sistemas de medição, robôs, alimentadores, gerenciamento de ferramentas e outros recursos.

Como escolher um centro de usinagem vertical?

1. Analise as peças que serão usinadas

Reúna desenhos, modelos tridimensionais e informações técnicas das peças.

Verifique:

• comprimento;
• largura;
• altura;
• peso;
• material;
• quantidade;
• tolerâncias;
• acabamento;
• número de operações;
• faces que precisam ser acessadas.

Também é importante considerar projetos futuros. Comprar uma máquina que já trabalha constantemente no limite pode restringir o crescimento da produção.

2. Confira os cursos dos eixos

Os cursos X, Y e Z determinam o espaço disponível para movimentação e usinagem.

Eles devem ser suficientes para acomodar:

• dimensões da peça;
• dispositivo de fixação;
• ferramentas;
• aproximação;
• afastamento;
• possíveis mudanças de posição.

Um equipamento pode possuir uma mesa grande, mas ter cursos menores do que o comprador imagina. Por isso, mesa e deslocamentos devem ser analisados separadamente.

O VM800 da Wess, por exemplo, possui mesa de 1.000 × 500 mm e cursos X, Y e Z de 800 × 500 × 500 mm.

3. Avalie a capacidade e o tamanho da mesa

Além das dimensões, verifique o peso máximo permitido sobre a mesa.

Nesse cálculo devem entrar:

• peso da peça;
• morsa ou dispositivo;
• placas;
• cantoneiras;
• elementos de fixação;
• eventual mesa rotativa.

O VM800 apresenta capacidade informada de até 600 kg sobre a mesa. Já o VM1370 possui mesa de 1.400 × 700 mm e capacidade de até 1.000 kg, atendendo peças e dispositivos maiores.

4. Verifique a distância entre o spindle e a mesa

A distância mínima e máxima entre o spindle e a mesa influencia a altura das peças, ferramentas e dispositivos que poderão ser utilizados.

Não basta comparar apenas o curso do eixo Z. É necessário calcular o conjunto formado por:

• altura do dispositivo;
• altura da peça;
• comprimento do porta-ferramenta;
• comprimento da ferramenta;
• espaço necessário para aproximação.

Uma peça pode caber sobre a mesa e ainda assim não deixar espaço suficiente para a ferramenta trabalhar corretamente.

5. Compare rotação, potência e torque

A velocidade do spindle deve ser compatível com:

• material usinado;
• diâmetro das ferramentas;
• acabamento;
• volume de remoção;
• tipo de operação.

Ferramentas pequenas e determinados trabalhos de acabamento podem exigir rotações mais elevadas. Já cortes pesados, ferramentas maiores e materiais resistentes podem depender mais de torque, potência e rigidez.

O VM800 possui rotação de até 10.000 rpm e motor principal de 11 kW. O VMC850 trabalha com até 12.000 rpm e motor principal informado de 7,5 kW. Esses números mostram por que a rotação máxima não deve ser comparada isoladamente: cada máquina possui uma combinação diferente de estrutura, capacidade e desempenho.

6. Observe o cone do spindle

O cone determina a interface entre o spindle e o porta-ferramenta.

Modelos identificados como BT40, BT50 ou outras configurações apresentam diferenças relacionadas a:

• dimensão;
• rigidez;
• peso;
• ferramentas compatíveis;
• capacidade para cortes;
• faixa de aplicação.

Interfaces maiores podem favorecer ferramentas mais robustas e remoções pesadas, mas também aumentam peso e inércia.

A interface do spindle influencia a rigidez da conexão e pode limitar ferramentas longas ou de grande diâmetro.

7. Analise o magazine de ferramentas

Não observe apenas a quantidade total de posições.

Avalie também:

• peso máximo por ferramenta;
• comprimento permitido;
• diâmetro máximo;
• tipo de magazine;
• tempo de troca;
• possibilidade de ferramentas reservas;
• variedade de operações.

Um magazine maior reduz a necessidade de substituições frequentes quando a empresa trabalha com diferentes peças ou programas.

Os modelos VM800, VM1370, VMC850 e VMC1200 apresentados pela Wess possuem magazine para 24 ferramentas.

8. Compare avanço rápido e avanço de corte

O avanço rápido influencia o tempo gasto nos deslocamentos em que a máquina não está removendo material.

Já o avanço de corte está relacionado ao movimento durante a usinagem.

Máquinas com deslocamentos rápidos e troca ágil de ferramentas podem reduzir tempos improdutivos, especialmente em peças com muitos furos, operações e mudanças de posição.

Entretanto, velocidade sem rigidez, controle e processo adequado não garante uma peça melhor. O conjunto deve ser analisado.

9. Confira precisão e repetibilidade

A ficha técnica pode apresentar:

• precisão de posicionamento;
• repetibilidade;
• resolução;
• tolerâncias de fabricação.

A precisão de posicionamento indica a capacidade de chegar ao ponto programado.

A repetibilidade indica a capacidade de retornar ao mesmo ponto em ciclos sucessivos.

Esses dados devem ser comparados com as tolerâncias efetivamente exigidas pelas peças.

10. Escolha o comando CNC

O comando deve ser analisado considerando:

• experiência dos operadores;
• programas existentes;
• assistência disponível;
• recursos de programação;
• comunicação;
• memória;
• ciclos;
• simulação;
• gerenciamento de ferramentas.

A Wess oferece modelos com comandos Siemens e FANUC, dependendo da máquina e da configuração escolhida.

O VM800 utiliza Siemens 808D, enquanto o VM1370 apresenta Siemens 828D. Já o VMC850 possui configuração com FANUC 0i-TF e opção de Siemens 828D.

11. Verifique a possibilidade de quarto eixo

Um quarto eixo pode permitir:

• usinagem de diferentes faces;
• indexação;
• furações radiais;
• peças cilíndricas;
• redução de reposicionamentos;
• maior complexidade geométrica.

O VMC850 possui preparação opcional para instalação de quarto eixo.

Caso a produção envolva geometrias muito complexas, múltiplas faces ou superfícies simultâneas, também pode ser necessário avaliar um centro de usinagem de cinco eixos.

12. Considere refrigeração e gerenciamento de cavacos

Cavacos acumulados podem interferir no processo, na refrigeração, na inspeção e no tempo do operador.

Verifique a presença de:

• transportador de cavacos;
• refrigeração pelo spindle;
• tanque;
• bomba;
• lavagem interna;
• pistola de ar;
• filtros;
• separadores;
• sistemas de alta pressão.

O VMC850 e o VMC1200, por exemplo, são apresentados com transportador de cavacos de fábrica.

13. Avalie instalação e infraestrutura

Antes da compra, confira:

• tensão elétrica;
• potência instalada;
• aterramento;
• consumo de ar;
• dimensões da máquina;
• peso;
• acesso ao galpão;
• capacidade do piso;
• transporte;
• içamento;
• espaço para manutenção;
• refrigeração do ambiente.

Uma máquina adequada ao processo também precisa ser compatível com a estrutura disponível na empresa.

Centro vertical, horizontal, portal ou cinco eixos?

O centro de usinagem vertical é uma solução versátil para diferentes peças prismáticas e operações realizadas principalmente pela parte superior.

Outras configurações podem ser consideradas quando o processo exigir:

Centro de usinagem horizontal

Pode favorecer produção em diferentes faces, utilização de dispositivos com múltiplas peças e melhor escoamento de cavacos em determinadas aplicações.

Centro de usinagem portal

Pode ser indicado para peças grandes, moldes, bases, chapas e componentes que exijam grandes cursos e maior área de trabalho.

Centro de usinagem de cinco eixos

Permite acesso a diferentes ângulos e superfícies, reduzindo reposicionamentos em peças complexas.

A configuração mais indicada depende da geometria, quantidade, precisão e estratégia de fabricação.

Qual é o melhor centro de usinagem vertical?

Não existe um único modelo ideal para todas as indústrias.

O melhor centro de usinagem será aquele que atender:

• às dimensões das peças;
• ao peso dos conjuntos;
• aos cursos necessários;
• às ferramentas;
• ao volume de produção;
• às tolerâncias;
• aos materiais;
• ao nível de automação;
• à infraestrutura disponível.

Uma máquina muito pequena pode limitar o processo. Uma máquina excessivamente grande também pode elevar investimento, ocupação de espaço e custos sem gerar benefícios proporcionais.

Centros de usinagem verticais Wess Máquinas

A Wess oferece centros de usinagem verticais em diferentes capacidades e configurações, incluindo modelos compactos, intermediários e de maior porte.

A linha apresentada no site inclui VM600, VM800, VM1160, VM1370, VMC850, VMC1000, VMC1300 e outras configurações, além de centros portal, horizontal e cinco eixos.

Antes de solicitar uma proposta, envie os desenhos, materiais, dimensões, tolerâncias e volumes previstos. Essas informações ajudam a identificar a máquina e a configuração mais adequadas ao processo produtivo.