Noções básicas de balanceamento de ferramentas

Oct 12, 2023

Ferramentas desbalanceadas são um problema. Eles geram vibração, o que pode levar a ferramentas quebradas, menor vida útil do fuso e maior rugosidade da peça.

A implementação de protocolos de balanceamento para um processo de usinagem ajuda a proteger uma máquina-ferramenta. As ferramentas balanceadas reduzem as vibrações e são necessárias para cortes a 44.000 ou 3.000 rpm.

Como muitas coisas, o balanceamento de ferramentas merece uma análise de custo-benefício. Embora a nova tecnologia possa afetar a maneira como o balanceamento é realizado e justificado, a necessidade de análise permanece inalterada.

Causa do Desequilíbrio

O desequilíbrio da ferramenta é causado quando o centro de gravidade de uma massa em rotação não está alinhado com seu eixo de rotação.

"Portanto, o desequilíbrio é uma distância que cria uma excentricidade", disse o gerente Francesco D'Alessandro da Balance Systems Corp. em Wixom, Michigan. "Essa excentricidade cria vibração."

A máquina de balancear Tool Dynamic TD Comfort (acima) está equipada com um PC, teclado, mouse e monitor. Imagem cortesia de Haimer EUA

Definida como a distância do centro de rotação de uma ferramenta até seu verdadeiro centro de massa, a excentricidade mede a extensão em que o peso da ferramenta está fora do centro. Se a excentricidade for medida em mícrons e a massa da ferramenta for medida em quilogramas, essas unidades produzirão desequilíbrio em gramas milímetros, uma unidade comum.

O presidente Thomas Hoenig da GTI Spindle Technology Inc. em Manchester, New Hampshire, concorda que o balanceamento de ferramentas é extremamente importante. O desequilíbrio danifica os rolamentos do fuso e outros componentes do fuso. O desbalanceamento também causa trepidação nas peças usinadas e retificadas. E ferramentas desbalanceadas causam desgaste prematuro do ferramental por meio de danos cônicos na interface do ferramental.

"O equilíbrio do ferramental deve ser feito quase sempre", disse ele. "A única vez que não se aplica é em operações de usinagem de rpm muito lentas, como furos roscados ou alguns cortes lentos de torno. Qualquer operação de usinagem acima de 3.000 rpm, o equilíbrio é crítico."

No entanto, o presidente Brendt Holden da Haimer USA LLC em Villa Park, Illinois, disse que, em muitos casos, algumas das vantagens mais dramáticas de conjuntos de ferramentas de balanceamento podem ser encontradas em baixa rotação para coisas como cabeçotes de mandrilamento ou conjuntos de árvores de facear.

"Nosso conselho é sempre olhar para aplicativos que apresentam desafios que ninguém consegue descobrir como resolver", disse ele. "Talvez eles tenham observado os acessórios, a condição da máquina ou as ferramentas de corte, mas ainda não estão obtendo o desempenho que desejavam. Eles observaram o balanceamento? Se não, este seria o momento de investigar o balanceamento."

Holden disse que as pessoas hoje querem reduzir o tempo de ciclo, o que pode significar diminuir o número de trocas de ferramentas. Se uma oficina costumava usar ferramentas de desbaste, semiacabamento e acabamento para concluir uma peça, mas agora prefere usar apenas uma ferramenta para o trabalho, isso pode causar problemas de balanceamento. Além disso, uma ferramenta especial pode ser projetada para furar, rebaixar e chanfrar. Com bolsões em diferentes posições, deve-se ter mais atenção ao balanceamento para atingir as especificações de qualidade.

Equilíbrio Necessário

"Teoricamente falando, o balanceamento é sempre necessário", disse D'Alessandro. "Embora no caso de rotações muito baixas do fuso (menos de 3.000 rpm) e metas de acabamento de peças ruins, o balanceamento da ferramenta pode ser ignorado."

Dito isso, as máquinas-ferramentas modernas tendem a ter altas velocidades de fuso para atingir maiores volumes de corte ou atingir requisitos de alta velocidade de corte - por exemplo, ao usinar Inconel.

"Os aumentos desses valores também aumentaram as demandas por melhores ferramentas e porta-ferramentas, o que exige balancear a ferramenta com mais frequência do que antes e com um desbalanceamento residual menor", disse D'Alessandro. “Para monitorar esse fenômeno, pode ser útil instalar na máquina um sistema de monitoramento permanente do fuso, como o sensor B-Safe, que é capaz de fornecer auxílios visuais e alertas ao operador quando a vibração é muito alta”.

O Best Balance 1000 é um dispositivo portátil para medir e corrigir vibrações de componentes rotativos devido ao desequilíbrio. Imagem cortesia de Balance Systems