Ferramentas motorizadas vs. fresado secundario en tornos suízos: optimización do torneado de precisión CNC
PFT, Shenzhen
Resumo: Os tornos de tipo suízo conseguen xeometrías de pezas complexas utilizando ferramentas motorizadas (ferramentas rotatorias integradas) ou fresado secundario (operacións de fresado postorneado). Esta análise compara os tempos de ciclo, a precisión e os custos operativos entre ambos os métodos baseándose en probas de mecanizado controladas. Os resultados indican que as ferramentas motorizadas reducen o tempo de ciclo medio nun 27 % e melloran a tolerancia posicional nun 15 % para características como orificios transversais e planos, aínda que o investimento inicial en ferramentas é un 40 % maior. O fresado secundario demostra custos por peza máis baixos para volumes inferiores a 500 unidades. O estudo conclúe con criterios de selección baseados na complexidade da peza, o tamaño do lote e os requisitos de tolerancia.
1 Introdución
Os tornos suízos dominan a fabricación de pezas pequenas de alta precisión. Unha decisión fundamental implica elixir entreferramentas motorizadas(fresado/perforación en máquina) emoenda secundaria(operacións de posprocesamento dedicadas). Os datos do sector mostran que o 68 % dos fabricantes priorizan a redución das configuracións para compoñentes complexos (Smith,J. Manuf. Sci., 2023). Esta análise cuantifica as vantaxes e desvantaxes do rendemento empregando datos empíricos de mecanizado.
2 Metodoloxía
2.1 Deseño da proba
-
Pezas: eixos de aceiro inoxidable 316L (Ø8 mm x 40 mm) con 2 orificios transversais de Ø2 mm + 1 placa plana de 3 mm.
-
Máquinas:
-
Ferramentas motorizadas:Tsugami SS327 (eixe Y)
-
Fresado secundario:Indexador Hardinge Conquest ST + HA5C
-
-
Métricas rexistradas: tempo de ciclo (segundos), rugosidade superficial (Ra µm), tolerancia á posición do orificio (±mm).
2.2 Recollida de datos
Procesáronse tres lotes (n=150 pezas por método). A CMM de Mitutoyo mediu as características críticas. A análise de custos incluíu o desgaste das ferramentas, a man de obra e a depreciación da máquina.
3 Resultados
3.1 Comparación de rendemento
| Métrica | Ferramentas motorizadas | Fresado secundario |
|---|---|---|
| Tempo medio de ciclo | 142 segundos | 195 segundos |
| Tolerancia de posición | ±0,012 mm | ±0,014 mm |
| Rugosidade superficial (Ra) | 0,8 µm | 1,2 µm |
| Custo/peza das ferramentas | 1,85 $ | 1,10 $ |
*Figura 1: As ferramentas motorizadas reducen o tempo de ciclo pero aumentan os custos das ferramentas por peza.*
3.2 Análise de custo-beneficio
-
Punto de equilibrio: as ferramentas motorizadas convértense en rendibles a ~550 unidades (Figura 2).
-
Impacto na precisión: as ferramentas motorizadas eliminan os erros de reaxuste, o que reduce a variación de Cpk nun 22 %.
4 Discusión
Redución do tempo de ciclo: as operacións integradas das ferramentas motorizadas eliminan os atrasos na manipulación de pezas. Non obstante, as limitacións de potencia do fuso restrinxen o fresado pesado.
Limitacións de custos: os custos de ferramentas máis baixos do fresado secundario son axeitados para prototipos, pero acumulan man de obra de manipulación.
Implicación práctica: Para compoñentes médicos/aeroespaciais con tolerancias de ±0,015 mm, as ferramentas motorizadas son óptimas a pesar do maior investimento inicial.
5 Conclusión
As ferramentas motorizadas en tornos suízos ofrecen unha velocidade e precisión superiores para pezas complexas de volume medio-alto (>500 unidades). O fresado secundario segue sendo viable para xeometrías máis simples ou lotes baixos. As investigacións futuras deberían explorar a optimización dinámica das traxectorias das ferramentas para as ferramentas motorizadas.
Data de publicación: 24 de xullo de 2025
