Uso de torno vertical

Os tornos verticais, como equipamentos essenciais no setor de usinagem mecânica, derivam seu valor central da resolução dos desafios de processamento impostos por peças circulares grandes, pesadas e de grande diâmetro, tornando-os máquinas pesadas indispensáveis ​​na indústria de manufatura pesada. Seu design exclusivo de layout vertical garante estabilidade de usinagem e alta precisão ao manusear peças além da capacidade dos tornos horizontais convencionais. Amplamente utilizadas em setores essenciais, incluindo energia, indústria pesada e aeroespacial, essas máquinas são detalhadas abaixo em termos de posicionamento funcional, aplicações principais, implantação industrial e vantagens técnicas, excedendo 1.000 palavras no total.

I. Posicionamento Funcional Central de Tornos Verticais

Tornos verticais (VL), também chamados de tornos de torre verticais ou tornos de mandrilamento verticais, empregam um princípio básico de design onde o fuso é orientado verticalmente. As peças são fixadas à mesa de trabalho por meio de mandris ou placas frontais, com as ferramentas de corte movendo-se horizontal e verticalmente para executar operações de usinagem. Ao contrário dos tornos horizontais, que operam com base no princípio da 'rotação horizontal da peça com avanço lateral da ferramenta', a estrutura do torno vertical - caracterizada pela 'rotação vertical estacionária da peça com avanço da ferramenta de cima para baixo/de dentro para fora' - adapta-se inerentemente a peças de grande diâmetro, pesadas e de formato irregular, possuindo um centro rotacional. — tais componentes sofreriam deformação de fixação, excentricidade rotacional ou mesmo fixação instável quando usinados em tornos horizontais devido ao seu próprio peso. O layout vertical utiliza a gravidade para auxiliar na fixação, minimizando os riscos de deformação e garantindo estabilidade durante todo o processamento.

Funcionalmente, o torno vertical serve como um “centro de usinagem abrangente para grandes peças rotativas”. Além das operações tradicionais de torneamento, integra processos de compósitos, incluindo mandrilamento, fresamento, retificação e rosqueamento. Isto permite a “usinagem completa” para componentes grandes, reduzindo a frequência de fixação e os custos de manuseio, ao mesmo tempo que melhora a eficiência do processamento e a consistência dimensional.

II. Aplicações de usinagem central: processos-chave para peças grandes

A utilidade da máquina de torno vertical concentra-se nos requisitos de usinagem para 'peças grandes, pesadas e rotativas', abrangendo os seguintes cenários principais:

Torneamento de grandes peças rotativas Isso representa a aplicação mais fundamental e central de tornos verticais, visando peças cilíndricas ou anulares que normalmente excedem 1 metro de diâmetro e pesam de várias toneladas a dezenas de toneladas. Os exemplos incluem flanges para a indústria da energia eólica (diâmetros até 3-5 metros), peças em bruto para o setor das máquinas (pesando mais de 10 toneladas), cabeças de vasos de pressão para equipamentos químicos (diâmetro superior a 2 metros). Tais peças de trabalho não podem ser fixadas através do furo do fuso de um torno horizontal. Em vez disso, a mesa de trabalho do torno vertical suporta diretamente o peso da peça, conseguindo uma fixação segura através de mandris hidráulicos ou de quatro mandíbulas. O fuso então gira a peça enquanto as ferramentas de corte avançam radial e axialmente para realizar operações incluindo torneamento externo, mandrilamento interno e torneamento frontal. A precisão da usinagem pode atingir os graus IT6-IT8 com rugosidade superficial Ra ≤ 1,6 μm, atendendo aos requisitos de precisão de montagem para peças grandes.

Usinagem de perfis complexos e componentes rotativos fora do padrão Com os avanços na tecnologia CNC, os tornos verticais CNC podem programar usinagem de contornos complexos, como grandes componentes anulares e peças de trabalho do tipo casca com superfícies curvas, ranhuras e degraus. Os exemplos incluem blocos de cilindros de motores marítimos, tambores de guindastes (com ranhuras helicoidais) e grandes estruturas anulares em aplicações aeroespaciais. Esses componentes não apenas possuem dimensões substanciais, mas também exigem usinagem de múltiplas superfícies irregulares e padrões de furos de alta precisão. Ao montar múltiplas ferramentas em um porta-ferramentas de torre, o torno vertical pode realizar operações compostas, como torneamento, mandrilamento, fresamento, furação e rosqueamento em uma única configuração. Isto elimina erros de posicionamento causados ​​por múltiplas operações de fixação, melhorando significativamente a precisão e a eficiência da usinagem.

Mandrilamento e rosqueamento de alta precisão de componentes pesados ​​Os componentes principais de máquinas de grande porte, como carcaças de turbinas, bases de máquinas-ferramenta e rolamentos rotativos para equipamentos de construção, exigem usinagem de sistemas de furos ou roscas de grande diâmetro e alta precisão. Esses furos podem exceder 500 mm de diâmetro, exigindo tolerâncias de coaxialidade e circularidade dentro de 0,01 mm. As mandriladoras convencionais lutam para suportar esses pesos. Em contraste, os tornos verticais apresentam vigas e corrediças construídas em ferro fundido de alta resistência ou estruturas soldadas, combinadas com parafusos de esferas de alta precisão e guias lineares. Esta configuração permite operações de mandrilamento de alta precisão e curso grande. Além disso, a sincronização da velocidade do fuso com a taxa de avanço da ferramenta permite a usinagem de roscas de grande diâmetro superiores a M50, atendendo aos requisitos de resistência de conexão de equipamentos pesados.

Usinagem personalizada para peças grandes fora do padrão Em cenários de produção de peça única e de pequenos lotes, a flexibilidade dos tornos verticais é particularmente proeminente. Os exemplos incluem estruturas personalizadas para máquinas pesadas, grandes acessórios de moldagem para a indústria de ferramentas e conectores especializados para equipamentos de energia nuclear. Estas peças variam em tamanho e apresentam geometrias únicas, mas todas possuem um centro rotacional. Os tornos verticais podem se adaptar rapidamente a diversos requisitos de usinagem, ajustando as faixas de fixação dos mandris, substituindo os mandris ou empregando acessórios especializados. Isto elimina a necessidade de máquinas personalizadas dedicadas, reduzindo assim os custos de investimento na produção.

III. Principais aplicações em todos os principais setores: suporte a processos críticos de fabricação

Os tornos verticais estão intrinsecamente ligados aos principais setores industriais do país, e as suas capacidades de maquinação influenciam diretamente os padrões de fabricação de equipamentos de grande escala. Os principais cenários de aplicação incluem:

Setor de Energia: Usinagem de componentes essenciais para equipamentos de energia eólica, nuclear e de geração de energia térmica

Setor de Energia Eólica: Usinagem de flanges de turbinas eólicas (conectando seções de torre aos cubos), cubos (estruturas de montagem das pás) e caixas de rolamentos do eixo principal. Os flanges de turbinas eólicas podem atingir diâmetros de 4 a 6 metros e pesos superiores a 20 toneladas, exigindo tornos verticais de coluna dupla para torneamento frontal, usinagem de furos de parafusos e preparação de ranhuras de vedação para garantir integridade e resistência da conexão.

Setor de Energia Nuclear: Usinagem de cabeçotes de vasos de pressão de reatores nucleares, carcaças de geradores de vapor, carcaças de bombas principais e componentes similares. Estas peças não são apenas maciças (com cabeças de navios superiores a 5 metros de diâmetro), mas também devem suportar temperaturas e pressões extremas. Os tornos verticais devem controlar rigorosamente a precisão dimensional e o acabamento superficial durante a usinagem para evitar comprometimentos de segurança devido a defeitos de fabricação.

Setor de energia térmica: Usinagem de tampas de rotores de turbinas, cabeçotes de tambores de caldeiras, bases de geradores, etc. A capacidade de usinagem composta do torno vertical reduz a frequência de manuseio de componentes, aumentando a eficiência da produção.

Setor de máquinas pesadas e equipamentos de construção: Usinagem de componentes fundamentais

Máquinas pesadas: Bases de máquinas-ferramentas de processamento, estruturas de laminadores, rotores de britadores, etc. Essas peças são extremamente pesadas (até 50 toneladas ou mais) e exigem alta rigidez. Os tornos verticais utilizam mesas de trabalho pesadas e estruturas de colunas de alta resistência para garantir usinagem sem vibrações, alcançando cortes de alta precisão.

Máquinas de construção: Processamento de rolamentos de giro de escavadeiras (peças circulares com mais de 3 metros de diâmetro), tambores de guindaste (peças cilíndricas com ranhuras helicoidais) e caixas de engrenagens de carregadeiras. Esses componentes impactam diretamente a capacidade de carga e a estabilidade operacional do equipamento, tornando a precisão da usinagem de tornos verticais crítica para garantir a confiabilidade do equipamento.

Aeroespacial e Construção Naval: Usinagem de Grandes Componentes Estruturais

Aeroespacial: Usinagem de carcaças de motores de aeronaves, projéteis de foguetes, refletores de antenas de satélite, etc. Esses componentes são predominantemente peças em forma de anel de paredes finas que exigem extrema precisão dimensional (tolerâncias ≤0,005 mm). Os tornos verticais CNC empregam tecnologia de corte adaptativo para evitar deformações em peças de paredes finas, garantindo precisão de usinagem.

Construção naval: Processamento de caixas de engrenagens marítimas, mangas de eixo de hélice, flanges de casco, etc. Os componentes marítimos não apenas apresentam grandes dimensões (caixas de caixas de engrenagens superiores a 3 metros de diâmetro), mas também exigem resistência à corrosão e resiliência ao impacto. Tornos verticais, quando combinados com ferramentas especializadas e parâmetros de corte, podem usinar materiais de liga de alta resistência para atender às demandas operacionais de equipamentos marítimos.

Outras Indústrias: Usinagem Especializada de Peças

Equipamento Químico: Processamento de grandes cabeçotes de tanques de armazenamento, corpos de vasos de reatores, placas de tubos de trocadores de calor, etc. Esses componentes suportam meios corrosivos e altas pressões. As estruturas roscadas de alta precisão das superfícies de vedação usinadas em tornos verticais garantem a integridade e segurança do equipamento.

Indústria de moldes: Usinagem de cavidades para grandes moldes de injeção, placas de matriz para moldes de estampagem, etc. Tornos verticais utilizam funções de fresamento de compósitos para processar cavidades curvas complexas, aumentando a eficiência e a precisão da usinagem de moldes.

4. Vantagens exclusivas dos tornos verticais: por que eles são a escolha preferida para usinagem de peças grandes

A aplicabilidade dos tornos verticais abrange vários setores principais, principalmente devido às suas vantagens insubstituíveis sobre tornos horizontais, mandriladoras e equipamentos similares:

Excepcional capacidade de suporte de carga para componentes pesados ​​A mesa de trabalho do torno vertical é montada diretamente sobre a base, empregando estruturas tipo anel ou guias hidrostáticas capazes de suportar dezenas a centenas de toneladas. Isso acomoda facilmente peças de trabalho enormes, enquanto as capacidades limitadas de carga do fuso e da guia dos tornos horizontais lutam para usinar de forma estável componentes superiores a 5 toneladas.

Alta precisão e estabilidade de usinagem: Quando as peças são fixadas verticalmente, a direção da gravidade se alinha com a força de fixação, evitando deformação e excentricidade causadas pelo próprio peso da peça. Simultaneamente, o layout vertical minimiza a interferência gravitacional durante o avanço da ferramenta, resultando em processos de corte mais suaves e maior precisão de usinagem. Esta configuração é particularmente adequada para usinar faces finais e furos internos de peças de grande diâmetro.

Alta eficiência de processamento e operações integradas: os tornos verticais CNC podem ser equipados com porta-ferramentas em torre ou magazines de ferramentas, acomodando mais de 20 ferramentas. Isso permite a conclusão simultânea de vários processos – torneamento, mandrilamento, fresamento, furação e rosqueamento com macho – sem trocas frequentes de ferramentas ou reposicionamento de peças, reduzindo significativamente os ciclos de processamento.

Operação e manutenção convenientes A fixação, medição e remoção da peça são realizadas em um plano horizontal. Os operadores não precisam se curvar ou ajustar frequentemente a orientação da peça usando equipamentos de elevação, tornando a operação mais conveniente. Além disso, a estrutura simétrica garante uma distribuição uniforme da força, minimizando o desgaste e reduzindo os custos de manutenção.

Resumo

A principal aplicação do Torno Vertical de Coluna Única e do Torno Vertical de Coluna Dupla reside na obtenção de usinagem de alta precisão de 'peças rotativas grandes, pesadas e de grande diâmetro'. Sua funcionalidade abrange torneamento, mandrilamento, fresamento, furação e outros processos, com aplicações que abrangem indústrias essenciais, como energia, maquinário pesado, aeroespacial e construção naval. Eles servem como equipamentos críticos que sustentam a fabricação de equipamentos em grande escala. Impulsionados pelos avanços na tecnologia CNC e capacidades multitarefa, os tornos verticais melhoram continuamente a precisão, eficiência e flexibilidade da usinagem. A sua aplicação está preparada para se expandir para setores de produção mais sofisticados, consolidando o seu estatuto como equipamento essencial indispensável na indústria de produção de maquinaria pesada.

Traduzido com Deepl.com (versão gratuita)