Troca de ferramenta na router CNC: dois spindles, magazine fixo ou magazine no pórtico

Quantas ferramentas uma chapa de planejado pede

Antes de comparar máquina, conte as ferramentas do seu programa. Uma chapa de cozinha típica passa por:

• fresa de corte, que faz o contorno das peças;
• fresa de acabamento, quando a borda precisa sair mais limpa ou o desbaste é separado do passe final;
• broca de dobradiça, o caneco de 35 mm;
• broca de dispositivo de montagem, como o minifix;
• broca de cavilha e de furo de corrediça;
• fresa de canal, para o fundo do móvel;
• fresa de puxador cava, quando a frente leva cava;
• fresa de gravação ou de V, quando tem detalhe.

Só aí já são sete ou oito ferramentas, e a lista cresce quando a fábrica usa dois diâmetros de fresa de corte (uma para a peça grande, outra para o canto interno apertado) ou brocas em mais de um diâmetro. É por isso que o jeito como a ferramenta chega ao spindle pesa tanto: ele se repete dezenas de vezes por chapa, todas as chapas do turno.

As routers Etools de chapa resolvem isso de quatro jeitos: dois spindles na Start Full, magazine fixo de 10 na Start 10 ATC, magazine de 12 no pórtico na Max e na New Pro 12, e magazine de 16 no pórtico na New Pro 16.

Cone ISO30 e pinça: quem segura a fresa

Vale separar duas peças que costumam ser confundidas.

A pinça é a bucha que abraça a haste da fresa. Ela tem fendas e fecha quando a porca aperta. A pinça ER32 é a que vem nas Start 10 ATC, Max, New Pro 12 e New Pro 16, e aceita uma faixa de diâmetros de haste.

O cone ISO30 é o suporte onde a pinça e a fresa ficam montadas. É o cone que o spindle agarra e solta. Na máquina com troca automática, cada ferramenta fica montada no seu próprio cone, com a sua pinça, e mora no magazine assim. Quando o programa pede outra ferramenta, o spindle solta o cone inteiro e pega o próximo: ninguém mexe na pinça, ninguém aperta porca. A fresa entra na mesma posição em que foi medida.

Essa é a diferença de fundo entre os sistemas. Com cone, trocar ferramenta é trocar o conjunto montado. Sem cone, trocar ferramenta é desapertar a pinça, tirar a fresa, pôr a outra e medir de novo. A primeira a máquina faz sozinha; a segunda é trabalho de operador, com a máquina parada.

O cone tem uma consequência que pouca gente coloca na conta: você compra um cone e uma pinça por posição do magazine. Numa máquina de 16 posições, são 16 ferramentas montadas e prontas, e cada uma precisa estar balanceada e limpa. O artigo sobre ferramenta desbalanceada mostra o que acontece com o spindle quando essa parte é descuidada.

Dois spindles: a Start Full alterna entre duas ferramentas

A Start Full não tem magazine. Ela tem dois spindles de 4,5 kW a 18.000 RPM no mesmo cabeçote. A fresa de corte fica montada em um e a de acabamento no outro, e o programa alterna entre os dois sem ninguém parar a máquina.

Para o que a máquina se propõe, isso resolve bem: duas ferramentas, troca instantânea, nenhuma viagem. O limite está no número. Da terceira ferramenta em diante, é parada: o operador desaperta a pinça de um dos spindles, troca a fresa e mede a nova antes de seguir. Se a chapa leva corte, furo de dobradiça e canal, ela passa por pelo menos uma troca manual, ou o programa é dividido em duas rodadas com a troca no meio.

Na prática, a Start Full funciona melhor quando a fábrica organiza a produção em torno das duas ferramentas: corta e fura com o que está montado, e deixa o resto para lotes separados. Para painel, peça de contorno e comunicação visual, duas ferramentas cobrem quase tudo.

Magazine fixo: a Start 10 ATC troca sozinha, mas vai até ele

A Start 10 ATC dá o passo seguinte: um spindle só, de 9 kW a 24.000 RPM com cone ISO30, e um magazine de 10 posições com troca automática. As ferramentas ficam numa fileira fixa na estrutura da máquina, ao longo da mesa. Quando o programa pede a próxima, o cabeçote para de cortar, vai até o magazine, deixa o cone que está usando na posição dele, pega o próximo e volta ao ponto onde parou.

Dez posições cabem o programa inteiro de planejado da lista do começo, com folga para duas ou três ferramentas extras. E entra uma peça que faz diferença quando a troca é automática: o probe, o apalpador que mede a ferramenta. Cada fresa e cada broca tem um comprimento diferente no cone; a máquina encosta cada uma no probe, guarda a medida e usa esse número para calcular a profundidade do furo e do rebaixo. Sem ele, cada troca seria uma chance de furar raso ou fundo demais.

O custo do magazine fixo é a viagem. Como as ferramentas estão paradas num ponto da máquina, cada troca tem um trajeto de ida e volta que depende de onde o cabeçote estava. Se o corte estava do lado do magazine, a viagem é curta. Se estava do outro lado da mesa, o pórtico atravessa a chapa duas vezes. Na Start 10 ATC esse trajeto é feito a 40 m/min de deslocamento.

Magazine no pórtico: Max e New Pro levam as ferramentas junto

Na Linha Max e na New Pro 12, o magazine de 12 posições fica no próprio pórtico, ao lado do spindle. Ele viaja com o cabeçote. Quando o programa pede outra ferramenta, a troca acontece onde a máquina está: o spindle solta o cone, pega o próximo a poucos centímetros e volta a cortar. Não existe ida até a ponta da mesa, e o tempo da troca deixa de depender de onde o corte estava.

A New Pro 16 usa o mesmo princípio com 16 posições. As quatro a mais não mudam o jeito de trocar; mudam o que cabe montado. Com 16, a fábrica deixa no magazine dois ou três diâmetros de fresa de corte, as brocas em todos os diâmetros que usa e ainda as ferramentas de cava e gravação, sem tirar nada para pôr outra coisa entre um programa e o seguinte. A comparação direta entre as duas máquinas, ficha contra ficha, está no artigo New Pro 16 ou New Pro 12.

Tem um detalhe que pesa na escolha: o deslocamento também muda junto. A Max anda a 60 m/min fora do corte e as New Pro a 90 m/min, contra os 40 m/min da Start 10 ATC. O magazine no pórtico tira a viagem da troca; o deslocamento mais rápido encurta todas as outras viagens entre uma operação e a próxima.

Quanto a troca pesa no turno, numa conta de exemplo

Faça a conta com os seus números, mas um exemplo dá a ordem de grandeza. Suponha uma chapa de planejado com 20 trocas de ferramenta ao longo do programa, porque o corte, os furos e o canal se alternam conforme as peças. Suponha que, no magazine fixo, cada troca gaste em média 10 segundos a mais por causa da viagem de ida e volta, e que no pórtico essa viagem não exista.

São 200 segundos por chapa, uns 3 minutos e pouco. Numa fábrica que corta 25 chapas por turno, passa de uma hora de máquina andando sem cortar, todo dia. Agora inverta: se a sua chapa típica tem 5 trocas e você corta 8 chapas por dia, a mesma conta dá menos de 7 minutos por dia, e o magazine fixo resolve sem drama.

Os números exatos dependem do seu programa e de onde ficam as peças na chapa. O raciocínio vale sempre: o ganho do magazine no pórtico é proporcional ao número de trocas por chapa vezes o número de chapas por turno. Quem não faz essa conta acaba comprando pelo número de posições, que é só metade da pergunta.

Uma forma de diminuir as trocas em qualquer máquina é programar por ferramenta: fazer todos os furos de 35 mm da chapa, depois todos os de 8, depois os contornos. O pós-processador e o software de nesting cuidam disso. Mas tem limite: a peça pequena precisa ser furada antes de ser solta, e a ordem ideal de corte nem sempre é a ordem que economiza troca. Para fábrica que fura muito, existe ainda o caminho de tirar as brocas do magazine, que é o assunto do artigo sobre o cabeçote de furação.

Quando cada sistema basta

Dois spindles (Start Full) bastam quando a produção gira em torno de duas ferramentas: contorno e acabamento, contorno e um furo, painel, peça de comunicação visual. Também servem para a marcenaria que está começando no CNC e ainda não tem programa com muitas operações. Quando a terceira ferramenta passa a aparecer em toda chapa, as paradas para troca manual começam a custar mais que a máquina economiza.

Magazine fixo de 10 (Start 10 ATC) basta para o planejado com volume moderado: o programa inteiro cabe montado, ninguém troca fresa na mão, e o probe cuida da profundidade. O custo da viagem existe, mas com poucas chapas por dia ele fica em minutos.

Magazine de 12 no pórtico (Max, New Pro 12) entra quando o programa troca muito de ferramenta e a fábrica corta chapa o turno todo. É aí que a viagem do magazine fixo vira a maior fatia do tempo parado, e é aí que tirá-la aparece no fim do dia.

Magazine de 16 no pórtico (New Pro 16) entra quando 12 posições não cabem o que a fábrica usa: mais diâmetros de fresa, mais brocas, ferramentas especiais que hoje vivem sendo trocadas na mão. Cada troca manual pede recadastro no probe, e é no recadastro feito com pressa que sai a peça com profundidade errada.

Qual máquina Etools entra aqui

Para a marcenaria que trabalha com duas ferramentas, a Start Full 2030 recebe a chapa inteira de MDF com dois spindles de 4,5 kW, alternando entre corte e acabamento sem parar. Quem precisa do programa completo de planejado montado na máquina tem a Start 10 ATC, com magazine fixo de 10 ferramentas em cones ISO30, spindle de 9 kW e probe.

Quando as trocas por chapa passam a mandar no turno, o magazine vai para o pórtico: a Max 12 ATC e a New Pro 12 têm 12 posições ao lado do spindle, com 60 e 90 m/min de deslocamento. E para quem precisa de mais ferramenta montada, a New Pro 16 tem 16 posições no pórtico, 90 m/min e a opção de lift e esteira. Se a dúvida é por onde começar, fale com a equipe pelo contato com um programa típico da sua fábrica na mão: a contagem de trocas por chapa decide boa parte da resposta.