Projeto mecânico de fresadora CNC baseado na rigidez estática

Abstract

O presente trabalho apresenta o desenvolvimento do projeto mecânico de uma fresadora de três eixos utilizando como requisito de projeto as tolerâncias dimensionais dos componentes a serem usinados. Desse modo, o dimensionamento se baseou na rigidez efetiva na interface ferramenta/peça, onde ocorrem as solicitações devidas ao corte. A etapa inicial consiste no projeto conceitual, onde são definidas as características funcionais da máquina. No projeto executivo é desenvolvida uma metodologia de dimensionamento baseado na rigidez estática efetiva desejada. Essa metodologia é dividida em duas partes: análise e dimensionamento dos elementos de máquina a ser selecionados e dimensionamento das estruturas que compõem o corpo da máquina-ferramenta. Durante o desenvolvimento do trabalho foi utilizado o conceito de orçamento de rigidez, que possibilita o dimensionamento de partes separadas da máquina ferramenta a partir de uma rigidez efetiva definida através dos requisitos de projeto. O procedimento, que se mostrou adequado para o projeto mecânico de máquinas operatrizes a partir dos parâmetros de processo desejados, também pode ser utilizado para a definição dos parâmetros de processo de máquinas já existentes.

This work presents the mechanical design of a three-axis CNC milling machine using dimensional tolerances of machined parts as design requirements. Thus, dimensioning is based on the effective stiffness in tool/part interface, were solicitations due to cutting occur. The study initiates with conceptual design, were functional characteristics of the machine tool are chosen. Executive design applies a dimensioning methodology based on desired static stiffness. This methodology consists in two parts: selection of machine components and design of the structural parts of the machine tool. Stiffness budget concept was applied in the design, allowing the dimensioning of single parts from an effective stiffness defined through design requirements. The methodology was found to be suitable for the mechanical design of machine tools, and can also be used for the definition of machining parameters for an existing machine tool.