Sebenta · Montar e configurar ferramentas dos centros de trabalho CNC para mobiliário e carpintaria

Introdução

Esta sebenta prepara-te para selecionar, medir, montar e configurar as ferramentas de um centro de trabalho CNC (fresadora, multifuradora ou centro multifunções) dedicado a mobiliário e carpintaria. É um trabalho de precisão: a peça final só sai com a geometria e as medidas do desenho técnico se a ferramenta certa estiver bem escolhida, corretamente medida, montada com rigor e configurada no comando da máquina com os valores reais.

O percurso desta UC segue sempre a mesma lógica, dos catálogos de ferramentas até à peça acabada: selecionar de acordo com o material e o acabamento, medir com paquímetro, graminho, comparador (e, quando existe, banco de pré-afinação), montar com o sistema de aperto correto e, por fim, configurar a máquina, preenchendo a tabela de ferramentas e, quando aplicável, preparando a cabeça de furação do Sistema 32.

Objetivos de aprendizagem (referencial): selecionar as ferramentas para as operações de maquinagem CNC de componentes de mobiliário e carpintaria; medir essas ferramentas; montá-las nos centros de trabalho CNC; e configurá-las, incluindo o preenchimento das tabelas de ferramentas da máquina.

1. Da matéria-prima à peça maquinada

Um centro de trabalho CNC para mobiliário e carpintaria trabalha sobre madeira maciça e derivados (aglomerado de partículas, MDF, contraplacado, painéis melamínicos, OSB), transformando-os em componentes com a geometria exata do desenho técnico. Este desenho é o ponto de partida: indica cotas, furos, ranhuras, contornos, perfis e acabamentos pretendidos.

O percurso do desenho até à peça acabada passa por quatro etapas, que são as quatro realizações desta UC:

1. Selecionar as ferramentas certas para cada operação, de acordo com o material e o acabamento.
2. Medir as ferramentas antes de as levar à máquina.
3. Montar as ferramentas no centro de trabalho, com o sistema de aperto correto.
4. Configurar as ferramentas no comando, preenchendo a tabela de ferramentas da máquina.

Máquinas com CNC no setor

Nas máquinas com mesa de ventosas ou de consola, a peça fica fixa por vácuo e a ferramenta desloca-se nos eixos X, Y e Z. O eixo Z é o eixo da ferramenta: nas máquinas de mobiliário é vertical, e o sentido positivo de Z afasta a ferramenta da peça. Por isso, o comprimento da ferramenta é tão importante: é com ele que o comando sabe onde está a ponta da ferramenta em Z.

Onde se aplica

Este conjunto de competências aplica-se em dois contextos do setor:

• Indústrias de madeira e mobiliário: produção em série de componentes de móveis (laterais, prateleiras, portas, frentes de gaveta), muitas vezes em painel melamínico.
• Indústrias de carpintaria: portas, janelas, caixilharias, escadas, revestimentos e estruturas, frequentemente em madeira maciça, em pequenas séries ou por medida.

Em ambos os contextos, o mesmo princípio aplica-se: sem ferramenta certa, bem medida, bem montada e bem configurada, não há peça correta.

2. Tipos de ferramentas e operações de maquinagem

Famílias de ferramentas e a sua função

Ferramentas de corte, desbaste e acabamento

Dentro de cada operação, distinguem-se ainda ferramentas pela função no processo:

• Corte: separa uma peça do painel ou do maciço (por exemplo, o contorno passante de uma prateleira ou o corte com serra).
• Desbaste: remove muito material depressa, com menor exigência de acabamento. Usa cortes mais fundos e avanços por dente mais altos.
• Acabamento: dá à superfície a qualidade final. Retira pouco material (uma passagem leve) e procura marcas de corte pequenas e regulares.

A mesma geometria pode passar por uma ferramenta de desbaste e, depois, por uma de acabamento. Numa porta de maciço com perfil, por exemplo, uma fresa helicoidal esvazia o grosso do material e uma fresa de perfil faz a passagem final.

Fresas helicoidais: o sentido da hélice

As fresas de haste em metal duro são muitas vezes helicoidais. O sentido da hélice decide para onde vai a apara, e com isso onde a peça pode lascar:

Brocas para mobiliário

• Broca de furo cego: ponta centradora e dois esporões periféricos que cortam a fibra antes do corte principal. Dá um furo limpo, de fundo praticamente plano, para cavilhas e suportes.
• Broca passante: ponta cónica (em V), que atravessa o painel sem arrancar a face de saída. Usa-se para furos que atravessam a peça.
• Broca de dobradiça: grande diâmetro, fundo plano, para a copa da dobradiça. Nas máquinas de série é montada em mandril próprio da cabeça de furação ou trabalha na árvore principal.

3. Elementos e medidas das ferramentas

Toda a ferramenta de maquinagem CNC tem elementos que é preciso identificar antes de a selecionar, medir ou montar. O referencial pede: altura e diâmetro, encabadouro, comprimento útil, diâmetro de corte/furo, geometria do perfil de corte e dos cortantes, número de cortantes e sentido de rotação/corte.

Elementos constituintes

Não confundas diâmetro de corte com diâmetro do encabadouro: uma fresa de 6 mm pode ter haste de 8 mm, e um disco de ranhurar de 120 mm monta num veio muito mais fino.

Medidas a registar por ferramenta

Antes de montar qualquer ferramenta, registam-se sempre: o diâmetro de corte e a sua tolerância, o comprimento útil, o comprimento total (e, depois de montada, o comprimento da ferramenta no porta-ferramentas), o diâmetro e o tipo de encabadouro, o número de cortantes, o sentido de rotação e a rotação máxima admissível (n max) gravada na ferramenta. Este conjunto de dados é o que, mais tarde, entra na tabela de ferramentas do comando da máquina.

Exemplo resolvido · ler a ficha de uma ferramenta

Uma fresa helicoidal do catálogo traz: diâmetro de corte 10 mm, comprimento útil 32 mm, comprimento total 80 mm, haste cilíndrica de 10 mm, Z = 2, hélice ascendente, rotação à direita, metal duro inteiriço, n max 24 000 rpm.

1. Encabadouro: haste de 10 mm, logo pinça de 10 mm.
2. Profundidade máxima: 32 mm de comprimento útil. Num painel de 19 mm, um corte passante numa só passagem cabe; num maciço de 40 mm, não.
3. Rotação: à direita, a máquina tem de rodar no sentido horário (M03 em linguagem ISO).
4. Limite: nunca programar mais do que 24 000 rpm, mesmo que a árvore o permita.
5. Na bancada: confirma-se o diâmetro real, porque a ferramenta pode já ter sido afiada e ter um diâmetro ligeiramente inferior ao de catálogo.

4. Planos (superfícies) de maquinagem das ferramentas

Identificar os planos de maquinagem é saber, para cada ferramenta, com que parte corta e que superfície da peça consegue trabalhar. Há duas maneiras de olhar para isto.

Pela ferramenta: topo e periferia

Uma fresa que não corta ao centro, obrigada a mergulhar a direito, esmaga a madeira, aquece e pode partir. O catálogo indica se a fresa permite mergulho (entrada vertical).

Pela peça: face, orlas e ângulos

• Face superior do painel: furação vertical, fresagem de rebaixos, esvaziamentos e perfis.
• Orlas (topos e bordos): furação horizontal (cavilhas, excêntricos), fresagem de ranhuras laterais, contorno.
• Planos inclinados ou a ângulo: exigem agregados (cabeçotes de reenvio angular) ou máquinas de 5 eixos.
• Face inferior: normalmente não se trabalha sem virar a peça, porque está encostada às ventosas.

5. Materiais dos cortantes e comportamento nos materiais

Materiais dos cortantes

O material do cortante determina a performance e as aplicações recomendadas de cada ferramenta:

Na oficina, o metal duro é muitas vezes chamado "widia", que é, na origem, um nome de marca. Nos catálogos aparece como HM (do alemão Hartmetall) ou carboneto de tungsténio.

Comportamento das ferramentas nos diferentes materiais

Verificar este comportamento é um dos critérios de desempenho da UC. Os sinais a observar são sempre os mesmos:

Exemplo resolvido · escolher o material do cortante

Produção: 500 painéis melamínicos por semana, com contorno e ranhura.

1. O revestimento melamínico e a cola do aglomerado são abrasivos: o HSS gastava-se depressa e obrigava a paragens frequentes para trocar e afiar.
2. O metal duro aguenta bem este trabalho e é a escolha mínima.
3. Se a produção for contínua, em vários turnos, compensa comparar com PCD: custa mais à compra, mas dura muito mais entre afiações. A decisão faz-se com o custo por metro cortado, a partir dos dados do fornecedor, e não pelo preço da ferramenta.

6. Selecionar e encomendar ferramentas

Selecionar a ferramenta certa é o primeiro critério de desempenho da UC: fazê-lo de acordo com os materiais a maquinar e o acabamento requerido.

O catálogo de ferramentas

O catálogo de ferramentas de um fabricante organiza a oferta por família (brocas, fresas, discos, serras, porta-lâminas), diâmetro, comprimento útil, tipo de encabadouro, material do cortante e aplicação recomendada. Cada ferramenta tem uma referência única. Os catálogos trazem, em regra, pictogramas dos materiais recomendados, a rotação máxima e uma tabela de parâmetros de corte recomendados.

Para selecionar corretamente, cruzam-se sempre estas informações:

Critérios de decisão

1. A operação define a família (capítulo 2).
2. As cotas definem o diâmetro e o comprimento útil. Para uma ranhura de 8 mm usa-se uma fresa de 8 mm (ou menor, em várias passagens); para um canto interior com raio de 6 mm, uma fresa de diâmetro igual ou inferior a 12 mm.
3. O material define o material do cortante e a hélice.
4. O acabamento define se basta uma passagem ou se é preciso desbaste mais acabamento.
5. A máquina confirma se a ferramenta pode ser montada: haste compatível com as pinças, rotação da árvore dentro da n max da ferramenta, espaço no magazine.

Elaborar a encomenda de ferramentas

Quando uma ferramenta não está disponível, elabora-se a encomenda com rigor. Uma encomenda que só diz "uma fresa de 8" pode chegar com a haste errada, o material errado ou a hélice errada.

Uma encomenda com a referência errada atrasa a produção e pode obrigar a refazer peças já iniciadas. Antes de enviar, confirma-se com o responsável e guarda-se cópia no registo de ferramentas.

7. Avanços e rotações das ferramentas

As grandezas

Três grandezas definem como a ferramenta trabalha:

• Rotação (n): velocidade a que a árvore roda, em rotações por minuto (rpm). Em linguagem ISO, programa-se com a letra S.
• Velocidade de avanço (Vf): velocidade a que a ferramenta se desloca pela peça. Em madeira dá-se muitas vezes em m/min; o comando ISO recebe-a normalmente em mm/min, com a letra F.
• Velocidade de corte (vc): velocidade da aresta de corte. Em madeira dá-se normalmente em m/s.

Valores nominais e recomendados

• Valores nominais: os valores de referência do fabricante. O mais importante é a rotação máxima admissível (n max), gravada na própria ferramenta, como exigem as normas europeias de segurança das ferramentas para madeira (família EN 847). A n max nunca se excede, seja qual for a rotação que a máquina permita.
• Valores recomendados: a gama de rotação, velocidade de corte e avanço por dente que o catálogo aconselha para cada material. Dentro dessa gama ajusta-se ao caso real (tipo de peça, fixação, acabamento pretendido).

As fórmulas

Velocidade de corte, com D em mm e n em rpm:

vc (m/s)   = π × D × n / 60 000
vc (m/min) = π × D × n / 1000

Rotação necessária para uma dada velocidade de corte:

n = vc (m/s) × 60 000 / (π × D)

Avanço por dente (ou por cortante), com Vf em mm/min:

fz (mm) = Vf / (n × Z)
Vf (mm/min) = fz × n × Z

Exemplos resolvidos · velocidade de corte

a) Fresa de 12 mm a 18 000 rpm.

vc = π × 12 × 18 000 / 60 000 ≈ 11,3 m/s   (≈ 679 m/min)

b) Fresa de 10 mm a 18 000 rpm.

vc = π × 10 × 18 000 / 60 000 ≈ 9,4 m/s   (≈ 565 m/min)

c) Disco de ranhurar de 120 mm a 6000 rpm.

vc = π × 120 × 6000 / 60 000 ≈ 37,7 m/s

Repara: o disco roda três vezes mais devagar do que a fresa e, mesmo assim, tem uma velocidade de corte três a quatro vezes maior. A velocidade de corte cresce com o diâmetro. É por isso que as ferramentas de grande diâmetro têm uma rotação máxima muito mais baixa.

d) Que rotação dá 20 m/s com uma fresa de 20 mm?

n = 20 × 60 000 / (π × 20) ≈ 19 100 rpm

Antes de programar, confirma-se que 19 100 rpm está abaixo do n max gravado na fresa e da rotação máxima da árvore.

A relação entre avanço e rotação

O que determina a qualidade do corte não é a rotação nem o avanço isoladamente, mas o avanço por dente (fz): a espessura de apara que cada cortante tira em cada volta.

• fz demasiado baixo (rotação alta com avanço lento): o cortante raspa em vez de cortar, aquece, queima a madeira e gasta-se depressa.
• fz demasiado alto (avanço rápido com rotação baixa): apara grossa, arranca fibras, lasca bordos, força a ferramenta e pode parti-la.
• Com o mesmo avanço e a mesma rotação, mais cortantes dão um fz menor em cada cortante: marcas de corte mais pequenas e mais próximas. Para manter o mesmo fz com mais cortantes, aumenta-se o avanço, e a produtividade sobe.

fz = 10 000 / (18 000 × 2) ≈ 0,28 mm por dente

fz = 5000 / (18 000 × 2) ≈ 0,14 mm por dente

Vf mínimo = 0,20 × 18 000 × 2 = 7200 mm/min  (7,2 m/min)
Vf máximo = 0,30 × 18 000 × 2 = 10 800 mm/min (10,8 m/min)

Tabela de diagnóstico rápido

8. Sistemas de aperto e porta-pinças de precisão

A ferramenta não trabalha sozinha: precisa de um sistema de aperto que a prenda com rigidez e concentricidade à árvore da máquina. O conjunto tem duas partes:

1. A interface com a árvore (o cone do porta-ferramentas), que tem de ser igual à da máquina.
2. O aperto da ferramenta dentro do porta-ferramentas (pinça, mandril hidráulico, aperto térmico, flange).

Interfaces com a árvore

O manual da máquina diz qual é a interface. Um cone de outra norma ou de outro tamanho não monta, e nunca se força.

Sistemas de aperto da ferramenta

• Porta-pinças com pinça ER: a pinça, com rasgos, fecha-se sobre a haste quando se aperta a porca. Cada pinça cobre uma gama de aperto pequena, gravada no próprio corpo. É o sistema mais comum em fresadoras de madeira.
• Porta-ferramentas hidráulico: um parafuso pressuriza óleo que deforma uma camisa fina contra a haste. Aperto muito concêntrico e com bom amortecimento de vibração.
• Porta-ferramentas de aperto térmico: o furo do porta-ferramentas é aquecido (normalmente por indução), dilata, recebe a haste e, ao arrefecer, aperta-a. Muito concêntrico, exige aparelho de aquecimento próprio.
• Mandril com flange ou veio: para discos de ranhurar, serras e porta-lâminas, que montam pelo furo central, com anilhas e porca.
• Mandris da cabeça de furação: recebem brocas de haste curta, presas por parafuso de aperto lateral, com um batente que define a saliência da broca.

Porta-pinças de precisão

Os porta-pinças de precisão garantem que a ferramenta fica centrada com erro mínimo (batimento baixo), o que é essencial em acabamentos finos e em ferramentas pequenas. Um batimento alto faz com que só um dos cortantes trabalhe de verdade: o acabamento piora, o furo ou a ranhura saem mais largos e a ferramenta gasta-se de um lado só.

Cuidados que se repetem sempre:

• Limpar o cone, o interior do porta-ferramentas, a pinça e a haste. Uma apara no cone introduz batimento em todas as peças da série.
• Pinça do diâmetro certo para a haste. Nunca apertar uma haste de 10 mm numa pinça de 12 mm "porque estava ali".
• Inserir a haste no comprimento mínimo indicado pelo fabricante do porta-pinças e da ferramenta. Pouca haste presa dá vibração e risco de a ferramenta sair; muita saliência dá flexão.
• Apertar com o binário indicado pelo fabricante do porta-pinças, com chave dinamométrica. Nem mais (danifica a pinça e a porca), nem menos (a ferramenta escorrega).
• Substituir pinças com marcas, rebarbas ou deformadas: uma pinça gasta já não centra.

9. Medir as ferramentas

Instrumentos de medição

A bancada de montagem e medição reúne os instrumentos que confirmam as medidas de uma ferramenta antes de esta ir para a máquina:

Juntam-se ainda as ferramentas manuais de apoio (chaves de porca, chave dinamométrica, suporte de aperto para o porta-ferramentas) e o manual da máquina, com os procedimentos específicos de cada modelo. Muitas máquinas têm também um sensor de medição de ferramenta (de contacto ou laser) que mede o comprimento na própria máquina; nesse caso segue-se o procedimento do manual.

O que se mede, e com quê

comprimento da ferramenta = 168,4 - 50,0 = 118,4 mm

10. Sistema 32 de multifuração CNC

O que é

O Sistema 32 é o padrão de furação mais usado no mobiliário de painel: os furos de montagem ficam alinhados em filas, com 32 mm de distância entre centros. A medida vem das primeiras máquinas de furação em linha, em que 32 mm era a distância mínima possível entre brocas vizinhas, acionadas por engrenagens. Com o tempo, as ferragens (dobradiças, calhas, suportes de prateleira, uniões) passaram a ser desenhadas para esta grelha, e a compatibilidade entre painéis, ferragens e máquinas de fabricantes diferentes tornou-se a grande vantagem do sistema.

Valores habituais (confirmar sempre no desenho e no catálogo das ferragens):

• furos de sistema com 5 mm de diâmetro;
• distância de 32 mm entre centros ao longo da fila, e múltiplos de 32 mm entre filas e entre posições de ferragens;
• a fila da frente é tradicionalmente colocada a 37 mm da orla da frente da lateral.

A cabeça de furação

As multifuradoras e os centros de trabalho de mobiliário têm uma cabeça de furação com vários mandris independentes, afastados de 32 mm:

• Mandris verticais: furam a face do painel (suportes de prateleira, calhas, copas de dobradiça quando existe mandril próprio).
• Mandris horizontais: furam as orlas, nas direções X e Y (cavilhas, uniões excêntricas).
• Serra ou disco de ranhurar: unidade própria, para ranhuras de fundos e costas.

Em muitas cabeças, os mandris são acionados por engrenagens e mandris vizinhos rodam em sentidos opostos. Por isso existem brocas de rotação direita e de rotação esquerda, com a marcação indicada pelo fabricante (muitas vezes por cor ou por letra). Uma broca de rotação direita montada num mandril que roda à esquerda não corta: aquece, queima o furo e estraga-se. Montar a broca no mandril com o sentido certo é parte essencial da configuração.

Montar brocas, escareadores e discos de ranhurar

1. Ler o plano de furação e a configuração da cabeça no manual (que mandril roda em que sentido, que comprimento de broca aceita).
2. Escolher as brocas pelo diâmetro, pelo tipo (furo cego ou passante) e pelo sentido de rotação de cada mandril.
3. Montar cada broca até ao batente do mandril e apertar o parafuso de fixação.
4. Se o furo leva escareador, montá-lo na broca à cota indicada (define a profundidade do cone de entrada).
5. Montar o disco de ranhurar no seu veio, com o sentido de rotação e a espessura do disco confirmados, e apertar a porca.
6. Registar na configuração da cabeça (no comando) o diâmetro, o tipo e o comprimento de cada broca, mandril a mandril.
7. Fazer uma peça de ensaio e medir a posição, o diâmetro e a profundidade dos furos.

número de intervalos = (640 - 64) / 32 = 18
número de furos = 18 + 1 = 19

11. Ferramentas internas e externas, em magazine e suplementares

Ferramentas internas e externas

Nas fresadoras e multifuradoras CNC, distingue-se entre:

• Ferramentas internas: as que estão instaladas na máquina e prontas a ser chamadas pelo programa: as da árvore principal, as do magazine e as brocas montadas na cabeça de furação.
• Ferramentas externas: as que estão fora da máquina (armário de ferramentas, bancada de montagem) e só são montadas quando a operação as exige.

A gestão eficiente de um centro de trabalho passa por decidir que ferramentas devem estar sempre internas (uso frequente) e quais ficam externas (uso pontual). A designação exata pode variar de fabricante para fabricante; confirma sempre no manual da máquina.

O magazine

O magazine (ou armazém de ferramentas) guarda as ferramentas já montadas nos porta-ferramentas, para que a máquina as troque automaticamente durante o programa. Os tipos mais comuns são:

Cada posição do magazine tem um número. A tabela de ferramentas liga o número da ferramenta à posição onde ela está. Se a ferramenta for trocada de posição à mão e a tabela não for corrigida, a máquina vai buscar a ferramenta errada.

Ferramentas suplementares

Ferramentas suplementares são as de reserva: um segundo exemplar, medido e pronto, de uma ferramenta crítica, para repor uma posição gasta ou partida sem parar a produção. Boas práticas:

• Ter suplementares das ferramentas de maior uso ou de maior risco de quebra (fresas de pequeno diâmetro, fresas de contorno de melamínico).
• Guardá-las já montadas e medidas, com o registo das medidas junto.
• Repor o stock sempre que uma suplementar entra em uso.

12. A tabela de ferramentas do centro de trabalho CNC

Para que serve

A tabela de ferramentas é o registo no comando da máquina que liga cada ferramenta (e a sua posição física, na árvore, no magazine ou na cabeça de furação) aos seus dados reais. O programa diz "ferramenta 5, contornar esta geometria"; é a tabela que diz ao comando qual é o diâmetro e o comprimento da ferramenta 5, a que rotação pode rodar e em que sentido.

Muitos centros de trabalho de mobiliário (de fabricantes como Biesse, SCM ou Homag) programam-se em software próprio do fabricante e não em código ISO puro. Os nomes dos campos e dos menus mudam de máquina para máquina, mas a informação é a mesma. Aprende a lê-la no manual da tua máquina.

Campos habituais

Porque é que o diâmetro conta: compensação do raio

Quando o programa manda contornar uma peça, o comando desloca o centro da fresa, afastado do contorno de metade do diâmetro registado na tabela (em ISO, com G41 ou G42). Se o diâmetro da tabela não for o diâmetro real, a peça sai errada.

Porque é que o comprimento conta

O comando usa o comprimento para saber onde está a ponta da ferramenta em Z. Um comprimento mal registado dá colisão (ferramenta mais comprida do que a tabela diz) ou corte em vazio / profundidade insuficiente (ferramenta mais curta do que a tabela diz).

Preencher a tabela: procedimento

1. Medir a ferramenta montada (capítulo 9).
2. Abrir a tabela de ferramentas no ecrã do comando, com a máquina em modo seguro.
3. Criar ou abrir a ferramenta com o número (T) previsto no programa.
4. Preencher tipo, diâmetro, comprimento, comprimento útil, sentido de rotação, rotação máxima e parâmetros de trabalho.
5. Associar a ferramenta à posição do magazine onde foi colocada.
6. Gravar e, se o comando permitir, fazer cópia da tabela.
7. Correr o programa em simulação ou em vazio, se o procedimento da oficina o prever, e depois uma peça de ensaio.

13. Montar, carregar e descarregar ferramentas na árvore

A realização "montar as ferramentas nos centros de trabalho CNC" segue sempre a mesma sequência, com a máquina parada e em segurança.

Passo a passo da montagem no porta-ferramentas

1. Confirmar que a ferramenta foi medida e está aprovada (gumes, diâmetro, batimento).
2. Colocar o porta-ferramentas no suporte de aperto da bancada (nunca apertar com o cone preso na árvore da máquina, se o manual não o prever).
3. Limpar o cone, o interior do porta-ferramentas, a pinça e a haste.
4. Encaixar a pinça na porca e a porca no porta-pinças, como indica o fabricante.
5. Inserir a haste até ao comprimento mínimo de aperto, sem encostar os cortantes à pinça.
6. Apertar com a chave dinamométrica ao binário indicado pelo fabricante do porta-pinças.
7. Medir o comprimento e o batimento, e registar.

Carga e descarga na árvore principal

A carga e descarga da ferramenta na árvore principal pode ser:

• Manual: com a máquina em modo de operação manual ou de troca de ferramenta, o operador segura o porta-ferramentas, aciona o comando de desaperto da árvore (botão ou pedal, conforme a máquina), retira o cone, introduz o novo cone limpo e alinhado e aciona o aperto. Confirma que ficou preso antes de largar.
• Automática: o programa pede a ferramenta (em ISO, com T e M06) e a máquina troca-a a partir do magazine. O operador só intervém para carregar o magazine, sempre segundo o procedimento do manual e com a máquina num estado que o permita.

Depois de carregar

• Confirmar no ecrã que a ferramenta na árvore é a que a tabela indica.
• Rodar a árvore em vazio, a baixa rotação e com as proteções fechadas, para ouvir se há vibração anormal.
• Fazer a peça de ensaio antes da série.

14. Segurança e saúde no trabalho, EPI

Riscos principais

O que diz a lei (os pontos essenciais)

• O Decreto-Lei n.º 50/2005 fixa os requisitos mínimos de segurança e saúde para a utilização de equipamentos de trabalho: a máquina tem de ter proteções, comandos de paragem e de emergência adequados, e só pode ser usada por quem recebeu formação.
• As máquinas novas são colocadas no mercado segundo a Diretiva Máquinas, transposta pelo Decreto-Lei n.º 103/2008 (marcação CE, declaração de conformidade, manual de instruções em português). O novo Regulamento (UE) 2023/1230 substitui a diretiva e aplica-se a partir de 20 de janeiro de 2027.
• O pó de madeira dura está classificado como agente cancerígeno. A Diretiva (UE) 2017/2398 fixou para ele um valor-limite de exposição profissional de 2 mg/m³ a partir de 18 de janeiro de 2023 (antes era de 3 mg/m³).
• A Lei n.º 102/2009 estabelece o regime jurídico da promoção da segurança e saúde no trabalho: o empregador avalia os riscos e fornece os EPI; o trabalhador usa-os e cumpre as instruções.
• A exposição ao ruído rege-se pelo Decreto-Lei n.º 182/2006: a partir de 80 dB(A) de exposição diária o empregador disponibiliza protetores auditivos, e a partir de 85 dB(A) o seu uso é obrigatório.
• As ferramentas para madeira trazem gravada a rotação máxima admissível, segundo as normas europeias da família EN 847.

Regras da UC, na prática

1. Máquina parada, e em modo seguro, antes de qualquer montagem, medição, limpeza ou troca.
2. Esperar a paragem completa da árvore.
3. Nunca desativar proteções, tapetes sensíveis, barreiras ou cortinas de luz "só por um bocadinho".
4. Conhecer a localização dos botões de emergência antes de começar.
5. Usar os EPI indicados para cada tarefa: óculos, proteção auditiva, calçado de segurança, máscara quando necessário, luvas contra corte apenas no manuseamento de ferramentas com a máquina parada.
6. Nunca exceder a n max da ferramenta nem a do porta-ferramentas.
7. Ferramentas partidas, lascadas ou fissuradas não se montam: separam-se e identificam-se.

15. Normas da qualidade

O ciclo de trabalho só está completo quando se aplicam as normas da qualidade. Nas empresas certificadas segundo a NP EN ISO 9001, isto aparece em procedimentos escritos; nas outras, é boa prática de oficina. Os pontos-chave:

• Peça de ensaio: antes de cada série, e depois de cada troca ou afiação de ferramenta, produz-se uma peça e mede-se contra o desenho técnico.
• Medição com os instrumentos certos: paquímetro para cotas e diâmetros, comparador para desvios, esquadro e fita métrica para medidas grandes.
• Registo: medidas da ferramenta, valores da tabela, resultado da peça de ensaio, desvios encontrados e a sua causa (ferramenta, aperto ou configuração).
• Verificação periódica ao longo da série (por exemplo, uma peça em cada lote), porque a ferramenta vai-se gastando.
• Rastreabilidade: saber que ferramenta fez que peças, para localizar o problema se aparecer uma peça não conforme.
• Tabela documentada: guardar a tabela de ferramentas final para repetir o trabalho com garantia.

Erros comuns

• Selecionar pela referência habitual, sem confirmar no catálogo se serve para o material da peça.
• Montar sem medir antes: uma ferramenta gasta ou danificada só se deteta com o instrumento certo.
• Registar o comprimento útil no campo do comprimento da ferramenta: dá profundidade errada ou colisão.
• Montar uma broca com o sentido de rotação trocado na cabeça de furação: a broca não corta, aquece, queima o furo e estraga-se.
• Usar a fresa de compressão com uma passagem demasiado baixa, lascando a face de cima do melamínico.
• Mergulhar a direito com uma fresa que não corta ao centro.
• Não limpar o cone e a pinça antes de montar, introduzindo batimento.
• Apertar "à força" sem chave dinamométrica, danificando a pinça, a porca ou a haste.
• Programar acima da n max gravada na ferramenta.
• Alterar a ferramenta física sem atualizar a tabela (diâmetro, comprimento, posição).
• Ignorar sinais de alerta (vibração, queimado, som irregular) só para não parar a produção.
• Carregar ou descarregar a ferramenta com a árvore em rotação.
• Usar luvas junto de uma ferramenta em rotação.
• Dar a série por boa só porque a primeira peça saiu certa, sem verificações periódicas.

Glossário

• Agregado: cabeçote montado na árvore que reenvia o movimento para outro ângulo ou direção (furação horizontal, corte com serra, trabalho inclinado).
• Árvore (principal): eixo motorizado da máquina que faz rodar a ferramenta.
• Avanço por dente (fz): espessura de apara que cada cortante retira em cada volta; fz = Vf / (n × Z).
• Batimento: desvio de rotação da ferramenta em relação ao seu eixo; mede-se com o comparador.
• Binário de aperto: força de rotação com que se aperta a porca ou o parafuso, medida com chave dinamométrica.
• Broca de dobradiça: broca de grande diâmetro e fundo plano para a copa das dobradiças.
• Cabeça de furação: conjunto de mandris verticais e horizontais, afastados de 32 mm, de uma multifuradora ou centro de trabalho.
• Catálogo de ferramentas: documento do fabricante que organiza as ferramentas por família, dimensões, material do cortante e aplicação recomendada.
• Centro de trabalho CNC: fresadora, multifuradora ou máquina multifunções comandada por computador.
• Comprimento da ferramenta: distância da referência do cone à ponta da ferramenta montada; é o valor que o comando usa em Z.
• Comprimento útil: comprimento da zona de corte; limita a profundidade de passagem.
• Compensação do raio: deslocação automática do centro da fresa em relação ao contorno programado, com base no diâmetro da tabela.
• Cone porta-ferramentas: peça que encaixa na árvore (HSK-F63, ISO 30) e recebe a pinça ou a ferramenta.
• Cortante: aresta da ferramenta que retira material da peça.
• Encabadouro: parte da ferramenta que fica presa no porta-ferramentas (haste cilíndrica ou furo de montagem).
• Escareador: ferramenta que abre o cone de entrada para a cabeça de um parafuso escareado.
• Ferramenta interna / externa: instalada na máquina, pronta a ser chamada; ou guardada fora da máquina até ser necessária.
• Ferramenta suplementar: exemplar de reserva, medido e pronto, para substituir uma ferramenta gasta ou partida.
• Fresa de compressão: fresa helicoidal com hélice ascendente em baixo e descendente em cima, para painéis de duas faces.
• HM (metal duro): material de cortante à base de carboneto de tungsténio; na oficina chama-se muitas vezes "widia".
• HSS (aço rápido): material de cortante tenaz e fácil de afiar, com menor resistência ao desgaste.
• Magazine: armazém de ferramentas da máquina, para troca automática.
• n max: rotação máxima admissível, gravada na ferramenta.
• PCD (diamante policristalino): material de cortante de dureza muito elevada, para produção em grande volume em derivados.
• Pinça de aperto (ER): casquilho com rasgos que aperta a haste da ferramenta quando se aperta a porca.
• Pré-afinação (banco de): aparelho que mede o comprimento e o diâmetro da ferramenta montada, fora da máquina.
• Sistema 32: padrão de furação do mobiliário, com furos de sistema a 32 mm entre centros.
• Tabela de ferramentas: registo no comando com os dados reais de cada ferramenta e a sua posição.
• Velocidade de avanço (Vf): velocidade de deslocação da ferramenta na peça, em m/min ou mm/min.
• Velocidade de corte (vc): velocidade da aresta de corte, em m/s (madeira) ou m/min.
• EPI: equipamentos de proteção individual.

Síntese

O trabalho com ferramentas de centros de trabalho CNC para mobiliário e carpintaria segue sempre a mesma ordem:

1. Selecionar no catálogo, cruzando a operação, o material, o acabamento e a máquina; escolher família, diâmetro, comprimento útil, hélice e material do cortante (HSS, HM, PCD); encomendar com a referência exata e todos os dados quando falta uma ferramenta.
2. Definir avanços e rotações: vc = π × D × n / 60 000 (m/s), fz = Vf / (n × Z), sempre abaixo da n max e dentro da gama recomendada.
3. Medir com paquímetro, graminho, comparador ou pré-afinador: diâmetro real, comprimento montado, comprimento útil, batimento.
4. Montar com o cone e a pinça certos, limpos, ao binário do fabricante; carregar e descarregar a árvore só com ela parada e segundo o manual.
5. Configurar a máquina: tabela de ferramentas com os valores medidos, posições do magazine, internas e externas, suplementares, e a cabeça de furação do Sistema 32 com cada broca no mandril do seu sentido.
6. Verificar: peça de ensaio, registo, verificação periódica, sob as normas de segurança e saúde no trabalho e as normas da qualidade.

Exercícios resolvidos

1. Uma lateral em aglomerado melamínico precisa de furos de cavilha de 8 mm no topo. Que ferramenta, que mandril e que material de cortante?

Resolução: uma broca de furo cego de 8 mm, montada num mandril horizontal da cabeça de furação (o furo é na orla), com o sentido de rotação desse mandril. Como o aglomerado melamínico é abrasivo, o cortante é, no mínimo, de metal duro.

2. Uma fresa de 3 cortantes roda a 18 000 rpm e avança a 6 m/min. Calcula o avanço por dente.

Resolução: fz = 6000 / (18 000 × 3) ≈ 0,11 mm por dente. Compara-se com a gama recomendada no catálogo para o material: se ficar abaixo, o risco é queimar; sobe-se o avanço ou desce-se a rotação.

3. Calcula a velocidade de corte, em m/s, de uma fresa de 16 mm a 18 000 rpm.

Resolução: vc = π × 16 × 18 000 / 60 000 ≈ 15,1 m/s (cerca de 905 m/min).

4. Que avanço programar para uma fresa de 2 cortantes a 20 000 rpm, se queres fz = 0,25 mm?

Resolução: Vf = 0,25 × 20 000 × 2 = 10 000 mm/min = 10 m/min.

5. Uma fresa de contorno foi afiada de 12,00 para 11,90 mm e a tabela não foi atualizada. Uma prateleira de 800 × 300 mm é contornada por fora. Com que medidas sai?

Resolução: o comando afasta o centro 6,00 mm; o raio real é 5,95 mm. Sobram 0,05 mm por lado: a prateleira sai com 800,10 × 300,10 mm. Corrige-se o diâmetro na tabela para 11,90 mm e faz-se peça de ensaio.

6. A tabela diz que a fresa tem 125,0 mm de comprimento; o pré-afinador mede 126,2 mm. O que acontece num rebaixo de 6 mm?

Resolução: a ferramenta é 1,2 mm mais comprida do que o comando pensa, por isso desce 1,2 mm a mais: o rebaixo sai com 7,2 mm. Corrige-se o comprimento para 126,2 mm antes de continuar.

7. Uma broca de 8 mm foi afiada. Que dados mudam e o que se faz?

Resolução: a afiação da ponta encurta a broca, por isso muda sobretudo o comprimento: os furos cegos saem menos fundos se a tabela (ou o batente do mandril) não for corrigida. Mede-se o comprimento e o diâmetro, corrige-se a configuração e faz-se peça de ensaio. Se o diâmetro tiver ficado fora da tolerância da cavilha, a broca é substituída, porque o diâmetro do furo é o da própria broca.

8. Uma fila de furos de 5 mm vai de 96 mm a 704 mm do topo, com passo de 32 mm. Quantos furos tem?

Resolução: (704 - 96) / 32 = 19 intervalos, logo 20 furos.

9. Um disco de ranhurar de 125 mm tem gravado n max = 8000 rpm. A máquina propõe 9000 rpm. Que fazes?

Resolução: nunca se excede a n max: programa-se 8000 rpm ou menos. A 8000 rpm, vc = π × 125 × 8000 / 60 000 ≈ 52,4 m/s, e ajusta-se o avanço para manter o avanço por dente recomendado.

10. Um colega quer usar luvas para trocar a fresa "mais depressa", com a árvore ainda a rodar devagar. O que lhe dizes?

Resolução: duas regras violadas: nunca se toca na ferramenta com a árvore em rotação (espera-se a paragem completa, em modo seguro) e nunca se usam luvas junto de ferramentas em rotação, porque podem ser agarradas. As luvas contra corte usam-se só a manusear a ferramenta com a máquina parada.