Solução para Velocidade Anormal do Eixo do Centro de Usinagem CNC

1. Introdução ao eixo CNC

No mundo da fabricação de precisão, os centros de usinagem CNC são a espinha dorsal da produtividade e da precisão. No coração desses sistemas está o eixo, um mecanismo rotativo de alta velocidade responsável por cortar, perfurar ou moldar materiais com precisão excepcional. Qualquer variação ou anomalia na velocidade do eixo pode causar um efeito dominó de problemas – desde a redução da qualidade da usinagem até a falha completa do sistema. Compreender e resolver anomalias na velocidade do eixo é, portanto, essencial para os fabricantes que buscam desempenho ideal, vida útil prolongada da máquina e eficiência de custos.

2. Compreender os sintomas de uma velocidade anormal do eixo

2.1 Instabilidade da velocidade e pontos de ajuste incompatíveis
Um sinal comum de problemas de velocidade do eixo é uma incompatibilidade entre a velocidade do eixo comandada (por exemplo, S2000) e a saída real. As máquinas podem reportar velocidades reais significativamente inferiores ao ponto de ajuste, resultando em usinagem inconsistente e erros dimensionais.

2.2 Ruído incomum, sobrecorrente e atraso
Os operadores podem notar ruídos de atrito ou aumento da vibração, frequentemente seguidos por alarmes de sobrecorrente do motor ou respostas lentas do eixo. Estes são geralmente indicadores precoces de atrito mecânico ou elétrico.

2.3 Mau funcionamento do codificador e perda de feedback
Os sistemas dependentes de feedback dependem de dados precisos do codificador para controlar a rotação do eixo. Se este feedback for interrompido por uma falha do codificador ou perda de sinal, o sistema de controlo não consegue regular com precisão o funcionamento do eixo, resultando em velocidades irregulares.

3. Causas das irregularidades na velocidade do eixo

3.1 Causas mecânicas

Desgaste da correia dentada e problemas na transmissão
As correias dentadas são um componente crítico nos sistemas de transmissão mecânica. Com o uso prolongado, as correias podem ficar frouxas ou gastas, causando deslizamento sob carga. O alinhamento impreciso da correia ou a contaminação da polia podem agravar o problema.

Falha dos rolamentos e problemas de lubrificação
Rolamentos gastos ou mal lubrificados aumentam a resistência à rotação. Essa resistência manifesta-se como arranque lento do eixo, manutenção irregular da velocidade e, nos piores casos, danos físicos no eixo ou nos conjuntos do motor.

3.2 Causas elétricas

Falhas no motor e no acionamento
O motor do eixo é acionado por um acionamento de frequência variável (VFD) ou servoamplificador. A configuração incorreta dos parâmetros ou problemas  térmicos nesses componentes podem resultar em motores instáveis ou com baixo desempenho.

Problemas de sinal do codificador e interferência
A transmissão do sinal dos codificadores pode ser afetada por uma blindagem deficiente dos cabos, interferência eletromagnética ou acúmulo de poeira nos leitores óticos. Isso geralmente leva a erros na leitura da velocidade.

3.3 Erros de controlo e parâmetros

Configurações do sistema CNC e erros de feedback
Parâmetros de velocidade incorretos, relações de transmissão incorretas ou lógica defeituosa nos programas PLC podem fazer com que o sistema CNC emita comandos imprecisos ao eixo.

Interferência ambiental e configuração incorreta do sistema
Humidade excessiva, fonte de alimentação  instável ou máquinas de alta frequência nas proximidades podem introduzir ruído elétrico que pode perturbar a integridade do sinal e causar anomalias de velocidade.

4. Etapas de diagnóstico e resolução de problemas

4.1 Ferramentas e preparativos pré-diagnósticos
Prepare as ferramentas de diagnóstico essenciais: multímetro, ferramentas de lubrificação, chaves, lenços com álcool e escovas de limpeza. Familiarize-se com o manual de operação do eixo e analise os registos históricos de manutenção.

4.2 Verificações do sistema mecânico
Inspecione a correia dentada quanto a rachaduras, folga ou problemas de alinhamento. Gire manualmente o eixo para detectar rigidez ou movimento irregular. Use um pano embebido em álcool para limpar a polia e a correia do codificador.

4.3 Verificações elétricas
Use um multímetro para verificar a resistência do motor. Verifique o equilíbrio trifásico dentro de 5%. Verifique o feedback do codificador usando o diagnóstico do sistema e verifique toda a fiação quanto à integridade da blindagem e do aterramento.

4.4 Verificações de software e feedback
Verifique as configurações dos parâmetros do eixo na interface CNC (por exemplo, #3741 nos sistemas FANUC). Se as inconsistências persistirem, volte às configurações de fábrica e recalibre a entrada do sinal do codificador.

5. Soluções eficazes com base nas causas principais

Substitua ou repare as correias e os rolamentos
Substitua as correias com danos visíveis ou sinais de deslizamento. Substitua os rolamentos se ocorrer ruído, vibração ou aumento excessivo da temperatura (>85 °C) durante o funcionamento.

Recalibração do codificador e blindagem do sinal
Limpe os discos do codificador com cuidado com álcool, certificando-se de que não fica névoa de óleo. Proteja as linhas de sinal com núcleos de ferrite magnética e mantenha-as afastadas dos cabos de alimentação.

Otimização dos parâmetros CNC e atualizações de software
Revalide a relação de transmissão e as definições de substituição do eixo. Se necessário, atualize o firmware do CNC ou reinicialize a lógica da máquina a partir de ficheiros de cópia de segurança.

Melhorias na lubrificação e na fonte de alimentação
Lave e substitua a graxa ou óleo degradado. Certifique-se de que as linhas de óleo não estejam entupidas. Instale um UPS ou estabilizador de tensão se as flutuações de energia forem um problema persistente.

6. Estudos de caso

Caso 1: A velocidade do eixo oscila ±200 rpm
Diagnóstico: Dentes da correia dentada  muito desgastados.
Solução: Após a substituição e limpeza da polia, a velocidade do eixo permaneceu estável com uma variação de 1%.

Caso 2: 60% da velocidade com alarmes frequentes de sobrecorrente
Diagnóstico: A imagem térmica por infravermelhos mostrou temperaturas excessivas nos rolamentos (90 °C). Foi confirmada uma falha na lubrificação.
Solução: Após a relubrificação, a operação em velocidade total foi retomada sem alarmes.

7. Estratégia de manutenção preventiva

7.1 Verificações mensais, trimestrais e anuais

7.3 Sistemas de monitorização e mecanismos de alerta precoce
Instale sensores de vibração do eixo e monitores térmicos. Configure alarmes no sistema CNC para limites de desvio (por exemplo, queda de velocidade > 5%).

8. Tabela comparativa: falha do eixo CNC Causa vs. sintoma vs. solução recomendada

9. Conclusão

O eixo não é apenas o coração de um centro de usinagem CNC, mas também um fator determinante para a qualidade do produto e a eficiência da produção. Lidar com velocidades anormais do eixo requer uma abordagem sistemática – inspeções mecânicas, diagnósticos elétricos, verificação de software e controle ambiental. Mais importante ainda, a implementação de um programa de manutenção preventiva sólido pode reduzir drasticamente as taxas de falha e melhorar o ROI.