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Calculadora de Desequilíbrio do Veio de Máquinas-Ferramenta
Calcule o desbalanceamento admissível do fuso + porta-ferramentas, a excentricidade (nm), a força centrífuga e a deflexão equivalente da ferramenta de acordo com a norma ISO 21940.
Resultados
Desbalanceamento admissível do fuso (ISO 21940)
- G — grau de qualidade do equilíbrio (mm/s)
- m — Massa do conjunto fuso + porta-ferramentas (kg)
- ω = 2π·n/60 — velocidade angular (rad/s)
Excentricidade (Desequilíbrio Específico)
Para fusos de alta velocidade, a excentricidade é frequentemente expressa em nanômetros (1 μm = 1000 nm).
Força centrífuga e deflexão da ferramenta
A força centrífuga resultante do desbalanceamento atua nos mancais do fuso, causando uma deflexão na ponta da ferramenta. A estimativa da deflexão utiliza um modelo simplificado de rigidez do fuso (≈ 20 N/μm, típico para HSK-63).
Graus de equilibragem para máquinas-ferramenta
| Classe | Aplicação | Velocidade típica |
|---|---|---|
| G0.4 | Retificação de ultraprecisão, óptica | > 60.000 RPM |
| G1.0 | Retificadoras, fresadoras de alta velocidade | 15.000–40.000 RPM |
| G2.5 | Centros de usinagem em geral, tornos | 5.000–24.000 RPM |
Exemplo prático
Dado: Massa = 2 kg, Velocidade = 24.000 RPM, Grau = G2.5
ω = 2π × 24.000/60 = 2.513,3 rad/s
Uper = 2,5 × 2 × 1000 / 2513,3 = 1,99 g·mm
eper = 2,5 × 1000 / 2513,3 = 0,995 μm = 995 nm
F = 1,99 / 1e6 × 2513,3² = 12,6 N
⚠️ Nota: A estimativa da deflexão da ferramenta utiliza um modelo de rigidez simplificado. A deflexão real depende da pré-carga do rolamento, do projeto do fuso, da projeção da ferramenta e da fixação. Utilize esta estimativa apenas como um guia aproximado.
G2.5 é o padrão para centros de maquinagem gerais até ~20 000 RPM. Para maquinagem de alta velocidade (HSC) acima de 20 000 RPM, utilize G1.0. A retificação de ultraprecisão e a maquinagem ótica podem exigir G0.4.
O desequilíbrio cria uma força centrífuga que flete a ponta da ferramenta. Esta deflexão surge como ondulação na superfície da peça maquinada. A 24 000 RPM, mesmo 2 g·mm podem causar ~0,6 μm de deflexão na ponta da ferramenta, degradando a qualidade do acabamento superficial.
Sim, para obter os melhores resultados, o conjunto completo (porta-ferramentas + pinça + ferramenta + pino de retenção) deve ser equilibrado em conjunto. Cada componente contribui para o desequilíbrio. Os porta-ferramentas pré-equilibrados são um bom ponto de partida, mas não são suficientes por si sós para trabalhos a alta velocidade.
O sistema HSK (cone oco de face dupla) proporciona contacto simultâneo no cone e na face, conferindo melhor rigidez radial e repetibilidade de equilibragem do que o sistema BT (cone 7/24). O HSK é preferido para aplicações de alta velocidade porque o batimento radial é mais consistente entre trocas de ferramenta.
Monte sensores de vibração junto aos rolamentos da árvore (spindle), coloque a árvore em rotação e meça a amplitude e a fase da vibração 1× (síncrona). Um instrumento portátil de equilibragem como o Vibromera Balanset calcula a massa de correção e o respetivo ângulo a partir destas medições.
Os procedimentos descritos nesta página foram desenvolvidos e testados em campo pela equipa da Vibromera com o Balanset-1A, um equilibrador de dois canais e analisador de vibrações portátil para equilibragem de rotores no local.
Instrumentos profissionais de equilibragem de campo para fusos e conjuntos rotativos de máquinas-ferramenta. Obtenha a conformidade com a norma ISO 21940-11 no local.
Nikolai Shelkovenko
Nikolai Shelkovenko é engenheiro de análise de vibrações e fundador e diretor executivo da Vibromera. Há mais de 15 anos que equilibra equipamentos rotativos no terreno e não numa bancada de ensaio: destroçadores, ventiladores industriais, britadeiras, centrifugadoras, veios e fusos. Foi desse trabalho que nasceram os instrumentos Balanset — foram concebidos como uma ferramenta que o técnico pode levar até à máquina e utilizar sozinho, no local, e não como equipamento de laboratório. A Vibromera foi fundada em 2017 e, desde 2023, está sediada no Porto, em Portugal. É aqui que decorrem o desenvolvimento, a montagem e o apoio à linha Balanset. O instrumento de referência é o Balanset-1A, um analisador portátil para equilibragem em um e dois planos e para diagnóstico de vibrações. Nikolai participa pessoalmente no apoio ao cliente, na resolução de casos de equilibragem difíceis e no desenvolvimento do software. Trabalha com clientes em todo o mundo, em qualquer idioma.
