Uma análise aprofundada da tecnologia de multifios. Conheça os componentes principais, desde o sistema de tensão constante ±0,5 N até a estrutura rígida em HT250, que possibilitam cortes de alta produtividade e precisão.

Para engenheiros e especialistas em compras, compreender a tecnologia subjacente de uma máquina é fundamental para avaliar seu desempenho e confiabilidade. Este artigo oferece uma análise técnica aprofundada da arquitetura do sistema e dos componentes centrais da DINOSAW Multifios Inteligente, explicando como seu design alcança resultados superiores no corte de chapas de pedra.

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O Que É um Multifios?

Em termos de engenharia, o multifios é uma máquina-ferramenta especializada projetada para corte de alto rendimento de grandes blocos de material, principalmente pedra. Utiliza um conjunto de vários fios paralelos impregnados com diamante (tipicamente de 0,45–0,6 mm de diâmetro) em alta velocidade (por exemplo, 30 m/s) para realizar cortes simultâneos. Esse método produz uma largura de corte (kerf) muito estreita, de aproximadamente 0,5 mm, o que reduz significativamente o desperdício de material em comparação com serras tradicionais de lâmina única.

A função principal da máquina é processar grandes blocos (até 3600×2200×2000 mm) em diversas chapas finas em uma única operação. Para garantir precisão e estabilidade durante esse processo de alta velocidade, todo o mecanismo de corte é construído sobre uma estrutura pesada e rígida (como ferro fundido HT250) e opera dentro de um gabinete totalmente fechado que proporciona ambiente de corte úmido obrigatório para resfriamento, lubrificação e controle de poeira/ruído.

Como Funciona o Multifios

O processo de corte segue uma sequência precisa de etapas automatizadas:

  1. Carregamento e Alinhamento do Bloco: O bloco bruto de pedra é carregado com segurança na mesa de trabalho da máquina e alinhado para o trajeto de corte.
  2. Roteamento e Tensionamento dos Fios: Um único fio diamantado contínuo é roteado por um circuito de polias-guia para formar o conjunto de fios paralelos. O sistema de controle de tensão constante aplica e mantém uma tensão precisa e pré-definida (com precisão de ±0,5 N) em toda a malha de fios para evitar desvios.
  3. Início do Ambiente de Processo: O gabinete é totalmente vedado. O sistema de corte úmido é ativado, fornecendo fluxo constante de refrigerante à zona de corte, preparando para lubrificação e remoção de lama.
  4. Controle de Movimento Sincronizado: O sistema de acionamento de 290 kW impulsiona o conjunto de fios à velocidade operacional de 30 m/s. Simultaneamente, motores servo realizam uma descida controlada e programada, movendo o cabeçote de corte verticalmente através do bloco estacionário.
  5. Remoção de Material por Abrasão: À medida que os fios de alta velocidade passam pela pedra, as partículas de diamante embutidas desgastam o material, criando múltiplos cortes limpos e paralelos de uma só vez. A ação abrasiva suave minimiza o estresse mecânico sobre a pedra.
  6. Gestão de Lama e Proteção do Sistema: O refrigerante remove o pó de pedra desgastado (lama), que é coletado na base. Esse processo é gerenciado para manter a entrada de poeira abaixo de 0,1 mg/m³. Componentes críticos, como o mecanismo de translação imerso em óleo, são vedados com classificação IP67 para proteção. A lama coletada é então bombeada para um sistema de filtragem para reutilização.
  7. Conclusão do Corte e Retração: Quando o conjunto de fios passa completamente pelo bloco, o sistema de movimento retrai o cabeçote de corte e o sistema de tensionamento desativa automaticamente a tensão do fio, completando o ciclo.

Visão Geral da Arquitetura do Sistema

A arquitetura da máquina é construída com uma filosofia voltada para estabilidade, precisão e eficiência. O sistema pode ser dividido em estrutura mecânica, sistema de corte, sistema de controle de movimento e sistema de gestão de processos.

  • Estrutura Mecânica: Estrutura monobloco pesada e rígida em ferro fundido HT250, projetada para absorver vibrações (amplitude reduzida em 20%) e garantir estabilidade geométrica durante o movimento dos fios em alta velocidade (30 m/s).
  • Rolos de Fibra de Carbono: Estes rolos, com densidade de 1,7 g/cm3 (um quarto do aço) e módulo elástico de 230 GPa, contribuem para a estabilidade e têm vida útil prolongada em aproximadamente 200%.
  • Sistema de Corte: Composto pelo conjunto de multifios, rodas de acionamento e sistema de tensionamento ativo. Este é o coração da máquina, onde ocorre o corte físico.
  • Sistema de Controle de Movimento: Motores servo e acionamentos de alta precisão (potência total de 290 kW) controlam a descida do conjunto de fios e o posicionamento do bloco.
  • Gestão de Processos: Inclui a IHM, o sistema de corte úmido e uma estrutura totalmente fechada para controle de poeira e ruído, garantindo que o processo seja eficiente, repetível e seguro.

Análise Detalhada dos Componentes

Conjunto de Multifios & Fio Diamantado

A "lâmina" da máquina é uma malha de fios diamantados paralelos. Compreender o fio é fundamental para qualquer processo de seleção de serra de fio.

Mecanismo: Um único fio contínuo é enrolado em uma série de polias com ranhuras precisas para formar o conjunto paralelo. Especificação do Fio: O fio consiste em um núcleo de aço com esferas de diamante. O diâmetro do fio é tipicamente de 0,45–0,6 mm, o que resulta em uma largura de corte estreita de ~0,5 mm. Efeito no Desempenho: O diâmetro fino do fio minimiza diretamente a perda por corte, aumentando o rendimento do material em 10-25%! A qualidade do fio afeta a velocidade de corte (até 30 m/s), o acabamento superficial e a vida útil operacional.

Laço de Controle de Tensão Constante

Este é um sistema crítico para garantir precisão e reduzir a quebra de fios em ~60%. Mecanismo: Trata-se de um sistema de laço fechado onde sensores medem continuamente a tensão do fio, que o controlador compara ao valor de referência. Controle & Precisão: Se for detectada uma variação, um atuador ajusta uma polia de tensionamento para restaurar a tensão correta. Este sistema mantém a tensão com precisão de controle de ±0,5 N. Importância: Sem controle preciso de tensão, os fios podem ficar frouxos, levando a desvios de trajetória e cortes em cunha, ou excessivamente tensionados, causando falhas prematuras.

Estrutura Rígida & Guias Lineares

A precisão do corte depende do sistema que guia o conjunto de fios. Mecanismo: O conjunto de fios é montado em um carro que se move sobre trilhos de guia linear de alta precisão, fixados à estrutura maciça de ferro fundido HT250. Desempenho: A rigidez da estrutura evita deflexão e vibração, permitindo cortes estáveis em alta velocidade. Este é um diferencial importante em relação a máquinas menos robustas, como discutido na comparação entre multifios e serra circular.

Gabinete & Sistema de Corte Úmido

Este sistema integrado é fundamental para segurança, qualidade e conformidade ambiental. Mecanismo:
Um gabinete completo envolve a área de corte. No interior, bicos pulverizam refrigerante na interface fio-pedra. O excedente (lama) é coletado e filtrado para recirculação. Importância: O gabinete reduz os níveis de ruído em 30-50 dB. O processo de corte úmido é essencial para resfriamento, lubrificação e supressão de poeira. Um mecanismo de translação imerso em óleo é protegido com classificação IP67, com entrada de poeira abaixo de 0,1 mg/m³ e tempo médio entre falhas (MTBF) de 18.000 horas para esse subsistema.

Acionamento & Controle (PLC/Servo)

O cérebro e os músculos da máquina. Mecanismo: Um Controlador Lógico Programável (PLC) central orquestra todas as funções da máquina, enviando comandos aos acionamentos servo que controlam a velocidade dos fios e a taxa de descida. Desempenho: A descida servo-controlada permite ajuste preciso. Por exemplo, o PLC pode monitorar a corrente do motor e ajustar a taxa de avanço se detectar uma seção mais dura no bloco de pedra, evitando sobrecarga nos fios. A potência total do sistema é de 290 kW.

Considerações de Integração do Sistema

Para integração em uma fábrica moderna, protocolos de comunicação são essenciais. Um multifios CNC eficiente deve possuir sinais de I/O essenciais disponíveis para integração com sistemas de gestão fabril. Estes incluem:

  • Sinais de Segurança: Parada de emergência, intertravamentos de proteção e status de cortina de luz são indispensáveis para garantir a segurança do operador.
  • Sinais de Processo: Intertravamento de fluxo/pressão do refrigerante, status da máquina (em operação, parada, falha) e sinais de conclusão de trabalho são críticos para automação de processos. A avaliação da análise de ROI de um multifios frequentemente inclui seu potencial de automação.