Automação de Posicionamento Angular em Fresadoras Convencionais por Servoacionamento Programável: uma Abordagem de Retrofit

Abstract

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma solução eletrônica de controle de movimento rotacional aplicada a fresadoras universais convencionais, com capacidade de sincronismo com o avanço linear e posicionamento angular. O objetivo é substituir o tradicional aparelho divisor mecânico por uma alternativa de menor custo, mais flexível e de fácil operação, buscando reduzir o tempo de preparação da máquina e ampliar a acessibilidade ao operador. A proposta utiliza um servo motor acionado por uma placa ESP32, com interface de comunicação via aplicativo Android, permitindo três modos principais de operação: giro livre, divisões angulares e usinagem com avanço sincronizado. Com isso, a máquina torna-se capaz de realizar operações como o fresamento de engrenagens de dentes retos e helicoidais, além da execução de ranhuras ou furos igualmente espaçados. A arquitetura do sistema incorpora os principais cálculos utilizados em aparelhos divisores mecânicos, considerando ainda parâmetros como o ângulo da hélice e o passo de avanço do eixo X, possibilitando o controle acurado da rotação da peça em função do deslocamento da mesa da fresadora. A montagem final foi implementada em uma fresadora real, e duas peça foram usinadas para validação prática da proposta. Os resultados demonstraram a viabilidade funcional da solução, que se destaca como uma alternativa de retrofit acessível, eficiente e aplicável a operações de usinagem com geometrias complexas.

This work presents the development of an electronic solution for rotational motion control applied to conventional universal milling machines, with the capability of synchronizing with linear feed and angular positioning. The objective is to replace the traditional mechanical indexing head with a lower-cost, more flexible, and user-friendly alternative, aiming to reduce machine setup time and increase operator accessibility. The proposed system uses a servo motor driven by an ESP32 board, featuring a communication interface via an Android application, which allows three main operating modes: free rotation, angular divisions, and synchronized feed machining. As a result, the machine becomes capable of performing operations such as milling of straight and helical gears, as well as equally spaced slots or holes. The system architecture incorporates the main calculations used in mechanical indexing heads, also considering parameters such as the helix angle and the X-axis feed screw pitch, enabling accurate control of the workpiece rotation as a function of the milling table displacement. The final assembly was implemented on a real milling machine, and two parts were machined to practically validate the proposal. The results demonstrated the functional feasibility of the solution, which stands out as an accessible, efficient retrofit alternative applicable to machining operations involving complex geometries.