O desenvolvimento de máquinas de aplainar estacionárias remonta ao início do século XIX. Nas primeiras máquinas deste tipo, a peça de trabalho era presa a um carro e alimentada abaixo de um eixo horizontal equipado com lâminas que se estendiam por toda a largura de trabalho. Em 19 foi construída na Alemanha uma plaina em que a peça de trabalho era alimentada sobre um bloco de corte localizado entre duas mesas usadas para posicionar e apoiar a peça de trabalho. Além de melhorias técnicas, este projeto básico foi mantido até hoje. Tal máquina é chamada de máquina de aplainamento de superfície ou juntadora (veja a figura 1850).

Figura 1. Junta

Mais recentemente, as máquinas foram projetadas para aplainar a superfície superior de uma peça de trabalho para uma espessura predeterminada por meio de um bloco de corte girando horizontalmente. A distância entre o diâmetro do círculo de corte e a superfície da mesa que suporta a peça de trabalho é ajustável. Essas máquinas são chamadas de máquinas de aplainamento de espessura de um lado.

Esses dois tipos básicos de máquinas foram eventualmente combinados em uma máquina que poderia ser usada tanto para aplainamento de superfícies quanto para aplainamento de espessuras. Esse desenvolvimento resultou em máquinas de aplainar para trabalhar em dois, três e quatro lados em uma passagem.

Do ponto de vista da segurança e saúde ocupacional, é altamente recomendável que sejam tomadas medidas para a extração de pó e cavacos de madeira da plaina (por exemplo, conectando a plaina a um sistema de extração de poeira). A poeira proveniente de madeira dura (carvalho, faia) e madeira tropical é considerada um perigo particular para a saúde e deve ser extraída. Medidas para reduzir o nível de ruído das máquinas de aplainar também devem ser tomadas. Um freio automático para o bloco de corte é obrigatório em muitos países.

Máquinas de aplainamento de superfície

Uma máquina de aplainamento de superfície tem estrutura principal rígida que suporta a entrada e a mesa de saída. O bloco de corte está localizado entre as duas mesas e montado em rolamentos de esferas. A estrutura principal deve ser projetada ergonomicamente (ou seja, deve permitir que o operador trabalhe confortavelmente).

Dispositivos de controle operados manualmente devem ser instalados de forma que o operador não seja colocado em uma situação perigosa ao operá-los, e a possibilidade de operação inadvertida deve ser minimizada.

O lado da estrutura principal voltado para a posição do operador deve estar livre de peças salientes, como volantes, alavancas e assim por diante. A mesa à esquerda do bloco de corte (mesa de saída) é normalmente colocada na mesma altura do círculo de corte do bloco de corte. A mesa à direita do bloco de corte (mesa de alimentação) é ajustada mais abaixo que a mesa de saída para obter a profundidade de corte desejada. O contato entre os lábios da mesa e o bloco de corte não deve ser possível em toda a faixa de ajuste das mesas. No entanto, a folga entre os lábios da mesa e o círculo de corte do bloco de corte deve ser a menor possível para proporcionar um bom suporte da peça a ser aplainada.

As principais operações em uma máquina de aplainamento de superfície são o aplainamento e afiação. A posição das mãos na peça de trabalho é importante do ponto de vista operacional e de segurança. Ao alisar, a peça de trabalho deve ser alimentada com uma mão, com a outra mão segurando-a inicialmente na mesa de alimentação. Assim que houver uma porção suficiente de madeira na mesa de saída, a última mão pode passar com segurança sobre a proteção da ponte para aplicar pressão na mesa de saída e será seguida pela mão de alimentação para completar a operação de alimentação. Ao bordar, as mãos não devem passar sobre o bloco de corte enquanto estiverem em contato com a madeira. Sua principal função é exercer pressão horizontal sobre a peça de trabalho para mantê-la alinhada com a cerca.

Muitas vezes, o ruído produzido pelo bloco de corte rotativo pode ultrapassar o nível considerado prejudicial ao ouvido. Portanto, medidas para reduzir o nível de ruído são necessárias. Algumas das medidas de redução de ruído que se mostraram bem-sucedidas em plainas de superfície são as seguintes:

• uso de um bloco de corte “silencioso” (por exemplo, uma forma redonda com projeção mínima da lâmina, lâmina helicoidal em vez de lâmina reta, ferramentas rotativas segmentares com corte offset)

• bordas da mesa ranhuradas ou perfuradas (a configuração e as dimensões das aberturas nas bordas da mesa devem ser selecionadas para que não surjam riscos de acidentes; por exemplo, as ranhuras não devem ter mais de 6 mm de largura e o diâmetro dos furos não deve exceder 6 mm )

• design aerodinâmico dos defletores de cavacos abaixo dos lábios da mesa

• redução da velocidade do bloco de corte para menos de 1,000 rpm, desde que a qualidade da superfície da peça ainda seja satisfatória.

Redução de ruído de até 12 dBA em marcha lenta e 10 dBA sob carga pode ser alcançada.

Os blocos de corte devem ter uma seção transversal circular e as ranhuras e ranhuras de folga de cavacos devem ser as menores possíveis. As lâminas e inserções devem ser devidamente fixadas, preferencialmente por meio de trava de fixação.

O bloco de corte geralmente gira em velocidades entre 4,500 e 6,000 rpm. Os diâmetros dos blocos de corte convencionais variam de 56 a 160 mm e seus comprimentos (larguras de trabalho) de 200 a 900 mm. Por analogia com a cinemática do fresamento convencional, a superfície da peça aplainada com um bloco de corte é composta por arcos ciclóides. A qualidade da superfície do trabalho, portanto, depende da velocidade e do diâmetro do bloco de corte, do número de lâminas de corte e da taxa de avanço da peça de trabalho.

Recomenda-se equipar as máquinas de aplainar com um freio automático para o bloco de corte. O freio deve ser acionado quando a máquina estiver parada e o tempo de frenagem não deve exceder 10 segundos.

O acesso ao bloco de corte na parte traseira da cerca deve ser impedido por uma proteção presa à cerca ou ao suporte da cerca. O bloco de corte na frente da cerca deve ser protegido por uma proteção tipo ponte ajustável fixada à máquina (por exemplo, à estrutura principal no lado da mesa de saída) (consulte a figura 2). O acesso aos elementos de transmissão deve ser impedido por uma proteção fixa.

Figura 2. Cerca e proteção do bloco de corte traseiro

Riscos

Como o bloco de corte gira no sentido oposto ao da peça de trabalho, existe o risco de contragolpe. Se a peça de trabalho for ejetada, a mão ou os dedos do operador podem entrar em contato com o bloco de corte rotativo, a menos que proteção adequada tenha sido fornecida. Também acontece frequentemente que a mão entra em contato com o bloco de corte enquanto alimenta a peça de trabalho com os dedos esticados, em vez de empurrá-la para frente com o punho fechado. Lâminas de corte mal fixadas podem ser ejetadas pela força centrífuga e causar ferimentos graves e/ou danos materiais.

Sistemas de proteção para máquinas de aplainar superfícies

Em muitos países, a legislação que cobre o uso de máquinas de aplainamento de superfície exige que o bloco de corte seja coberto por um sistema de proteção ajustável para evitar o contato acidental da mão do operador com o bloco de corte rotativo.

Em 1938, a SUVA introduziu uma proteção de plaina que atendia com eficiência a todos os requisitos práticos. Ao longo dos anos, essa proteção provou ser útil não apenas como sistema de proteção, mas também como auxílio para a maioria das operações. É bem aceito pelo comércio de madeira na Suíça, e quase todas as máquinas de aplainar industriais são equipadas com ele. As características de design desta proteção foram introduzidas no projeto de padrão europeu para máquinas de aplainar superfícies. As principais características desta guarda são as seguintes:

• forte e rígido

• não é facilmente desviado para expor o bloco de corte

• sempre fica paralelo ao eixo do bloco de corte, independentemente de seu ajuste horizontal ou vertical

• facilmente ajustável horizontalmente e verticalmente sem o uso de uma ferramenta.

No entanto, acidentes ainda acontecem. Esses acidentes são causados ​​principalmente por falha no ajuste adequado da proteção. Portanto, os engenheiros da SUVA desenvolveram uma proteção do tipo ponte que cobre o bloco de corte na frente da guia automaticamente e exerce constantemente uma pressão definida contra a peça de trabalho ou a guia. Este protetor está disponível desde 1992.

As principais características de design desta nova proteção, denominada “Suvamatic”, são as seguintes:

• proteção completa do bloco de corte. A largura total de aplainamento é protegida por uma única proteção tipo ponte. Pode ser dobrado usando um sistema de travamento articulado. Isso evita que a proteção se projete muito sobre a face da máquina.

• prático sistema de orientação da peça de trabalho. O sistema de orientação da peça consiste em uma almofada de pressão e uma guia para a peça. Ambos são encaixados na ponta da proteção. Este último pode ser inclinado para guiar a peça de trabalho tanto para alisar quanto para afiar.

• aplicação de pressão para auxiliar o trabalho. Para bordar, o protetor exerce pressão na direção da cerca. Depois de bordar, ele cobre automaticamente todo o comprimento do bloco de corte na frente da guia.

• levantamento e abaixamento automático da proteção. Para o alisamento, a proteção é levantada pela guia da peça de trabalho. Após o alisamento, ele se abaixa automaticamente para cobrir o bloco de corte.

• a proteção pode ser travada na posição para trabalhos em lote. Para trabalhos em lote, a proteção pode ser travada na posição vertical para acomodar apenas a espessura da peça de trabalho. A proteção retornará automaticamente a esta posição predefinida após ser pressionada.

• vai caber todas as máquinas. A proteção pode ser instalada em todas as máquinas de aplainamento de superfície e máquinas combinadas de aplainamento de superfície e espessura.

Máquinas de aplainamento de espessura de um lado

A estrutura principal de uma máquina de aplainamento de espessura de um lado abriga o bloco de corte, a mesa de aplainamento de espessura e os elementos de alimentação.

Uma vez que a peça de trabalho tenha sido achatada e com arestas em uma máquina de aplainamento de superfície, ela é aplainada na espessura desejada na máquina de aplainamento de espessura. Ao contrário de uma máquina de aplainamento de superfície, o bloco de corte de uma máquina de aplainamento de espessura está localizado acima da mesa de aplainamento e a peça de trabalho não é mais alimentada manualmente, mas mecanicamente por rolos de alimentação. Os rolos de alimentação são acionados por um motor separado (aproximadamente 1 kW) ou por meio de uma caixa de engrenagens de redução de velocidade que recebe sua energia do motor do bloco de corte. Com um acionamento separado, a taxa de avanço permanece constante, mas se a potência for transmitida do motor do bloco de corte, a taxa de avanço varia de acordo com a velocidade do bloco de corte. Taxas de alimentação entre 4 e 35 m/min são comuns.

Dois rolos de alimentação montados em mola repousam na superfície superior da peça de trabalho. O rolo de alimentação na frente do bloco de corte é ranhurado para melhor aderência à peça de trabalho; o rolo de alimentação na extremidade de saída do bloco de corte é liso. Uma barra de pressão de entrada e saída localizada próxima ao bloco de corte pressiona a peça de trabalho sobre a mesa, garantindo assim um corte limpo e uniforme. O design e a disposição dos rolos de alimentação e das barras de pressão devem ser tais que o contato com o bloco de corte rotativo seja impossível.

Rolos de alimentação seccionais e barras de pressão permitem o trabalho simultâneo de duas ou mais peças de espessura ligeiramente diferente. Do ponto de vista da prevenção de acidentes, rolos de alimentação seccionais e barras de pressão são essenciais. A largura do rolo de alimentação individual ou seção da barra de pressão não deve exceder 50 mm.

Dois rolos inativos estão dispostos na mesa. Eles são projetados para facilitar a passagem da peça sobre a mesa.

A superfície da mesa deve ser um plano livre de ranhuras ou furos. Ocorreram acidentes envolvendo os dedos do operador sendo espremidos entre as aberturas e a peça de trabalho. O ajuste vertical da mesa pode ser manual ou assistido. Um batente mecânico deve impedir qualquer contato da mesa com o bloco de corte ou rolos de alimentação. Deve-se garantir que o mecanismo de ajuste vertical mantenha a mesa em uma posição estável.

Para evitar a alimentação de peças de grandes dimensões, um dispositivo (por exemplo, uma haste fixa ou barra fixa) está localizado no lado de alimentação da máquina, limitando assim a altura máxima da peça de trabalho. Uma altura máxima de 250 mm entre a superfície da mesa em sua posição mais baixa e o dispositivo de segurança acima mencionado raramente é excedida. A largura normal de trabalho varia entre 315 e 800 mm (para máquinas especiais esta largura pode ir até 1,300 mm).

O diâmetro do bloco de corte geralmente varia de 80 a 160 mm. Normalmente, quatro lâminas são instaladas no bloco de corte. O bloco de corte gira em velocidades entre 4,000 e 6,000 rpm, e sua potência de entrada varia de 4 a 20 kW. A profundidade máxima de corte é de 10 a 12 mm.

Para minimizar o perigo de contragolpe, as aplainadoras de espessura unilateral devem ser equipadas com um dispositivo anti-contragolpe cobrindo toda a largura de trabalho da máquina. Este dispositivo anti-rebote geralmente consiste em vários elementos ranhurados dispostos em uma haste. O elemento individual tem entre 8 e 15 mm de largura e cai sob seu próprio peso para a posição de repouso. O ponto mais baixo do elemento ranhurado individual em sua posição de repouso deve estar 3 mm abaixo do círculo de corte do bloco de corte. Os elementos ranhurados devem ser feitos de um material (de preferência aço) com resistência de resiliência de 15 J/cm² e uma dureza superficial de 100 HB.

As seguintes medidas de redução de ruído provaram ser bem-sucedidas em máquinas de aplainamento de espessura de um lado:

• uso de um bloco de corte “silencioso” (como o sugerido para máquinas de aplainar superfícies)

• design aerodinâmico das barras de pressão e da capa de extração de cavacos

• redução da velocidade do bloco de corte

• fechamento parcial ou completo da máquina (design tipo túnel da abertura de entrada e saída com material de absorção de som na superfície voltada para a fonte de ruído)

A redução de ruído de até 20 dBA pode ser alcançada por um gabinete completo bem projetado.

Riscos

A principal causa de acidentes em máquinas de aplainamento de espessura de um lado é o contragolpe da peça de trabalho. O contragolpe pode ocorrer devido a:

• má manutenção do dispositivo anti-rebote (os elementos individuais podem não cair livremente com o próprio peso, mas grudar devido ao acúmulo de poeira; as ranhuras nos elementos podem estar cobertas com resina, estar cegas ou retificadas incorretamente)

• má manutenção dos rolos de alimentação seccionais e barras de pressão (por exemplo, seções cobertas de resina ou enferrujadas)

• carga de mola insuficiente nos rolos de alimentação e barras de pressão quando várias peças de espessura não uniforme são alimentadas ao mesmo tempo.

As causas típicas de outros acidentes são:

• contato da mão com o bloco de corte giratório ao remover cavacos e poeira da mesa manualmente, em vez de com uma vara de madeira ou ancinho

• ejeção das lâminas do bloco de corte devido a fixação incorreta.

Máquinas Combinadas de Aplainamento e Espessamento de Superfície

O projeto e a operação das máquinas combinadas (veja a figura 3) são semelhantes aos das máquinas individuais descritas acima. O mesmo pode ser dito em relação às taxas de alimentação, potência do motor, ajustes da mesa e dos rolos. Para o aplainamento de espessura, as mesas de aplainamento de superfície são puxadas, dobradas ou levantadas lateralmente, expondo o bloco de corte, que é coberto por uma tampa de extração de cavacos para impedir o acesso As máquinas combinadas são usadas principalmente em pequenas oficinas com poucos trabalhadores ou onde o espaço é escasso limitado (ou seja, nos casos em que a instalação de duas máquinas individuais é impossível ou não lucrativa).

Figura 3. Plaina combinada de superfície e espessura

A passagem de uma operação para outra costuma ser demorada e pode ser incômoda se apenas algumas peças tiverem que ser usinadas. Além disso, geralmente apenas uma pessoa por vez pode usar a máquina. No entanto, desde 1992 foram introduzidas no mercado máquinas onde a operação simultânea (aplainamento de superfície e espessura ao mesmo tempo) é possível.

Os perigos das máquinas combinadas são em grande parte idênticos aos perigos listados para as máquinas individuais.

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