O trabalho do operador de máquinas CNC – como mudou ao longo dos anos
O papel das máquinas-ferramentas CNC modernas no desenvolvimento da civilização
O progresso tecnológico que está a ocorrer diante dos nossos olhos representa uma oportunidade e um desafio para o mundo moderno. As máquinas modernas permitem uma produção mais eficiente e mais económica de bens para os consumidores. Os robots libertam os trabalhadores de tarefas exaustivas ou monótonas.
No entanto, por outro lado, existe uma preocupação generalizada quanto ao facto de o avanço da automatização poder vir a eliminar postos de trabalho anteriormente reservados aos seres humanos. Será possível a coexistência de humanos e autómatos no ambiente de trabalho moderno?
Para responder a esta pergunta, vejamos como o papel dos operadores de máquinas mudou ao longo da história.
Não é exagero dizer que as máquinas-ferramentas criaram o mundo moderno. Desde o primeiro torno de precisão – utilizado por James Watt para criar a máquina a vapor – até à primeira máquina CNC disponível no mercado na década de 1950, as ferramentas levaram a muitas das mais recentes revoluções tecnológicas do mundo. Com a implementação das máquinas-ferramenta de controlo numérico computorizado (CNC), o acesso a electrodomésticos de baixo custo seria possível, as viagens aéreas continuariam limitadas a alguns indivíduos entusiastas e os pequenos fabricantes não poderiam competir com a produção em massa.
À medida que o nível técnico das máquinas se desenvolve, o papel dos operadores de máquinas aumenta. O seu papel evoluiu de artesãos para torneiros ou moleiros para os actuais operadores sentados em frente a um computador a fazer ajustes a um programa de máquina.
Neste artigo, vamos dar uma olhadela à história dos operadores CNC. A operação de máquinas CNC é apenas mais um passo numa longa história de mudanças no trabalho.
Início da história: o antigo torno egípcio de dois homens
Os antigos egípcios desenvolveram a primeira máquina antes dos computadores e da Revolução Industrial. Por volta de 1300 a.C., inventaram o torno. Os tornos egípcios exigiam dois operadores para tornear a peça de trabalho e cortar com uma ferramenta afiada. Muitas máquinas-ferramentas funcionaram desta forma até à Revolução Industrial, porque não havia uma forma fácil de rodar a peça de trabalho. Os antigos egípcios utilizavam este método para moldar madeira e esculpir taças de pedra. Também introduziram a ideia de corte com gemas duras, que ainda usamos nas ferramentas de diamante.
Século XVIII: os operadores de máquinas como artesãos
Passemos ao século XVIII. Os operadores de máquinas-ferramenta, enquanto profissão autónoma, não existiam. Em vez disso, os artesãos construíam máquinas-ferramentas para criar os seus produtos. Estes artesãos operavam as suas próprias máquinas-ferramentas. Todas as máquinas-ferramentas eram altamente personalizadas para satisfazer as necessidades de produção de um determinado artesão.
Em alguns aspectos, isto era semelhante à forma como tratamos as máquinas-ferramenta atualmente. A produção em massa está em declínio e os pequenos fabricantes procuram máquinas que possam ser facilmente adaptadas aos seus produtos em rápida mudança. Já não construímos as nossas próprias máquinas-ferramentas – como faziam os primeiros artesãos – mas a usinagem e a fixação personalizadas continuam a ser uma grande parte do trabalho do operador de máquinas.
A precisão era baixa nas primeiras máquinas-ferramentas. No final do século XVIII, James Watt precisava de uma forma precisa de fabricar um cilindro para o seu motor a vapor. O industrial John Wilkinson inventou uma máquina que podia perfurar com precisão grandes cilindros, dando início à revolução industrial e à ascensão das máquinas-ferramentas CNC.
Os séculos XIX e XX: os modernos operadores de máquinas-ferramenta
O trabalho moderno dos operadores de máquinas começou no início do século XIX. O inventor Henry Maudslay é considerado o pai fundador das máquinas-ferramentas. Ele e o seu empregado Joseph Whitworth introduziram a normalização no fabrico. Por volta desta altura, Matthew Murray lançou a primeira máquina-ferramenta comercial.
Isto significou que a tarefa do operador de máquinas mudou novamente. As máquinas estandardizadas significavam que já não tinham de construir máquinas-ferramenta personalizadas, mas que se tornavam operadores qualificados.
Em 1840, toda uma gama de máquinas-ferramentas comerciais estava disponível: tornos universais, tornos de torre de ferramentas, fresadoras, tornos automáticos e usinas de metais.
Desde essa altura até hoje, o trabalho dos operadores de máquinas inclui:
Os operadores de máquinas são técnicos especializados. Podem não ser eles próprios a conceber os produtos, mas conseguem detetar uma má conceção e são capazes de selecionar as ferramentas e os processos certos para o trabalho.
A era do computador: Surgem as máquinas CNC
Na década de 1950, surgiram as primeiras máquinas com controlo numérico (NC). Este facto deu início a uma era de rápidas mudanças para os operadores de máquinas.
John T Parsons era um maquinista autodidata. Estava a fabricar hélices para a Segunda Guerra Mundial quando teve a ideia de utilizar cartões perfurados para operar diretamente as máquinas-ferramentas. Deparou-se com um problema técnico e trabalhou com o MIT para o resolver. Juntos, produziram a primeira máquina de fresagem NC. Parsons ficou chocado quando o MIT assumiu o controlo da invenção e o afastou do projeto. No entanto, o início da era do CNC tornou-se uma realidade, e alguns consideram-no o pai da Segunda Revolução Industrial.
As primeiras máquinas NC tinham os seus programas armazenados em cartões perfurados. Para alterar um programa, era necessário reiniciar todo o cartão ou fazer um furo e perfurar um novo, no caso de pequenas alterações. O planeamento das operações foi sempre da responsabilidade dos operadores das máquinas. No entanto, pela primeira vez, os operadores tiveram de tornar os seus planos em programas abstractos. A programação manual demorava muito tempo com cartões perfurados – eram necessárias até oito horas para escrever um programa de fresagem de uma única peça.
Em 1956, as competências de programação informática apareceram nas descrições de funções dos operadores de máquinas. Investigadores do MIT desenvolveram a primeira linguagem de programação CNC, o G-Code, utilizando computadores para programar pontos. Essas oito horas de programação foram agora reduzidas para apenas 15 minutos. O desenho assistido por computador (CAD) surgiu por volta de 1960 e, já em 1963, a General Motors produziu o primeiro protótipo usinado CNC a partir de um modelo CAD 3D. O trabalho dos actuais operadores de máquinas continua a incluir todas as tarefas que incluía em 1840. Para além disso, os operadores de máquinas tiveram de aprender novas competências, como a programação em código G e o trabalho com modelos CAD.
O século XXI – automação e robotização – operador de máquinas CNC
Os desenvolvimentos recentes significam outra mudança para os operadores de máquinas CNC. A operação de robôs de máquinas permite aos pequenos fabricantes aumentar a produtividade, utilizando um robô para carregar e descarregar peças numa máquina CNC. As competências necessárias para programar um robot são uma progressão natural das competências necessárias para programar máquinas CNC. De facto, se conhecer o código G, é muito fácil programar um robô colaborativo.
Como resultado, esta última mudança no trabalho do operador de máquinas é menos drástica do que algumas das mudanças anteriores. Os operadores de máquinas continuam a necessitar das mesmas usinabilidades que no passado. Agora, podem acrescentar “programador de robots” à lista.