Explorando nichos com novas tecnologias de EDM

A Extreme Wire EDM, localizada em Grandville, Michigan, é uma oficina mecânica que possui recursos avançados de torneamento. No entanto, você não encontrará tornos convencionais em suas instalações limpas do Centro-Oeste.

A oficina é especializada em eletroerosão a fio (EDM) e abriu suas portas em 1998. Logo depois, ela se concentrou no trabalho de eletroerosão a fio para grandes componentes de moldes e matrizes. Os irmãos e coproprietários de lojas Karl e Brian Bernt percebem que esse tipo de trabalho provavelmente permanecerá nos Estados Unidos e continuam a comprar máquinas de fio de grande capacidade para esses segmentos da indústria. Na verdade, a Extreme Wire EDM é a primeira loja dos EUA a instalar um Robofil 640CC, uma máquina de arame fabricada pela AgieCharmilles (Lincolnshire, Illinois) que acomoda peças de até 6.614 libras e tão grandes quanto 1.300 × 1.000 × 510 mm. Uma segunda máquina desse tipo está sendo encomendada no momento porque a primeira está muito ocupada.

Dito isso, os irmãos não têm visão de túnel; eles procuram continuamente outros nichos de usinagem em potencial que as mais recentes tecnologias de EDM possam permitir que eles busquem. Ultimamente, a oficina vem ganhando trabalhos complexos de torneamento usando tecnologias de fuso desenvolvidas especificamente para eletroerosão a fio. Embora parte desse trabalho complemente os componentes robustos do molde que passam pela oficina - núcleo endurecido e pinos ejetores, por exemplo - a capacidade de tornear peças de praticamente qualquer dureza até 0,19 polegada de diâmetro sem a pressão e o calor da ferramenta associados ao torneamento do torno tem abriu novas oportunidades em novos mercados.

O que é impressionante é que a oficina adicionou recursos de torneamento EDM enquanto as tecnologias eram novas e, apesar do fato de não ter trabalhado, imediatamente alinhado para o equipamento. A adição de tecnologias de usinagem líderes de maneira tão proativa exige uma medida de disciplina e um pouco de ousadia. Isso porque o investimento inicial necessário para implementar uma nova tecnologia de usinagem geralmente é alto. O custo geralmente diminui à medida que outras lojas começam a aceitar e adotar a tecnologia. Além disso, existe a chance de que o novo equipamento caro fique parado por um tempo antes de ganhar dinheiro porque os clientes não estão familiarizados com a tecnologia alternativa e seu potencial para suas aplicações específicas.

Extreme Wire EDM é capaz de justificar isso. Ao integrar novas tecnologias sem ter trabalho na fila para isso, a oficina pode se familiarizar com suas capacidades, nuances e limitações. Esse tempo de "prática" permite que a oficina tenha uma vantagem inicial na curva de aprendizado e refine o processo antes de oferecer a capacidade a seus clientes.

Torneamento EDM de alta velocidade

Atualmente, a oficina oferece dois processos de torneamento EDM - torneamento por meio de rotação contínua da peça e a técnica "girar durante a queima" da AgieCharmilles, que sincroniza a indexação da peça com a alimentação do arame. Ambos são adequados para peças de praticamente qualquer dureza.

O primeiro método usa um fuso de alta velocidade portátil H80R.MAC da Hirschmann Engineering USA (Elgin, Illinois) que foi adquirido há alguns anos. Este fuso gira as peças a até 1.500 rpm enquanto o fio da máquina se move nos eixos X e Y para queimar o perfil da peça desejada. Este fuso auxiliar pode ser usado em qualquer uma das seis unidades EDM da oficina. Ele pode fornecer rotação no eixo A ou B, dependendo se está orientado em linha com o eixo X ou Y da máquina.

Alojado em aço inoxidável, o fuso submersível mede 180 × 195 × 98 mm e possui um acionamento CA de velocidade variável. Ele é aparafusado à mesa de uma máquina e se conecta a uma unidade de controle que regula a velocidade. O Extreme Wire EDM mantém a unidade de controle em um carrinho para que possa ser transportada para qualquer máquina que requeira o fuso. As pinças de precisão são usadas para fixar as peças de trabalho para torneamento.

Enquanto as operações convencionais de torneamento em torno exigem múltiplas passagens da ferramenta para remover o material, o torneamento EDM erode todo o material que deve ser cortado a cada passagem de desbaste e acabamento. Normalmente, a oficina fará uma passada de desbaste e uma ou mais passadas de acabamento, dependendo do acabamento superficial desejado. Isso é diferente das operações típicas de eletroerosão a fio, nas quais pedaços de material sólido são esculpidos em uma peça de trabalho. Uma vez que o perfil girado é concluído, o fio corta a peça do estoque e a peça afunda suavemente no fundo do tanque cheio de dielétrico da máquina. A oficina realiza todas as operações de torneamento totalmente submersas para garantir uma lavagem eficaz.

Mike Wysocki é o técnico de eletroerosão a fio da oficina que realizou grande parte das experiências iniciais com o fuso de alta velocidade. O Sr. Wysocki sugere que otimizar as operações de torneamento EDM é semelhante a determinar a melhor combinação de velocidades do fuso e taxas de avanço para um torno CNC convencional. Por exemplo, são necessárias velocidades de fuso mais rápidas para trabalhos de pequeno diâmetro. Na maioria dos casos, a oficina usará o software de programação PEPS da Vero International, Inc. (Wixom, Michigan) para delinear o perfil da peça e gerar o programa da peça a partir do desenho de um cliente.

Os irmãos Bernt admitem que às vezes é um desafio fazer com que os clientes entendam os benefícios desse tipo alternativo de torneamento. Algumas oficinas de fixação, por exemplo, acreditam que podem criar componentes endurecidos de forma mais rápida e econômica internamente, apesar do fato de que várias etapas são necessárias. Eles geralmente precisam girar o material em um torno, enviá-lo para tratamento térmico (o que pode distorcer a peça usinada) e, em seguida, realizar operações adicionais de usinagem ou retificação para trazer o componente ao tamanho final. O Wire EDM pode girar com precisão o estoque endurecido em uma fixação, o que não apenas reduz o número de vezes que uma oficina deve tocar em uma peça, mas também reduz o custo geral de fabricação.

O torneamento por eletroerosão a fio também é eficaz para o Porcerax II, um metal poroso que permite que os gases permeiem o material para permitir a ventilação direcionada de áreas de molde de difícil acesso. A usinagem ou retificação convencional tende a empurrar o material para dentro dos poros, reduzindo a capacidade de ventilação. Isso não ocorre com EDM.

Torneamento e queima simultâneos

Logo após a compra do fuso de alta velocidade Hirschmann, a oficina investiu em uma unidade AgieCharmilles Robofil 240 EDM equipada com o recurso opcional "girar durante a queima". O fuso usado para essas operações fornece uma rotação de indexação servo-controlada, no sentido horário e/ou anti-horário, que é sincronizada com a alimentação do fio nos eixos X e Y. Isso permite que a máquina produza geometrias helicoidais e outras formas complexas. A máquina e o fuso de indexação são adquiridos como um pacote porque são necessários servos especiais e componentes relacionados para permitir que a máquina produza seus movimentos cuidadosamente coreografados.

Alguns exemplos são mostrados na imagem superior direita, que inclui uma coleção de componentes com geometrias helicoidais. Pode ser difícil imaginar que cada um desses recursos foi criado a partir do fio EDM que permaneceu normal à linha central da peça de trabalho durante todo o passe.

Extreme Wire EDM faz a maior parte da programação para esta máquina manualmente. No entanto, ele está se comunicando com a Vero International, que está desenvolvendo software de programação para operações de giro durante a queima dentro de seu pacote PEPS CAM. A imagem CAD/CAM à direita mostra dois slots de came curvos e idênticos em lados opostos usinados a partir de tubos. O truque é girar o estoque para frente e para trás enquanto o fio corta os dois slots simultaneamente (veja a simulação de vídeo no topo desta página). Este recurso de software é muito novo. Na verdade, a oficina realizou seu primeiro corte de teste da peça do came usando um programa de peças gerado pelo PEPS durante minha visita em agosto de 2008.

O fuso usado na máquina de girar durante a queima também pode ser usado para indexação discreta. A inserção de molde retangular na imagem mencionada acima é um bom exemplo de como isso pode ser usado para criar uma peça prismática a partir de um estoque redondo sólido. Após indicar o material instalado no fuso, a máquina corta os lados opostos e depois indexa a peça de trabalho em 90 graus para cortar os outros dois lados. Isso elimina a necessidade de indicar a peça várias vezes, o que seria necessário com um fuso sem capacidade de indexação. A indexação também é útil na criação de entalhes ou outros recursos planos em uma peça torneada em uma configuração.

Diz-se que Hirschmann está desenvolvendo um fuso de alta velocidade que também pode ser usado para esse trabalho de indexação. Um dos próximos pedidos de pinças da loja é um candidato perfeito para isso. A loja poderá virar o perfil de uma pinça e usar a indexação para criar os slots uniformemente espaçados da pinça em uma configuração.

Manter os recursos disponíveis e à mão

A oficina investe pesadamente para manter as ferramentas e os consumíveis de EDM necessários à mão. Por exemplo, ele armazena vários tipos de fio em tamanhos que variam de 0,01 a 0,013 polegada. Ao eliminar o tempo para encomendar esses itens, a loja é capaz de entregar trabalhos para seus clientes mais rapidamente. Sua furadeira EDM também foi equipada com uma guia de haste universal para eliminar a necessidade de comprar uma variedade de guias dedicadas para diâmetros de haste específicos. A guia universal se ajusta a vários tamanhos de hastes, permitindo que a loja armazene 40 diâmetros de hastes diferentes, mas não 40 guias diferentes. Embora o guia universal fosse inicialmente caro, ele realmente foi útil para acelerar as operações de abertura de furos para a oficina.

E enquanto as máquinas da loja são obviamente recursos caros, os irmãos Bernt não se importam de ter uma ou duas ociosas. Os clientes geralmente fazem pedidos do nada, para que uma máquina ociosa possa ser configurada para executar esses trabalhos imediatamente. É por causa desses empregos quentes que o Sr. Wysocki geralmente trabalha no turno da noite. Dessa forma, um trabalho que chega às 17h. pode ser configurado para funcionar durante a noite e estar pronto na manhã seguinte. Como trabalhar no turno da noite não é particularmente divertido para a maioria das pessoas, os irmãos Bernt permitem que Wysocki trabalhe quatro dias por semana para que ele possa ser recompensado com fins de semana de três dias.

O que vem a seguir?

Embora algumas das peças que a oficina recebe tenham um furo inicial, a oficina promove sua capacidade de furação como um serviço para seus clientes. A oficina continua a ganhar trabalhos muito altos, e sua furadeira EDM existente mal tem capacidade para aceitar tais peças. Por enquanto, um bloco de riser personalizado de 6 polegadas foi adicionado para elevar a coluna da broca para que ela possa criar furos iniciais para peças de até 20 polegadas. No entanto, é provável que a oficina adicione uma furadeira de mesa fixa maior.

E embora a EDM a fio seja sua especialidade, os irmãos também estão de olho em equipamentos para fabricação de chips. De acordo com seu desejo de integrar tecnologias avançadas, eles estão considerando adicionar máquinas-ferramentas que possam realizar usinagem simultânea de cinco eixos, porque nem todas as oficinas oferecem essa capacidade. Se isso acontecer, podemos revisitar esta oficina em algum momento no futuro para traçar o perfil de seus sucessos na implementação de mais uma técnica de usinagem avançada.

Para saber mais sobre fornecedores adicionais, clique aqui:Advantage Engineering Inc. e GF Machining Solutions LLC