O impacto da multitarefa nas lojas de hoje

A disponibilidade de uma variedade de configurações de máquinas-ferramenta multitarefa permite que as oficinas selecionem a melhor combinação de componentes e recursos para suas aplicações específicas.

Os avanços contínuos na tecnologia de máquinas-ferramenta multitarefa estão levando as oficinas a níveis de produtividade mais altos do que nunca. A capacidade de produzir peças da mais alta complexidade em uma única configuração, limitando a intervenção humana e economizando tempo substancial, fornece até mesmo as pequenas oficinas uma solução econômica para competir no ambiente de fabricação desafiador de hoje.

Com uma variedade de configurações disponíveis e os construtores continuando a oferecer novos designs, as oficinas devem ser capazes de encontrar a combinação certa de componentes e recursos para atender às suas necessidades. Joe Wilker, gerente do grupo de produtos da Mazak Corp., nos ofereceu algumas reflexões sobre o estado atual da tecnologia multitarefa e como as lojas podem aproveitá-la melhor.

Novos recursos em máquinas multitarefa

Entre os muitos recursos que as oficinas procuram em multitarefas estão fusos de torneamento duplos e múltiplas torres de ferramentas com estações de ferramentas rotativas e capacidade de eixo Y fora da linha de centro, juntamente com fusos de magazines de ferramentas de grande capacidade. De acordo com o Sr. Wilker, os desenvolvimentos mais recentes incluem torres estilo came de rolos com motor integral, torres inferiores aprimoradas, fusos de fresamento de acionamento direto e contrapontos de perfuração servo-controlados. Recursos avançados adicionais incluem fresamento simultâneo usando torres de máquina superiores e inferiores e operações de perfuração longas.

As torres de motor integral que usam sistemas de acionamento de engrenagem de roletes anti-folga oferecem indexação digital suave, de alta velocidade e alta precisão, bem como capacidade de expansão. Essas torres versáteis normalmente abrigam 12 posições de ferramentas com capacidade de expansão para até 24. O aumento da capacidade da ferramenta equivale a tempos de execução ininterruptos mais longos e a capacidade de usar ferramentas mais comuns, o que ajuda a reduzir o estoque geral de ferramentas. Este projeto de torre elimina a necessidade de acoplamentos curvic/index, e a capacidade de expansão é possível porque a torre indexa digitalmente para qualquer posição sem alterações em seu alojamento. E uma vez em posição, os sistemas de fixação hidráulicos integrais são normalmente usados ​​para garantir a máxima rigidez.

Como é o caso de suas contrapartes superiores, o Sr. Wilker afirma que as torres inferiores em máquinas multitarefa também continuam a evoluir e expandir em termos de capacidades, juntamente com suas capacidades de ferramentas. As torres inferiores agora são mais robustas e poderosas e normalmente oferecem até nove posições de ferramenta com opções para fusos de fresamento ao vivo.

Alguns construtores de máquinas configuram torres em inclinações de 45 graus. Este design maximiza as capacidades de carga de usinagem da torre e oferece ampla acessibilidade ao fuso da máquina e espaço para transferências de peças dos fusos de torneamento principal para o secundário.

Para maior produtividade e versatilidade no processamento de peças, as torres inferiores podem trabalhar simultaneamente com as torres superiores na mesma peça. Ou, as torres inferiores podem funcionar em combinação com o fuso de fresagem da máquina que pode ser aplicado em ambos os lados do cabeçote da máquina para reduzir ainda mais os tempos de ciclo de usinagem.

As torres de máquinas multitarefas de hoje apresentam fusos de ferramentas rotativas que implementam a tecnologia de acionamento direto que as tornam mais rápidas e poderosas do que seus antecessores. Os motores do moinho de acionamento direto fornecem rpm do fuso até 24 por cento mais rápido, juntamente com níveis de torque que são até 60 por cento mais altos. Esses recursos equivalem a aumentos na versatilidade de processamento, produtividade e vida útil da ferramenta, além de uma melhor qualidade do acabamento da superfície da peça. As lojas podem adquirir máquinas multitarefas com fusos de ferramentas rotativas de torre que fornecem 10 hp e 6.000 rpm como padrão. Ou eles podem optar por aqueles que entregam até 10.000 rpm e geram até 52 libras-pé de torque.

Os últimos contrapontos acionados por servo NC permitem processos automatizados. Esses contrapontos são totalmente programáveis ​​e funcionam com seus próprios servomotores AC e fusos de esferas. Por meio de programas de peças, os contrapontos podem se estender para posições conhecidas e com taxas de avanço de aproximação especificadas e fazer contato com as peças de trabalho em pressões de retenção consistentes. Por causa de seus sistemas de acionamento independentes positivos, esses contrapontos também podem fazer furos nas linhas centrais do eixo, adicionando versatilidade aos trabalhos que uma máquina multitarefa pode processar.

Na maioria dos casos, as configurações de empuxo do cabeçote móvel são ajustáveis ​​em incrementos de libras-pé específicas de força. Esse recurso permite que as oficinas definam os níveis de empuxo de acordo com o material e o formato da peça para eliminar o risco de danos à peça, ao mesmo tempo em que fornecem suporte e suporte seguros e protegidos. Ou, as oficinas podem ajustar as configurações de empuxo dinamicamente enquanto os contrapontos estão acionados, permitindo operações de perfuração, mandrilamento e brunimento que, de outra forma, envolveriam ferramentas na torre de ferramentas da máquina. Assim, contrapontos com tal capacidade operacional, por sua vez, abrem posições em torres de máquinas-ferramenta.

À medida que um número crescente de oficinas enfrenta peças de trabalho do tipo eixo mais longas, maiores e mais complexas, as máquinas multitarefas podem oferecer comprimentos de leito estendidos em conjunto com inovações como estoques de brocas/ferramentas longas. Essas máquinas aumentam significativamente a velocidade e a eficiência do processamento dessas peças desafiadoras.

Para operações de furos profundos, os estocadores de ferramentas longas permitem que as máquinas manuseiem e armazenem várias ferramentas – normalmente até três, cada uma com cerca de 40 polegadas de comprimento. Os estocadores estão localizados acima do segundo fuso da máquina ou, dependendo da versão da máquina, do cabeçote móvel para manter as ferramentas bem afastadas, mas acessíveis de forma rápida e fácil.

Máquinas multitarefa em aplicações médicas

A Lowell Inc. eliminou as operações manuais e aumentou o rendimento geral com três máquinas multitarefas que fornecem capacidade completa de processamento de peças em uma única configuração.

Uma oficina está aproveitando os benefícios da usinagem multitarefa – eliminando operações manuais e aumentando o rendimento geral – na produção de suas peças mais desafiadoras. A Lowell Inc. é uma fabricante de contrato médico em Minneapolis, Minnesota, especializada em dispositivos implantáveis, como implantes ortopédicos para os mercados de coluna, trauma e extremidades e peças cardiovasculares para suporte circulatório mecânico e reparo de válvulas. Esses conjuntos multicomponentes tipicamente muito complexos, como parafusos pediculares, placas cervicais, conectores cruzados e dispositivos de assistência ventricular esquerda (LVAD), são quase todos sistemas de peças múltiplas em que os componentes individuais devem funcionar corretamente quando combinados entre si. Os designs variam de cliente para cliente, então basicamente todo trabalho na Lowell é personalizado.

A demanda por personalização e ajuste, juntamente com dispositivos menores para cirurgia minimamente invasiva, apresenta desafios notáveis ​​de usinagem. Uma vez que a oficina descobre como segurar essas peças pequenas, ela deve então usinar recursos minúsculos, intrincados e altamente complexos nelas, usando regularmente ferramentas de corte menores que 1 mm de diâmetro.

Para lidar com essas peças desafiadoras, Lowell instalou três máquinas multitarefa Mazak Integrex i-150, agrupadas em uma configuração de célula. As máquinas fornecem capacidade completa de processamento de peças em uma única configuração para eliminar operações manuais e aumentar o rendimento geral. Eles simplificam a fixação apenas para pinças e mandris; manuseie facilmente peças que variam de um cliente para outro; e, em muitos casos, reduz os tempos de ciclo de usinagem de peças.

Cada Integrex i-150 possui um fuso de torneamento controlado por CNC de eixo C, fuso de fresagem vertical de eixo B e torno de trabalho traseiro/centro de suporte de peças para torneamento, multiface, multiângulo e contorno completo de cinco eixos. A Lowell optou pelos fusos de fresamento de alta velocidade de 20.000 rpm e magazines de carregamento frontal com capacidade de 72 ferramentas para suas máquinas também.

Os fusos de fresamento inclinam de -10 graus a +190 graus, e os mandris do eixo C apresentam amplos orifícios de passagem que acomodam diâmetros de barra de até 2,56 polegadas. Para operações fora da linha central, as máquinas fornecem faixas do eixo Y de ±3,94 polegadas. Cursos de eixo de 14,57 polegadas em X, 17,13 polegadas em Z e giro máximo de 15,75 polegadas de diâmetro permitem que as máquinas processem uma variedade de tamanhos e formas de peças, tudo dentro de uma área de 91,3 polegadas por 99,6 polegadas.

Com as três máquinas configuradas de forma idêntica e dispostas próximas umas das outras, os operadores podem facilmente passar de máquina para máquina sem ter que aprender uma máquina ou linguagem de programação completamente diferente.

Nos Mazaks, Lowell gera praticamente todas as peças de barstock de 0,375 polegadas a 1,250 polegadas de diâmetro. Os alimentadores de barras LNS Quick Load Servo de 65 barras alimentam automaticamente barras de 40 polegadas de comprimento nas máquinas. A oficina escolheu várias opções de máquinas que melhoram ainda mais o desempenho da máquina. Estes incluem resfriadores de refrigeração, escalas em todos os eixos e recursos avançados de controle CNC para usinagem de alta velocidade.

A máquina multitarefa QTN350-II MSY possui recursos de fresamento e eixo Y, bem como um segundo fuso de torneamento, permitindo que a LCP Machine Inc. usine recursos muito pequenos e altamente complexos em componentes de implantes médicos.

As máquinas ajudaram a agilizar todo o processo de usinagem de peças, incluindo programação e configuração. A versatilidade de processamento de peças e o rendimento aprimorado permitem que a fábrica continue se expandindo para novas aplicações.

A defesa também muda

Outra loja, a LCP Machine Inc. de Bunnell, Flórida, é fornecedora de Nível II e III em aeroespacial e defesa, bem como Nível I em petróleo e gás. Atualmente processa mais de 200 trabalhos individuais diferentes por mês, com quantidades que variam de uma a 10.000 peças. Alguns trabalhos se repetem, mas principalmente eles são únicos.

A empresa possui 14 máquinas Mazak, sendo as mais recentes uma máquina multitarefa Quick Turn Nexus (QTN) 350-II MSY e alguns centros de usinagem vertical Center Universal (VCU) 400 5X e 300 5X de cinco eixos completos. A máquina multitarefa possui recursos de fresamento e eixo Y, bem como um segundo fuso de torneamento para processar cada uma das peças do LCP em uma única configuração.

Outras máquinas no chão incluem QTNs multitarefa com recursos de fresamento, centros de usinagem vertical Vertical Center Nexus (VCN) de três eixos e um centro de usinagem vertical VCN Compact.

A LCP fabrica a maioria de suas peças a partir de ligas de alumínio, inox e níquel, além de latão, cobre e vários tipos comuns de plásticos. As peças medem de 0,030 polegadas a 18 polegadas de diâmetro e 60 polegadas de comprimento. As tolerâncias podem variar de ±0,001 polegada a 0,0002 polegada, e os tempos de usinagem variam de 10 segundos a até oito horas.

Usando tecnologias como multitarefa e usinagem completa de cinco eixos, a oficina geralmente completa as peças em configurações únicas. Uma dessas peças é um gabinete para um dispositivo de sonar militar usinado no QTN, que foi adquirido especificamente para esse trabalho e pode produzir a peça pela metade do custo dos recursos anteriores da oficina. A loja opera cerca de 10.000 dessas peças por ano.

A parte do sonar requer torneamento OD e ID e algum fresamento. O verdadeiro desafio é o acabamento da superfície ID, que a LCP pensou inicialmente que exigiria que a peça fosse removida para afiação. A operação de afiação teria acrescentado muito tempo ao trabalho. Mas conhecendo as capacidades do QTN, a LCP explicou ao cliente que a aquisição da máquina permitiria que a peça fosse feita em uma única operação, mantendo o acabamento superficial necessário apenas nas áreas necessárias, ficando assim dentro do preço do cliente, deixando LCP uma margem de lucro confortável. A máquina pode completar uma dessas peças em minutos.

Como uma oficina de precisão na produção de componentes aeroespaciais e de defesa, juntamente com os de petróleo e gás e outras indústrias, a LCP sabe que seus clientes continuarão a exigir maior qualidade e preços mais baixos. Depende da tecnologia multitarefa para atender a esses requisitos.

Fazendo mais com menos

Quando os fabricantes de máquinas-ferramenta refinam e aprimoram os projetos de máquinas multitarefa, a versatilidade de processamento aumenta e os principais benefícios da multitarefa são aprimorados ainda mais. A combinação de operações reduz as imprecisões que podem ocorrer ao mover peças em várias estações de trabalho e elimina o estoque em processo que poderia permanecer entre as máquinas-ferramentas independentes. Como visto em muitos casos, as máquinas multitarefa estão permitindo que as lojas realizem mais com menos e aumentem a competitividade.