A ferramenta (máquina) certa para o trabalho certo

Uma das primeiras pistas de que o Precision Plus é diferente de outras oficinas mecânicas foi um leve ruído de clique. O som emana de mais de uma dúzia de tornos tipo suíço acionados mecanicamente no centro do chão de fábrica. Alinhadas em fileiras organizadas e atendidas por alimentadores de barras obviamente mais recentes, essas máquinas cortam sem cobertura, sem os invólucros de amortecimento de ruído que caracterizam as máquinas CNC da oficina. Um olhar mais atento revela cerca de meia dúzia de ferramentas entrando e saindo simultaneamente da peça de trabalho conforme os cames giram.

Aqui, Mike Reader está ao lado de um Miyano Torno CNC de dois fusos BNX. Mike é responsável pelo programa de aprendizagem da loja, que treina novos funcionários no uso de máquinas de parafuso do tipo suíço. Crédito da foto:Precision Plus

Algumas dessas máquinas já produziam peças há anos quando a empresa se mudou para sua localização atual em Elkhorn, Wisconsin, em 2000. Sob a liderança do presidente da empresa, Mike J. Reader, a empresa adicionou vários equipamentos CNC mais novos, incluindo Tornos de dois fusos Miyano ABX e BNX, bem como vários tornos CNC tipo Star e Tsugami Swiss. E, no entanto, o Precision Plus ainda depende muito de equipamentos que operam da mesma maneira que quando o pai de Reader, Phil, comprou a empresa pela primeira vez em 1988 - ou seja, usando câmeras físicas em vez de CNCs para espaçar o tempo e a profundidade de cortes. Por quê?

Esta foi minha primeira pergunta para Michael P. Reader, VP de Engenharia (e filho de Mike Reader). Sua resposta foi simples:“As máquinas acionadas por cames, quando podem ser usadas, são mais baratas de operar”, diz ele.

Escolhendo câmeras em vez de CAM

Pequenas peças de precisão, como este parafuso para oboés e fagotes, são ideais para máquinas acionadas por came. A ranhura é cortada por uma lâmina de serra presa ao acessório de coleta. Crédito da foto:Precision Plus

“Para pequenas peças cilíndricas com volumes anuais mais altos, as máquinas de came Swiss são muito econômicas”, diz Reader. A frota de tornos tipo suíço acionados mecanicamente da Tornos tem custos elétricos mais baixos e, crucialmente, muitas vezes pode cortar peças significativamente mais rápido.

Esse último fator pode ser surpreendente para alguns, já que uma máquina operada por computador parece não ter problemas para competir com uma máquina que não tem absolutamente nenhum poder de computação. No entanto, as máquinas acionadas por cames podem utilizar várias ferramentas de corte ao mesmo tempo, com muito pouco deslocamento. “Todas as ferramentas estão em repouso a menos de cinco centímetros da peça”, diz Reader, gesticulando para um semicírculo de ferramentas cortando freneticamente um pino de disparo de uma barra fina. “Isso o torna muito mais rápido do que um CNC.”

Cinco ferramentas de corte cercam a peça de trabalho neste came acionada, máquina de parafuso do tipo suíço. À medida que a árvore de cames gira, as diferentes ferramentas de corte realizam suas operações e cortam uma peça acabada uma vez por rotação do eixo. O posicionamento próximo das ferramentas de corte em relação à peça de trabalho a torna uma excelente opção para a produção rápida de peças com poucos recursos. Crédito da foto:Precision Plus

Quão mais rápido poderia ser? “Temos uma peça que levaria oito segundos por peça em um CNC suíço”, diz Reader. “Na máquina da câmera, leva três segundos.” Mais do que dobrar a velocidade de produção é uma grande diferença, especialmente quando se trata de grandes volumes. “Se tivéssemos que usar um CNC nessa peça”, diz ele, “nem estaríamos empatando”.

Mas quando as máquinas CNC são preferíveis?

Precisão e Tolerância no CNC

Outro benefício das máquinas Tornos operadas por came ? Os visuais. “As máquinas de câmeras suíças são facilmente acessíveis, para que você possa ver o que está acontecendo”, diz Reader. Isso os torna perfeitos para o programa de aprendizado da empresa, que o Reader credita por fornecer uma força de trabalho. Crédito da foto:Precision Plus

“Isso realmente depende das necessidades da peça”, diz Reader. “Algumas peças precisam de maior precisão, o que um CNC suíço fornece.” Tomemos o exemplo de um componente odontológico que a instalação produz. Em uma extremidade, o diâmetro tem apenas 0,01 polegada de espessura e sua relação comprimento-diâmetro é bastante alta, por isso requer suporte adicional para eliminar vibrações e evitar a quebra do componente na máquina. Essas características da peça tornam o CNC necessário, pois é capaz de maior precisão e maior rigidez. Além disso, a rugosidade da superfície deve ser quase perfeita, pois uma pequena imperfeição pode ser catastrófica. “Precisamos ter certeza de que atingimos exatamente a tolerância”, diz Reader. “Se esse componente dentário apresentar alguma imperfeição na superfície, isso pode levar à propagação de trincas e falhas durante o uso.”

Acho que quem já se sentou em uma cadeira de dentista está grato pela maior precisão da máquina CNC.

Este componente dentário deve atender às tolerâncias exatas e tem uma grande relação comprimento-diâmetro, tornando necessário o uso de um torno CNC tipo suíço em vez de um acionado por came. Crédito da foto:Precision Plus

Outros fatores além da tolerância podem influenciar a escolha de usar as máquinas CNC. Para começar, eles podem lidar com peças maiores – 12, 20 ou 32 milímetros, dependendo da máquina. Além disso, peças como o componente dentário requerem refrigeração de alta pressão, o que não é possível nos tornos suíços acionados por cames. O refrigerante também pode ser um fator importante para materiais que geram cavacos fibrosos ou pegajosos, bem como componentes de válvulas com ranhuras de O-ring que exigem alta pressão para remover cavacos.

Finalmente, os tornos de cabeçote encontram trabalho com peças maiores e mais complexas de até 2,5 polegadas de diâmetro. “Geralmente, quando temos muita remoção de material ou um grau mais alto de complexidade, vamos utilizar nossa plataforma Miyano”, diz Reader. O Miyano ABX é usado para usinagem agressiva e precisa - em parte devido aos mandris operados hidraulicamente e ao design robusto da máquina que a plataforma oferece. Uma peça usada na produção de semicondutores envolve uma grande quantidade de remoção de material ID, perfuração descentralizada, rosqueamento e torneamento OD em aço inoxidável de alta resistência e alto rendimento. Em um torno de dois fusos com três torres, o componente pode ser usinado completo em uma operação a uma taxa altamente competitiva.

Usado na fabricação de semicondutores, esta peça é melhor adequado ao torno tradicional. Envolve várias operações de perfuração fora do centro, remoção de material de ID pesado e vários recursos externos - tudo em uma liga de aço inoxidável difícil de usinar. Crédito da foto:Precision Plus

O outro torno – o Miyano BNX – está lá principalmente por sua eficiência. “O BNX oferece taxas de produção mais rápidas do que o ABX, ao mesmo tempo em que permite deslocamentos de quinta decimal”, diz Reader. Precision Plus máquinas componentes mais ou menos 1 décimo de milésimo de polegada no torneamento de diâmetro externo e um total de 3 décimos de milésimo em furos de diâmetro interno. Quando não precisa ser tão preciso, é capaz de usinar simultaneamente no mandril principal e secundário com a torre única, o que aumenta o rendimento de muitas peças. Ambas as plataformas são equipadas com sistemas de mandril de troca rápida da Hainbuch para melhorar o tempo de configuração e a concentricidade da peça de fuso a fuso.

Tal como acontece com muitas coisas na usinagem, tudo se resume à peça. “Em geral, quanto maior e mais complexa a peça, maior a probabilidade de ir nos tornos de cabeçote fixo”, diz Reader. “Peças cilíndricas menores com tolerâncias extremamente apertadas ou que precisam de refrigeração de alta pressão são usadas nas máquinas CNC suíças. Mas se conseguirmos fazê-lo nas máquinas CAM suíças, provavelmente será mais rápido e preciso produzir lá.”