Como reduzir a falha da ferramenta com detecção de quebra de ferramenta CNC

A quebra de ferramentas sempre foi um desafio para as operações de usinagem. Essas quebras podem ocorrer durante os ciclos regulares de usinagem devido ao desgaste da ferramenta que eventualmente resulta em falha. Eles também podem ocorrer devido a configurações inadequadas, erro humano, mau funcionamento do equipamento ou por vários outros motivos.

Quando as ferramentas quebram, os custos se acumulam. O tempo de inatividade significa menos peças de primeira qualidade e possíveis entregas perdidas. Também aumenta os custos de mão de obra e materiais de sucata e mão de obra adicional para peças retrabalháveis.

No entanto, nos últimos anos houve um crescimento em sistemas de monitoramento de ferramentas precisos e confiáveis ​​que operam em conjunto com o monitoramento de produção para prolongar a vida útil das ferramentas ou prever suas falhas.

Este artigo definirá a quebra de ferramenta, discutirá tecnologias comuns de detecção de quebra de ferramenta e abordará maneiras de evitar uma quebra dispendiosa.

O que é detecção de quebra de ferramenta CNC?

Há uma grande variedade de ferramentas usadas na usinagem CNC. A detecção de quebra de ferramenta consiste em tecnologias de sistema de controle onde a quebra de uma ferramenta sinaliza o operador da quebra.

Quando esses alarmes acontecem, o ciclo de usinagem pode parar, permitindo que os operadores substituam a ferramenta e evitem danos à máquina. Dependendo do tipo de quebra, a detecção da ferramenta pode ajudar a recuperar uma peça antes que ela se torne sucata.

Tipos de tecnologias de quebra de ferramentas

A detecção de quebra de ferramenta oferece muitos benefícios, incluindo:

• Melhor precisão
• Redução de sucata e retrabalho
• Custos mais baixos
• Maior eficiência
• Manuseio reduzido do operador

Existem várias tecnologias ativas usadas na usinagem CNC que permitem que os fabricantes obtenham esses benefícios. O tipo de sistema usado para detecção de quebra de ferramentas pode consistir em uma ou mais das seguintes tecnologias.

Eles geralmente estão vinculados a sistemas de monitoramento de produção e, idealmente, a plataformas IIoT que podem analisar dados de ferramentas na nuvem para prever melhor as interrupções no futuro. Uma inovação na área de tecnologias sem contato é o uso de dados de alta frequência que ajudam a diagnosticar, prever e evitar falhas. Essa tecnologia não possui sensores e usa dados instantâneos em tempo real extraídos a uma taxa extremamente alta para construir modelos precisos de detecção de falhas de ferramentas.

Tecnologias com fio

Os sistemas de detecção de ruptura com fio são diretos. O hardware usado para detectar quebras está fisicamente conectado aos principais componentes da máquina onde podem ocorrer quebras. Eles geralmente são mais baratos do que outras tecnologias porque os dispositivos de comunicação não precisam ser incorporados ao hardware.

Os sistemas com fio são uma boa opção para detecção de quebra de ferramenta em equipamentos onde o movimento necessário para trabalhar a peça é direto. No entanto, a qualidade da análise, a velocidade do alarme e a velocidade de resposta quando ocorrerem interrupções farão a diferença. Os sistemas com fio são tão bons quanto a velocidade da resposta, a qualidade da análise e a percepção gerada.

Um benefício da tecnologia com fio é que ela pode ser vinculada diretamente a uma solução de monitoramento de ferramentas em toda a fábrica. Isso melhora muito a qualidade da análise de quebra de ferramenta, permitindo que estratégias preditivas e prescritivas sejam implantadas para melhor vida útil da ferramenta e menos quebra.

Tecnologias sem fio

As tecnologias sem fio são tão precisas quanto as tecnologias com fio. Uma consideração é o alcance do hardware sem fio para o controlador ou o ponto de acesso para a plataforma que monitora a produção e envia alertas. A maioria das lojas são organizadas onde o alcance não é um problema.

Na detecção de quebra sem fio, os sistemas geralmente são Bluetooth ou baseados em RF tradicional. À medida que a tecnologia sem fio avança, a mudança para dispositivos habilitados para Bluetooth, especialmente o Bluetooth de baixa energia, está começando a substituir a RF. As tecnologias sem fio podem se comunicar diretamente com soluções de software de monitoramento de ferramentas. Isso automatiza o monitoramento do desgaste e quebra da ferramenta e identifica não apenas quando as ferramentas quebram, mas também quando elas se aproximam do ponto de falha.

Tecnologias de contato

As tecnologias de detecção de contato usam uma sonda, almofada ou outra peça final para determinar se uma ferramenta está quebrada. As sondas podem ser fixas ou móveis, dependendo do tipo de máquina. As ferramentas entrarão em contato com as sondas para determinar se a ferramenta está quebrada. A detecção de quebra de contato pode ser usada com sistemas com e sem fio.

Assim como as tecnologias com fio, as tecnologias de contato são uma maneira física de detectar a quebra da ferramenta. Mas esses dispositivos de contato podem ser carregados no software de monitoramento de ferramentas em sistemas com e sem fio para tornar a detecção de quebra de ferramenta em tempo real. Isso significa que a parada do equipamento na detecção imediata pode ser automatizada para evitar danos à máquina e economizar material da lixeira.

Tecnologias sem contato

A tecnologia de detecção de quebra sem contato mais comum é um laser. Os lasers são ideais para detectar quebras de rotação de alta velocidade de ferramentas. Eles também são muito úteis em ferramentas que exigem monitoramento térmico que pode deformar ou quebrar a ferramenta sob excesso de calor. Os lasers só são capazes de medir em duas dimensões. Para três dimensões, eles são combinados com tecnologia de contato para capturar dados de terceira dimensão.

Outra tecnologia de detecção de quebra sem contato é o uso de câmeras. As câmeras são melhores para ferramentas pequenas em comparação com os lasers. O feixe geralmente é mais largo do que a ferramenta em ferramentas pequenas, e as câmeras podem detectar quebras com imagens de alta resolução de fresamento de ferramentas pequenas.

Mantenha as quebras de ferramenta no mínimo

As quebras de ferramentas podem ser minimizadas por meio de práticas recomendadas e atenção aos detalhes. Isso ajuda a minimizar o custo do ferramental e a operação geral de produção. As melhores práticas incluem:

• Mantenha um controle rígido do número médio de montagens de ferramentas e documentos manipulados, para que sejam configurados corretamente para cada execução.
• Auditoria os tempos de configuração para procurar as causas-raiz de execuções problemáticas que podem ser reduzidas com ajustes de configuração.
• Inclua a qualidade da ferramenta nos esforços de melhoria. O material certo para as ferramentas dependerá do tipo de trabalho que a oficina está executando; material de ferramenta de corte de qualidade inferior pode aumentar os custos.
• Use um software de monitoramento de produção. Sistemas avançados como os oferecidos pela MachineMetrics permitem que você mergulhe profundamente na causa da quebra para desenvolver estratégias preditivas aprimoradas para mitigar a quebra.

Erros comuns na quebra de ferramentas de corte

Erros podem levar à quebra da ferramenta. Aqui estão exemplos de erros comuns que levam à quebra da ferramenta.

1. Suporte de ferramenta ou conjunto de ferramenta errado – Escolher a combinação certa de ferramentas é crucial. Essa combinação inclui o porta-ferramentas, o comprimento e o perfil da ferramenta corretos.
2. Ferramenta errada – Escolher a ferramenta certa para o material pode ser a diferença entre uma ferramenta quebrada e uma peça correta. Muitas vezes, as ferramentas não combinam com o material usado.
3. Velocidade Errada – Na estrada, a velocidade mata. Mas no CNC, o erro geralmente é uma velocidade muito baixa para o corte.
4. Caminho de ferramenta errado – esse erro básico de programação não leva em conta recursos complexos em um caminho de ferramenta.

A usinagem BC se transforma em MachineMetrics para monitoramento de ferramentas preditivas

Quando a BC Machining procurou ajuda para lidar com quebras contínuas de ferramentas e altas taxas de refugo, eles contrataram a MachineMetrics para uma solução. A BC Machining atende às indústrias médica, de defesa, transporte e ferramentas elétricas, onde a precisão é fundamental.

A BC Machining estava enfrentando quebra excessiva de ferramentas em suas máquinas CNC suíças, criando refugo tanto no ponto de quebra quanto no fim da vida útil da ferramenta, quando as peças podem variar fora das especificações.

Usando a solução MachineMetrics de capturar dados de alta frequência e analisá-los por meio de algoritmos avançados, a BC conseguiu identificar quebras de ferramentas para evitar peças de sucata.

A queda nas peças perdidas, classificação e incerteza se traduziu em quase 100% de detecção de falhas e uma economia anual de US$ 72.000 por máquina.

Leia o estudo de caso completo com BC Machining.

A MachineMetrics oferece um sistema de monitoramento para avaliação de ferramentas que coleta dados diretamente da fonte – a própria máquina CNC. Por meio de algoritmos personalizados projetados para monitorar o uso de torque, as entradas podem ser inseridas no sistema como eventos de séries temporais ou modelos de aprendizado de máquina para prever com precisão a falha da ferramenta.

O adaptador de dados de alta frequência da MachineMetrics pode detectar os problemas e analisar os dados na borda para automatizar soluções e alertar a equipe sobre problemas antes que a falha ocorra, evitando desperdícios dispendiosos e tempo de inatividade. Com diagnósticos avançados da máquina, as ferramentas são otimizadas e incorporadas a um sistema de manutenção preditivo agressivo e totalmente automatizado. Para ver como o MachineMetrics pode ser implantado para ajudá-lo a lidar com as necessidades de integridade de sua ferramenta, marque uma demonstração com nossa equipe hoje.