O Papel Crítico da Inspeção na Máquina na Usinagem de Precisão

Para controle de qualidade de peças usinadas CNC, a maioria das oficinas usa uma Máquina de Medição por Coordenadas (CMM). Uma CMM verifica se a geometria e dimensões de uma peça acabada correspondem ao design original, garantindo que o cliente não receba peças defeituosas. Ela identifica até os erros mais marginais e permite que o operador retrabalhe uma peça defeituosa.

Para um dono de oficina, no entanto, a CMM está longe de ser uma solução perfeita. Embora esse tipo de inspeção forneça segurança para o cliente, não garante um alto nível de produtividade para o operador. Por quê? Porque identificar erros após a usinagem significa que você já está atrasado demais para recuperar custos. Quando uma peça precisa ser retrabalhada porque a CMM retorna um resultado negativo, o valor dessa peça diminui pela metade. O dobro do tempo esperado é gasto nela, bem como o dobro do material.

Uma solução alternativa é a inspeção na máquina com um sistema de sondagem de ferramenta de máquina. Sistemas de sondagem de ferramenta de máquina são dispositivos de medição instalados na própria máquina CNC, usados para configurar peças e medir dimensões durante e imediatamente após o processo de usinagem.

Este artigo explica como usamos inspeção na máquina em nossa oficina CNC, e por que oficinas de máquinas CNC devem seguir o exemplo.

1. Aliviar o gargalo da CMM

Restringir o controle de qualidade a uma CMM tem desvantagens significativas e os problemas podem escalar além de simplesmente dobrar o tempo de mão de obra e custos de material. Em uma oficina movimentada, qualquer máquina CNC provavelmente será designada para uma nova configuração assim que um conjunto de peças for removido da mesa de trabalho. Se a CMM rejeitar algumas peças mais tarde, o operador terá que esperar uma máquina ficar disponível — ou pior, interromper outro trabalho — e então configurar a máquina novamente. Peças rejeitadas podem retardar a produção, produzindo um efeito dominó que atrasa muitos trabalhos.

Além disso, a dependência de uma CMM pode resultar em longas filas, já que todos os trabalhos na oficina requerem inspeção da mesma máquina ou grupo de máquinas. Incorporar a inspeção nas próprias máquinas CNC pode aliviar o gargalo da CMM, porque a carga de inspeção pode ser distribuída por vários sistemas ou, em alguns casos, tratada inteiramente pela máquina CNC.

2. Melhorar a eficiência

Usar uma CMM geralmente é necessário para controle de qualidade, especialmente durante usinagem de precisão, porque verifica se as peças atendem às especificações geométricas e dimensionais. Mas a inspeção na máquina não precisa substituir a CMM; em vez disso, pode funcionar sozinha ou em conjunto com a CMM para tornar a inspeção — e todo o ciclo do produto — mais eficiente.

Um sistema de sondagem de ferramenta de máquina, montado no fuso ou torre da máquina, fornece inúmeros benefícios a uma oficina. O sistema pode ser usado para identificar e configurar peças — um processo que pode levar 10 minutos manualmente, mas apenas segundos com uma sonda — e pode medir características durante o ciclo de usinagem e imediatamente após, quando as peças ainda estão na mesa de trabalho.

Configuração rápida das peças

Um sistema de sondagem também pode realizar tarefas como monitorar a condição da superfície da peça e iniciar correção automática de offset. Além disso, muitas rotinas de sondagem não interrompem o processo de usinagem, então a inspeção pode ser realizada sem interrupção.

Sondas são úteis porque detectam erros significativos precocemente, o que imediatamente reduz desperdício e, se uma CMM estiver sendo usada depois, reduz as chances de a CMM rejeitar uma peça. Se uma CMM estiver sendo usada, sondas também permitem que a equipe de controle de qualidade reduza sua taxa de amostragem. Por exemplo, eles podem inspecionar uma em 50 peças na CMM em vez de uma em 20, sabendo que a maioria dos erros possíveis teria sido detectada e corrigida pela sonda na máquina. Introduzir inspeção na máquina pode, portanto, reduzir o tempo total de inspeção enquanto alivia o gargalo da CMM, permitindo que peças sejam enviadas mais rápido e aumentando a produtividade da oficina.

Inspeção em processo para peças usinadas

3. Aumentar a precisão para pós-usinagem

A inspeção na máquina pode ser benéfica em praticamente todas as situações de usinagem CNC, reduzindo drasticamente as chances de ter que descartar peças com falhas. No entanto, sistemas de sonda são especialmente valiosos ao usinar características em peças fundidas ou forjadas.

Usinar peças a partir de um bloco de metal extrudado é uma coisa, mas usinar em peças forjadas ou fundidas é bem outra. Esses processos metalúrgicos tendem a produzir variações menores entre unidades, então é crucial que a máquina CNC possa calibrar adequadamente com cada peça ligeiramente diferente. Um sistema de sonda na máquina ajuda a máquina a fazer exatamente isso.

O sistema de inspeção na máquina garante precisão ao usinar como processo secundário, mesmo quando há discrepâncias geométricas entre as peças. É especialmente útil para peças feitas com fundição sob pressão e fundição por investimento.

4. Aumentar a precisão para moldes

A inspeção na máquina é um ativo particularmente valioso na produção de moldes para injeção e outros processos de moldagem. Sondas aumentam a precisão ao usinar núcleos e cavidades, levando a melhores moldagens e uma dependência reduzida de pós-processamento de peças plásticas, onde imperfeições causadas por moldes de baixa qualidade devem ser corrigidas.

A fabricação de moldes pode se beneficiar de uma sonda na máquina de várias maneiras — antes, durante e após a usinagem CNC de componentes do molde. Antes da usinagem, uma sonda pode localizar a peça, além de determinar orientação e rotação da peça. Durante a usinagem, ela pode realinhar automaticamente a ferramenta de corte e atualizar offsets em reação a mudanças de temperatura. E antes da peça sair da máquina CNC, a sonda pode realizar tarefas específicas de moldes, como verificar e verificar a condição do eletrodo. Cada uma dessas funções aumenta a precisão da produção de moldes e consequentemente a qualidade das moldagens.

O uso de inspeção na máquina pode, portanto, melhorar a qualidade, repetibilidade e precisão de moldes usinados, enquanto ajuda a gerenciar e combater variações causadas por mudança de temperatura que podem levar a características fora da tolerância desejada.

Inspeção em processo para cavidade de molde

Usinagem de precisão aprimorada

Para resumir, sistemas de inspeção na máquina para máquinas CNC podem ser altamente valiosos para oficinas, pois fornecem os seguintes benefícios:

• Captura de erros precocemente
• Feedback imediato
• Correção automática de offset
• Redução do acúmulo de inspeção
• Alívio do gargalo da CMM
• Redução da taxa de amostragem da CMM
• Redução do tempo total de inspeção
• Redução de sucata
• Aumento da produtividade
• Aumento da precisão de usinagem em peças fundidas e forjadas
• Aumento da precisão de usinagem em cavidades de moldes

A 3ERP, especialista em prototipagem rápida e fabricação de baixo volume, usa sondas de ferramenta de máquina Renishaw para usinagem de precisão. Desde a adoção dessa estratégia, a produtividade aumentou, e a empresa conseguiu enviar peças mais rápido.

Embora a CMM continue sendo um elemento crítico nos procedimentos de controle de qualidade da 3ERP, as sondas na máquina aliviaram a carga na CMM enquanto praticamente igualam a máquina autônoma em termos de capacidades de inspeção. Crucialmente, a mudança beneficiou tanto a oficina quanto o cliente.