Aumente a eficiência da produção:5 principais vantagens dos centros de máquinas CNC

Na produção industrial, a eficiência é fundamental. Qualquer oportunidade de reduzir o tempo de produção recebe atenção imediata.

As máquinas CNC são uma ferramenta importante para automatizar a produção de peças mecânicas para aumentar o rendimento e manter uma qualidade consistente. Os centros de máquinas CNC desempenham um papel crítico na eficiência de uma oficina mecânica.

Este artigo explica cinco grandes vantagens dos centros de usinagem CNC e compartilha alguns insights experientes de um líder em usinagem CNC.

1. Desempenho

Velocidade. Muito do que impulsiona a eficiência é a velocidade. Altas velocidades reduzem as tarefas de tempo de ciclo da máquina CNC. Um exemplo é mover o fuso para casa para trocar as ferramentas e, em seguida, posicionar a ferramenta de corte precisamente onde ela precisa estar antes do corte.

Quão rápidas são as máquinas CNC? A alimentação máxima e as taxas rápidas podem exceder 2.300 polegadas por minuto (ipm), o que é mais rápido que três pés por segundo.

Dependendo de vários fatores (material da peça, ferramenta, caminho, profundidade de corte), os avanços de corte podem exceder 300 ipm, uma estimativa para fresamento frontal de alumínio. Além disso, todas as funções são executadas – incluindo a máquina que localiza repetidamente todos os recursos – em uma fração de milímetro.

Precisão. Quando uma peça precisa atingir metas de tolerância rígidas, a usinagem de precisão costuma ser a resposta. As máquinas CNC, devido ao seu design e construção, podem cortar com precisão de 0,001". Isso é literalmente dividir os cabelos. Além disso, como mencionado, é realizado em velocidades incríveis.

Repetibilidade. Rodando a partir de um programa de computador que controla o processo de usinagem com consistência e precisão, uma máquina CNC repete todas as etapas de maneira confiável. No que diz respeito às operações diárias, os problemas de repetibilidade envolvem mais frequentemente a rigidez da peça e da fixação do trabalho ou o desgaste das ferramentas, e não normalmente o desempenho da máquina.

2. Flexibilidade

Programável. O funcionamento básico da usinagem CNC é claro:a máquina é programada para processar a peça utilizando diferentes ferramentas. Os engenheiros costumam usar uma ferramenta de software visual 3D de design e fabricação assistida por computador (CAD/CAM) que gera código G, que é executado na máquina CNC. Os programas são baixados e enviados de volta para uma máquina CNC remotamente por engenheiros ou pela equipe de produção.

Adaptável por configuração. Configuração é o processo de troca de uma máquina CNC para executar uma nova peça. Os acessórios, que prendem as peças na máquina para processamento, são projetados para cada peça e são intercambiáveis. Também intercambiáveis, as ferramentas de corte são selecionadas para produzir cada peça de maneira ideal. Assim, no início de um novo trabalho, ferramentas, acessórios e programas são trocados, tornando as máquinas CNC flexíveis para produzir diferentes peças. A flexibilidade adicional é alcançada por ter múltiplas máquinas do mesmo tipo, com qualquer uma delas tendo a capacidade de operar uma determinada peça.

Tipos e tamanhos. As máquinas CNC vêm em diferentes tipos – um torno gira a peça com um cortador fixo (ótimo para peças cilíndricas) enquanto uma fresadora gira uma ferramenta para corte. Embora as máquinas CNC e os paletes (onde fica o acessório) sejam pequenos ou grandes, eles são muito semelhantes quando se trata de programação e operações. Normalmente existe uma máquina mais adequada para peças que variam de pequenas a grandes.

3. Automação

Trocadores Automáticos. Uma máquina CNC troca ferramentas usando um trocador automático de ferramentas (ATC). Com o programa controlando ferramentas e processos, a máquina inicia os recursos de corte com uma fresa de facear e, ao finalizar esta ferramenta, muda automaticamente para outra ferramenta, semelhante a uma furadeira manual.

Muitas máquinas CNC incluem dois paletes que são trocados com um trocador automático de paletes (APC). Um palete fica acessível ao operador (para carga, descarga, processamento, etc.) enquanto o outro fica na área de corte. Isto melhora a utilização do fuso, pois a máquina corta enquanto o operador processa, descarrega e carrega peças.

Dispositivos Hidráulicos. Os sistemas hidráulicos são frequentemente incorporados para fixar, soltar e apoiar a peça. As peças são fixadas — exatamente na mesma sequência e com a mesma pressão — apertando um botão. Esses acessórios melhoram a repetibilidade, a consistência e a eficiência de carregamento... tudo muito necessário na usinagem de produção.

Recursos de tempo de atividade. Os resíduos de material (geralmente na forma de cavacos e aparas) são removidos automaticamente por uma esteira e o refrigerante é separado para reutilização. A máquina CNC também rastreia o desgaste e o uso da ferramenta, com o monitor da ferramenta alertando o operador CNC quando uma ferramenta deve ser substituída. O tempo de atividade aumenta ao ficar atento aos problemas e atingir a vida útil esperada da ferramenta.

Padronizando configurações. O processo de configuração do CNC pode ser formalizado para gerar trocas manuais consistentes. Uma lista de verificação de configuração define cada etapa, abrangendo equipamentos, programas, ferramentas e o primeiro artigo. Embora não seja “automatizado”, a formalização do processo manual garante consistência.

4. Adaptabilidade

Capacidade da ferramenta. A capacidade padrão de ferramentas normalmente é de 20 a 60 ferramentas, dependendo do tipo de máquina CNC, mas pode ser de 100, 200 ou mais se a peça for complexa. Uma grande matriz de ferramentas (mais de 240 ferramentas) também é usada ao executar múltiplas peças com recursos variados, o que elimina a necessidade de troca de ferramentas.

Automação de paletes. Um sistema de pool de paletes move paletes para dentro e para fora de uma máquina CNC, permitindo a execução de múltiplas peças/paletes e eliminando a repetição de configuração manual. Cada peça pode ser configurada manualmente uma vez e depois alterada de forma autônoma.

Fusos Diferentes. Existem fusos de alto torque que são benéficos para cortar ferro e materiais duros e fusos de alta velocidade que fornecem taxas máximas de remoção de material e melhores acabamentos superficiais. Adequar o fuso à necessidade é fundamental para maximizar a eficiência.

Sensores de quebra de ferramentas. Para manter o controle de qualidade e evitar defeitos de produção despercebidos, sensores tocam a ferramenta para medir e verificar o comprimento. Muito curto? A ferramenta provavelmente está quebrada. Devido à sua capacidade de detectar falhas de ferramentas, esses sensores podem ser padrão em centros de máquinas CNC horizontais.

Refrigerante de alta pressão. Usado em máquinas para operar determinadas ferramentas, o refrigerante de alta pressão ajuda a criar cortes consistentes, removendo cavacos ou resíduos de uma peça.

Pórticos e Robôs. Para automatizar ainda mais o processamento de peças, equipamentos adicionais podem ser adicionados a uma máquina CNC. Pórticos e robôs podem ter interface para levantar, carregar, descarregar e processar outras peças, incluindo peças móveis de acessórios CNC de e para suportes ou transportadores.

Sondagem. Usados na configuração e também durante a produção da peça para verificar a peça, os apalpadores também ajudam o programa de corte a ser compensado em relação à medição do apalpador. Por exemplo, se as tolerâncias de usinagem forem difíceis de controlar apenas a partir de uma fixação de trabalho, uma característica de fundição poderá ser encontrada precisamente por apalpamento.

5. Base de fornecimento

Legado e Evolução. As máquinas CNC são conhecidas por sua confiabilidade, funcionando por duas décadas ou mais sem grandes problemas. A tecnologia atual está impulsionando a inovação, com os fornecedores introduzindo regularmente novos recursos de máquinas e adicionando mais monitoramento de máquinas e diagnósticos remotos.

Competição de Mercado. Em um mercado altamente competitivo, os fabricantes de máquinas CNC pressionam uns aos outros para continuar melhorando e adicionando recursos, ao mesmo tempo que mantêm os custos baixos.

Parcerias de Fabricação. As oficinas mecânicas CNC geralmente desenvolvem parcerias fortes com fornecedores, que conhecem as principais necessidades e modelos de negócios das oficinas. Quando surgem demandas de automação ou personalização de máquinas, os fornecedores geralmente estão prontos para oferecer soluções, ajudando as lojas a crescer para melhor atender às necessidades dos clientes.

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Sobre o autor

Matt lidera a equipe de recursos humanos e marketing da SMC. Ele trabalhou para a Stecker Machine em projetos que abrangem fabricação CNC, robótica, inbound marketing e liderança. Ele gosta de aplicar sua formação em engenharia a qualquer desafio de negócios.