Simplificação do Design de Peças e Componentes Aumenta Eficiência e Valor

A Milltronics Manufacturing Company, uma construtora de máquinas-ferramenta CNC (controles numéricos computadorizados) localizada em Waconia, Minnesota, é uma grande fabricante e comerciante de centros de usinagem, fresadoras de ferramentaria e fresadoras tipo ponte, e tornos de ferramentaria de alta qualidade e custo efetivo, vendidos tanto nos Estados Unidos quanto no exterior.

Durante sua história de quase 25 anos, a Milltronics mudou sua filosofia de marketing várias vezes para sobreviver em um negócio muito competitivo. Originalmente, fabricavam e comercializavam sistemas CNC (um computador programado com informações dimensionais que comanda os movimentos de fresadoras) para construtores de máquinas-ferramenta nacionais. À medida que mais e mais importações entravam no mercado, fabricantes dos EUA desistiram, convencidos de que não podiam mais competir.

Com um número decrescente de construtores nacionais, a Milltronics começou a vender produtos turnkey, instalando seus próprios CNCs em máquinas importadas. Sanções governamentais adicionais quase esgotaram sua fonte de máquinas, bem como a fonte de ferro para os poucos clientes que lhes restavam. Nesse ponto, sua única escolha restante era construir as máquinas eles mesmos. Era um caminho que muitos haviam tentado antes e falhado. A diferença foi como eles fizeram. A Milltronics credita grande parte de seu sucesso a manter o número de peças em suas máquinas ao mínimo e projetar componentes que resolvem várias necessidades.

Eles nomearam sua nova linha de produtos "Partner", que define a atitude geral da empresa. A Milltronics desenvolveu "parcerias" com seus funcionários, fornecedores e clientes. Essa estratégia, por sua vez, influenciou a capacidade técnica, preços competitivos e redefinição de um segmento inteiro de máquinas-ferramenta.

Foi através dessa parceria empresa/fornecedor que a Milltronics resolveu um problema de engenharia preocupante que ameaçava a qualidade e o futuro design de uma de suas linhas de produtos mais populares — os centros de usinagem CNC. A empresa estava instalando servomotores DC de escova nas máquinas que não podiam oferecer a superioridade técnica e de desempenho dos servomotores AC.

Quando o construtor de máquinas-ferramenta decidiu instalar motores sem escova na série de centros de usinagem VM17, Robert Page, um engenheiro elétrico responsável por servodrives e motores, tornou-se parte integral desta mudança de engenharia. "Determinamos no início deste projeto que o mercado exigia sistemas sem escova", diz o Sr. Page, "principalmente por causa de sua velocidade e confiabilidade." Havia alguns motores DC de escova rápidos no mercado mas, comparados à tecnologia sem escova mais nova, eram considerados antiquados. "Em geral", observa o Sr. Page, "motores sem escova são mais rápidos e a necessidade de trocar escovas ou se preocupar com limites de comutação é eliminada."

A empresa experimentou várias combinações de servodrives e motores de vários fabricantes durante um período de 18 meses. Em alguns casos, testaram produtos do mesmo fabricante; em outros, misturaram e combinaram. "Nossos resultados não foram tão bons", afirma o Sr. Page. "Ainda estávamos tendo problemas e continuamos a pesquisar opções mais fáceis de usar e mais confiáveis."

A empresa começou a analisar o Sistema Servo Sigma da Yaskawa Electric (Northbrook, Illinois), uma combinação compacta de alto desempenho de servomotores sem escova combinados com amplificadores totalmente digitais flexíveis. A família de produtos Sigma proporcionava maior torque por inércia, maior torque por comprimento e maior torque por dólar do que outros sistemas analisados.

Peter Gennuso, gerente regional de vendas, Grupo de Vendas de Máquinas-Ferramenta da Yaskawa, arranjou a entrega de servomotores sem escova, drives e cabos para a Milltronics para instalação em um centro de usinagem programado para envio à feira IMTS em setembro de 1996. "Fiquei muito impressionado com a velocidade e desempenho geral deste modelo protótipo", afirma o Sr. Page. "Gerou tremendo interesse dos clientes na feira que estavam se tornando mais astutos na época em relação à tecnologia e desempenho de motores AC digitais sem escova."

Os representantes técnicos da Yaskawa também foram muito prestativos. "Sempre que pedíamos ajuda, eles apareciam imediatamente aqui para trabalhar com nossa gente. Sei que um técnico passou dois dias em nossas instalações para garantir que os drives estavam totalmente combinados apropriadamente", disse o Sr. Page. "O suporte sempre foi muito bom — uma das coisas que gostamos desde o início. Eles se esforçaram para nos fornecer diferentes modelos de servos Sigma da Yaskawa para testes em nossas unidades protótipo, e não hesitaram em retirar aqueles que não escolhemos. A Yaskawa nos deu as ferramentas que precisávamos para fazer a descoberta inicial e colocar as coisas em movimento. A curva de aprendizado foi rápida por causa de seu esforço de engenharia e do conhecimento técnico que forneceram na fábrica."

"Nossos testes de engenharia usando os servomotores e drives sem escova mostraram excelentes resultados", adicionou o Sr. Page. "Eles funcionaram exatamente da mesma forma toda vez que são ligados — de uma máquina para a próxima. Tornou minha vida muito mais fácil porque agora não preciso ajustar finamente os servomotores e drives. Eles são absolutamente uniformes e sempre funcionam."

Recentemente, a Milltronics tem feito testes muito mais rigorosos para garantir que suas máquinas são precisas. Um dos mais rigorosos é o teste de bola de barra Renishaw. A máquina é programada para cortar um círculo que é medido para circularidade para ver o quão perto está de ser teoricamente perfeito. Esta é uma operação difícil para motores de máquinas-ferramenta impulsionarem e controlarem. É abrangente, pois mede todos os aspectos da máquina. Segundo o Sr. Page, os servomotores sem escova estão entregando círculos redondos e suaves — toda vez.

Configuração do sistema, ajuste de parâmetros, auto-ajuste, monitoramento de desempenho e solução de problemas são facilitados com o SVMON, o pacote de software do Sistema Sigma. "É muito fácil de usar", observou o Sr. Page. "O SVMON permite que você conecte um cabo RS-232 na frente do drive, e baixe os parâmetros em cerca de 15 segundos. Um arquivo de parâmetros é mantido para cada eixo dessas máquinas, então apenas ligamos os drives, baixamos os parâmetros, e eles estão prontos para ir."

Tim Rashleger, diretor de operações, pensou no início da fase de testes que os motores e drives sem escova Sigma Servo e, concomitantemente, o nível de tecnologia mais alto que proporciona, seria muito caro — que ia custar demais, e a curva de aprendizado poderia ser longa demais para colocar o produto em funcionamento. Mas acabou sendo justamente o contrário. "O custo de adotar os motores Yaskawa Sigma Servo foi na verdade menor que o esforço anterior", disse ele. "Acho que se enquadra em quatro categorias. Primeiro, a curva para colocar o produto em velocidade e pronto para ir foi muito rápida. Segundo, o preço foi melhor do que pensávamos. Quando o preço foi considerado em nossos números de volume, foi fácil justificar. Terceiro, tecnicamente no chão de fábrica, os motores e drives Sigma Servo montam mais rápido e testam mais rápido. Solução de problemas é mínima porque eles funcionam. E quarto, quando saem para o campo não temos custos de substituição e serviço e, consequentemente, clientes insatisfeitos. Então, acontece que o custo geral de usar os Servos Sigma da Yaskawa é favorável contra o que poderia ser tecnologia mais baixa.

A linha de produtos da Milltronics é dividida em centros de usinagem e máquinas de ferramentaria. Dois terços do negócio vêm da linha de centros de usinagem e um terço é gerado pelos produtos de ferramentaria. Existem seis modelos de centros de usinagem Milltronics, variando de 25 por 16 polegadas a 100 por 30 polegadas de cursos de mesa, e até 20 hp para usinagem pesada. Todos estes, com exceção de um modelo de entrada, são fabricados com motores e drives Sigma Servo. "Do ponto de vista de fabricação, tem sido muito produtivo para nós construir vários modelos com os mesmos servomotores", diz o Sr. Rashleger. "Anteriormente, tínhamos que comprar vários tamanhos diferentes de DCs em quantidades maiores para obter preços melhores, e então carregar um grande estoque. Por causa do valor da Yaskawa na faixa de 40 e 50 polegadas, somos capazes de cobrir vários modelos de máquinas com um produto servo."

As travessas rápidas da máquina VM16 com servodrives DC é de 400 polegadas por minuto (ipm). A maioria dos outros centros de usinagem na linha de produtos que usam Yaskawa são substancialmente mais altos — cerca de 800 ipm sendo típico. "Quando você vende uma máquina com 400 ipm versus uma máquina que apresenta 800 ipm, essa é a diferença que os servos AC da Yaskawa fazem comparados aos DCs de escova", explica o Sr. Rashleger. "Não estamos realmente forçando nenhuma tecnologia além do razoável, e a confiabilidade de ambas as tecnologias, francamente, é muito boa. No entanto, um cliente que precisa de produção de uma máquina, ou está fazendo usinagem de cantos em alta velocidade, vai olhar favoravelmente para o recurso de 800 ipm.

"Além disso, a taxa de avanço em cantos ao realmente cortar metal é expandida nos servos AC digitais. Isso seria muito exigente para os DCs. Por outro lado, os servos AC, por causa de sua inércia mais baixa e altíssimo desempenho, se destacam em projetos que requerem processamento de alta velocidade e usinagem tridimensional.

"Temos servos Sigma da Yaskawa no campo agora há mais de seis meses, então há um número significativo em uso", observa o Sr. Rashleger, "e nunca tive um único relatório de um estar subdimensionado. O que quer que publiquem, a especificação tende a ser muito conservadora. Às vezes, havia dúvidas anteriormente sobre o empuxo da máquina quando DCs do mesmo tamanho eram usados, mas isso não tem sido uma consideração com servos e drives Sigma sem escova. E isso é significativo.

"A confiabilidade destes produtos tem sido excepcional — acima de qualquer um que já usamos em termos de uso. Nosso departamento de serviço relatou zero falhas no campo nos primeiros seis meses de remessas, o que, francamente, é fenomenal.

"Percebemos que alguns de nossos concorrentes começaram a fabricar alguns de seus próprios servos", disse o Sr. Rashleger. "Analisamos esta opção, e simplesmente não faz sentido. Aprender esta tecnologia — dominá-la e maximizá-la — simplesmente não é uma especialidade que sentimos que devemos gastar nossos recursos. Os produtos são muito competitivos. A Yaskawa é muito mais versada em produzir este produto tecnicamente correto do que qualquer empresa privada de máquinas-ferramenta poderia. Em nosso ponto de vista, não é viável projetar e fabricar isso nós mesmos, e continuaremos a terceirizar esta parte da máquina-ferramenta. Para fazer o coração de nossos centros de usinagem o melhor possível, selecionamos servos Yaskawa.

"Já determinamos que a mudança para servos Sigma sem escova foi uma decisão muito boa para a empresa", afirmou o Sr. Rashleger. "Estamos muito animados com o que fez por nós. Apenas desejamos ter feito a mudança seis meses antes, porque estamos pagando preços por outras decisões. O fato de 100% de nosso uso de drives AC digitais ser Yaskawa realmente afirma a confiança que temos no produto e no relacionamento comercial."

Máquinas de ferramentaria são incrivelmente competitivas, então cada dólar conta nesta linha de produtos. Os requisitos nestas máquinas tipicamente estão no reino da tecnologia DC.

"A Milltronics fabrica seus próprios sistemas CNC, então os avanços técnicos nos produtos Yaskawa são realmente apreciados", diz o Sr. Rashleger. A Milltronics recentemente introduziu um controle Centurion de alta velocidade com tecnologia de ponta, incluindo recursos como gráficos 3D coloridos e contorneamento de alta velocidade. Mas ainda não funcionaria em seu desempenho máximo a menos que fosse combinado com um servo com a mesma tecnologia atualizada. Incorporar as duas tecnologias deu à Milltronics uma vantagem líder em desempenho. Centros de usinagem com este nível de desempenho tipicamente custam o dobro.

"O que é emocionante sobre nossa empresa é que há manufatura real sendo feita", disse o Sr. Rashleger. "Estamos provando que a tecnologia existe na América para uma empresa blue chip fabricar com sucesso produtos de qualidade, orientados a valor e comercializá-los mundialmente. Acreditamos que a base de manufatura é a coisa mais emocionante acontecendo."