Revólver de Extremidade Reduz Tempo de Ciclo para Produção de Eixos de Precisão

Procedimento padrão para trabalho de eixos na oficina Grand Haven Steel Products (Grand Haven, Michigan) era historicamente torneamento brando, enviar as peças para têmpera, e então retificar para a tolerância final. As aplicações de torneamento não eram terrivelmente exigentes, pois a oficina tipicamente só precisava manter ±0,002 polegada em qualquer de seus oito tornos CNC, e deixar a precisão para as retificadoras. Havia uma grande oportunidade de aumentar a eficiência, no entanto, se pudessem torneiar duro algumas das peças. Então, em 1997, a empresa comprou um torno CNC Conquest T-51 (barra de 2 polegadas, capacidade de mandril de 10 polegadas) da Hardinge Inc. (Elmira, Nova York) principalmente para esta tarefa. Segundo o gerente de engenharia de manufatura George Stahl, em um dos primeiros trabalhos a oficina conseguiu realizar uma operação crítica de canaletamento em um eixo de 40 Rc bem dentro da tolerância requerida de 0,0003 polegada.

Dentro de um ano a oficina viu a necessidade de aumentar ainda mais a produtividade, e comprou uma segunda Hardinge, uma Conquest T-42 (barra de 1 5/8 polegadas, capacidade de mandril de 8 polegadas). Diferente da primeira máquina, a T-42 foi equipada com um "Ram Turret", que é um revólver secundário de seis estações usado para realizar operações de extremidade no centro. A grande vantagem desta configuração de máquina é que permite operações ID e OD serem realizadas concomitantemente com, por exemplo, o revólver primário usado para torneamento enquanto o segundo revólver é usado para furação ou rosqueamento.

A vantagem mais óbvia de operações ID/OD concomitantes é que elas podem reduzir substancialmente os tempos de ciclo. Em um caso, por exemplo, a peça era um eixo com flange integral que requer torneamento OD mais um furo que requeria furação, rosqueamento e chanfro. Quando todas essas operações tinham que ser feitas sequencialmente, o tempo total de ciclo para o lado do furo era 70 segundos. Quando a peça foi movida para a T-42, no entanto, e operações ID e OD puderam ser realizadas concomitantemente, o tempo de ciclo foi reduzido para apenas 46 segundos. Isso aumentou a produção média de 26 peças por hora anteriores para as atuais 48 peças por hora.

Mas é a combinação de uma estrutura de máquina rígida o suficiente para lidar com torneamento duro e ter mais flexibilidade para lidar com operações ID/OD, bem como fixação eficiente, que proporciona à Grand Haven as capacidades de processo para realmente aumentar a produtividade. No caso da peça mencionada acima, um diâmetro crítico em um canale é monitorado com controle estatístico de processo. Com limite superior de controle de -0,00015 polegada do nominal e limite inferior de controle de -0,00045 polegada — para uma largura de banda total de 0,0003 polegada — a característica permanece bem dentro do controle. Essa precisão permitiu que a Grand Haven eliminasse uma operação subsequente de retificação e assim reduzissem substancialmente o custo de fabricar a peça.

A fixação tem muito a ver com esta capacidade. Como muitas oficinas, o primeiro pensamento da Grand Haven é segurar todas menos peças muito pequenas em um mandril de três garras. Mas existem outras opções, descobriu, que podem proporcionar melhores resultados em algumas circunstâncias. Por exemplo, um dos primeiros trabalhos rodados na T-42 requeria manter uma tolerância de diâmetro de ±0,0003 polegada, runout máximo de 0,0005 polegada da frente para trás e acabamento de 32 rms em diâmetros-chave em aço inoxidável série 400 endurecido.

Alcançar estas características consistentemente provou ser difícil no início. Exame revelou que as peças não estavam sendo estabilizadas consistentemente no mandril de três garras. Por recomendação da Hardinge, um colete dead-length 16c foi substituído pelo mandril de garras. Isso permitiu usinagem muito mais próxima da face do fuso, o que melhorou tanto runout quanto acabamento superficial. Além disso, o colete também permitiu que a peça fosse rodada em rpm mais alta para usinagem mais eficiente. Finalmente, o sistema dead-length permitiu que o comprimento da peça fosse controlado muito mais precisamente.