Maximizando Eficiência com Máquinas Multitarefa

Argumentavelmente, equipamento que pode realizar tanto fresamento quanto torneamento é mais valioso para oficinas que usinam peças grandes do que para aquelas produzindo peças menores. Oficinas usando máquinas multitarefa para produzir peças de tamanho convencional realizam os benefícios habituais de menos setups, precisão feature-to-feature melhorada e WIP reduzido. No entanto, ter uma máquina completar a maioria se não todas as operações para peças realmente grandes também mitiga as tarefas mais assustadoras envolvidas em rodar peças massivas através de múltiplas máquinas.

A Magna Machine, localizada em Cincinnati, Ohio, está bem ciente desses desafios. A oficina começou em 1947 como instalação de reparo e manutenção para equipamentos industriais. Ainda realiza esse trabalho 66 anos e uma nova instalação de 11.600 m² depois. Mas à medida que a Magna Machine evoluiu, criou nicho no processamento de peças pesando até 90 toneladas para indústrias como plásticos, mineração, energia, aço, químico e máquinas-ferramenta. Essa vasta experiência em usinagem de grande escala levou a oficina a reconhecer o valor de máquinas multitarefa, percebendo que seu potencial de produção é maximizado com peças enormes.

Elliot Adams, vice-presidente de vendas e desenvolvimento de negócios da Magna Machine, nota várias razões pelas quais multitarefa é particularmente valiosa para o tipo de trabalho que esta oficina de serviços realiza. A mais notável é a redução no manuseio de peças volumosas no chão de fábrica que não precisam mais ser transferidas para múltiplas máquinas. Setups são frequentemente mais fáceis também, porque peças podem ser orientadas de forma que a gravidade seja mais amiga que inimiga. (Isso também significa que fixação é mais robusta para suportar cortes mais pesados.) Finalmente, prazos de entrega aos clientes podem ser muito encurtados. Setups para forjados, fundidos e soldados grandes podem levar um turno inteiro ou mais comparado a apenas algumas horas para peças mais convencionais.

É por isso que o presidente Scott Kramer está investindo significativamente em equipamentos multitarefa. Mas como Kramer aponta, a empresa irmã da Magna Machine, a importadora de máquinas-ferramenta United Precision Services (UPS), certamente ajudou a facilitar a mudança para multitarefa.

Levando ao lançamento da UPS em 1999, a Magna Machine tornou-se boa cliente da Union, construtora alemã de mandriladoras horizontais e centros de usinagem. Eventualmente, a oficina permitiu que a Union trouxesse potenciais compradores de máquinas à instalação para ver como o equipamento performava em ambiente real de oficina de serviços. O chão de fábrica da Magna Machine efetivamente serviu como centro de tecnologia dos EUA da Union. Portanto, a oficina estabeleceu a UPS como importadora e provedora de serviços e peças de máquinas Union para o mercado norte-americano. A UPS expandiu desde então, adicionando linhas dos construtores espanhóis Bost, Ibarmia e Machine Tool Engineering (MTE). Kramer diz que o relacionamento próximo que a Magna Machine estabeleceu com estes construtores permitiu à oficina integrar eficazmente a gama de plataformas multitarefa que atualmente usa para sua vantagem.

Multitarefa na "Super Baía"

A Magna Machine mudou para sua localização atual em Forest Park, subúrbio norte de Cincinnati, em 1985. Desde então, expandiu sua instalação várias vezes para abrigar máquinas adicionais de grande escala. A adição mais recente é a informalmente chamada "super baía", construída propositalmente para abrigar algumas máquinas multitarefa muito grandes. Concluída em janeiro de 2012, esta baía possui dois guindastes de 40 toneladas que fornecem 72.500 kg de capacidade de elevação combinados com um spreader. Também tem porta de 6×6 metros que a oficina já considera alargar para melhor acomodar peças maiores como o componente de mineração de 7 metros de diâmetro mostrado à esquerda.

Atualmente existem três diferentes plataformas multitarefa nesta baía: uma mandriladora horizontal com mesa rotativa, um centro de torneamento vertical com movimento de mesa no eixo Y, e um torno/fresadora horizontal com cabeçote eixo B. Cada uma oferece vantagens particulares dependendo da aplicação, e ter variedade de opções de equipamento é valioso porque o trabalho que flui pela oficina muda o tempo todo. Além disso, dá à Magna Machine a opção de rodar algumas peças em mais de um tipo de máquina.

A maior máquina multitarefa da oficina é sua mandriladora horizontal Union PCR 160, instalada sobre fundação preenchida com 460 m³ de concreto. O envelope de trabalho XYZ da máquina mede 15.000 por 6.000 por 1.500 mm com guias hidrostáticas em cada um destes eixos. Além disso, fornece curso do fuso no eixo W de 700 mm. A máquina de 80 hp é modelo de chão, significando que a coluna se move durante operações de fresamento, não a peça. Múltiplos cabeçotes substituíveis automaticamente estão disponíveis para acomodar gama de operações, incluindo torneamento.

Operações de torneamento, faceamento e mandrilamento são possíveis com adição de mesa rotativa Bost HT-120 instalada em uma extremidade do curso do eixo X da máquina. Esta configuração destaca a vantagem do relacionamento próximo da oficina com seus fornecedores de máquinas-ferramenta através da UPS. Customização atípica de máquina é possível combinando tecnologia das diferentes marcas que a UPS representa.

A mesa rotativa tem capacidade de carga de 113.000 kg e pode realizar operações de torneamento em velocidades de até 20 rpm. Uma fixação especial que a Magna Machine desenvolveu para a mesa de 4.000 × 4.000 mm permite que a máquina torne diâmetros de até 8.000 mm. A peça de mineração de 7 metros de diâmetro mencionada antes é excelente candidata para produção nesta máquina. Não apenas a fixação desta peça plana na mesa rotativa permite operações de torneamento, fresamento, furação e mandrilamento em um setup, mas esta orientação da peça também é muito mais segura do que erguê-la verticalmente contra joelhos na fresadora (embora isso ainda seja uma opção). Usando a mesa rotativa, esta peça pode ser usinada com tolerância de redondeza OD de 0,025 mm, cilindricidade de ±0,05 mm e acabamento superficial de 0,8 Ra mícrons. Além disso, múltiplos furos para buchas podem ser usinados com precisão ao redor da circunferência concêntricos ao OD dentro de 0,05 mm, o que seria desafiador ao realizar trabalho de torneamento e mandrilamento em torno e fresadora separados.

Plataforma de Torneamento Vertical

O centro de torneamento vertical multitarefa da Magna Machine é um Bost VTL 60 CY. Esta máquina tem mesa rotativa de 102 kW e pode torneiar peças de até 3.600 mm de altura com diâmetros até 6.100 mm. A mesa oferece até 104 rpm para operações de torneamento. Como a Union PCR 160, a máquina tem cabeçotes intercambiáveis automaticamente para permitir operações de torneamento e fresamento superior e lateral. É opção mais eficaz para peças que normalmente seriam torneadas em torno vertical e depois fresadas em mandriladora horizontal.

Um recurso distintivo desta máquina é seu deslocamento da mesa no eixo Y, incomum para a maioria dos tornos verticais com ferramentas motorizadas. Tornos verticais convencionais com ferramentas motorizadas podem realizar operações de fresamento no topo das peças via rotação da mesa. No entanto, o eixo Y da máquina Bost usado em conjunto com cabeçote de fresamento lateral também permite operações de fresamento, incluindo contorneamento, ao longo dos lados das peças. O deslocamento do eixo Y dá à máquina envelope X-Y de 6 × 4 metros para tal trabalho.

Plataforma de Torneamento Horizontal

A terceira e mais nova máquina multitarefa da Magna Machine é seu torno/fresadora horizontal Bost T4F. O T4F pode realizar operações de torneamento, fresamento e mandrilamento para peças grandes, oferecendo balanço de 80" e distância de 354" entre centros. Possui cabeçote eixo B de 50 hp que pode ser posicionado em posições infinitas através de ±90 graus de rotação. Este cabeçote é servido por trocador automático de ferramentas de 60 posições.

O T4F foi originalmente projetado para torneiar e fresar virabrequins de material sólido. Sincronizando o movimento linear do cabeçote eixo B em X com o eixo C do fuso principal, uma ferramenta de fresamento pode seguir a rotação excêntrica do pino do virabrequim sobre a linha central do fuso. Tolerância de diâmetro de ±0,0127 mm nos pinos é possível. A Magna Machine comumente produz virabrequins, mas também viu potencial nesta máquina para produzir outras peças, como tubos e mandris expansíveis.

Embora o cabeçote eixo B possa ser usado para trabalho de torneamento, torneamento bruto é comumente realizado usando a "guilhotina" da máquina com interface de ferramenta Capto C6. Esta lâmina alta e robusta é projetada para suportar forças de corte descendentes durante torneamento, permitindo que a máquina faça cortes mais pesados para maximizar taxas de remoção de material.

Craig Lewis é o programador principal para esta e as outras máquinas multitarefa na super baía. Embora seja essencialmente um cara de "fresamento" com 20 anos de experiência anterior em oficina de ferramentas e matrizes, Lewis diz que a curva de aprendizado para o T4F não foi íngreme. Em alguns aspectos, a máquina age mais como uma fresadora de cinco eixos que como centro de torneamento, nota. Ajudou, porém, que a Bost enviou um de seus programadores à oficina após a instalação da máquina para fornecer quatro meses de treinamento. Além disso, a Sandvik, fabricante principal de ferramentas para esta máquina, também veio no local para oferecer aulas de treinamento torneamento/fresamento.

Para acelerar setups, um probe de toque Renishaw RMP 60 é usado para localizar diâmetros, faces, etc. Lewis estima que setups podem ser realizados 50% mais rápido usando o probe, especialmente para trabalhos complexos. Em alguns casos, o probe é usado para inspeção em processo, embora a oficina use principalmente um laser tracker Faro Vantage para medir peças grandes no chão de fábrica.

Nova Chegada

A próxima máquina multitarefa a ser instalada na super baía será um torno/fresadora vertical 5 eixos Ibarmia THC-1600. Esta máquina oferece balanço de 98" e pode realizar fresamento de cinco eixos em área de trabalho de 1.500 × 2.000 mm. É capaz de trocar automaticamente ferramentas de fresamento e torneamento e tem recurso especial de "bloqueio" em seu cabeçote para permitir operações de torneamento pesado. Embora o mercado europeu conheça esta plataforma de máquina multitarefa, esta é a primeira do tipo da Ibarmia instalada nos Estados Unidos. Dará à Magna Machine mais uma opção de produção enquanto a oficina continua abraçando equipamentos multitarefa de grande escala, tornando-se mais responsiva e valiosa para seus clientes.