Modernizando Fresadoras: Retrofit CNC de Ponta para Desempenho Máximo

Em 1987, a Century Tool and Gage Co. (Fenton, Michigan) comprou sua primeira fresadora vertical Heyligenstaedt equipada com o primeiro sistema CNC Fidia disponível na América do Norte. Mickey Guckian, gerente de manufatura de programação da Century Tool, estava lá. "Lembro quando compramos o primeiro controle Fidia. Foi instalado em uma fresadora vertical Heyligenstaedt de dois fusos. Eu estava operando aquela máquina na época", diz ele. "O novo controle tinha drives de disquete duplos de 8 polegadas, o que era único na época, e nos deu a capacidade de melhorar muito a taxa de avanço para as rotinas complexas de fresamento que estávamos rodando para os grandes moldes de compressão que estávamos fabricando."

A Century Tool foi fundada em 1974 e experimentou crescimento consistente na maior parte de sua história. Segundo o Vice-Presidente Kevin Cummings, isso se deve em parte à expansão da fabricação de moldes de compressão compostos para produzir sheet molding compound (SMC), reaction injection molding (RIM) e peças de uretano para vários setores da indústria de transporte. A empresa é especializada em moldes de compressão, painéis externos Classe A, e painéis de reforço para aplicações de caminhões e acabamento. Também fabrica 75 por cento dos moldes de painéis de carroceria externos. "Nos tornamos um grande construtor de moldes e ferramentas secundárias para as indústrias automotiva, caminhões pesados, aeroespacial e embarcações pessoais", diz o Sr. Cummings. Com esse crescimento veio a mudança da empresa para uma nova instalação de 125.000 pés quadrados capaz de lidar com tamanhos de bloco de máquina de 60 toneladas que são tão largos quanto 100 polegadas e tão longos quanto 300 polegadas. A planta é equipada com quatro centros de usinagem CNC de cinco eixos; sete máquinas verticais e horizontais de serviço pesado; três gundrills multi-fuso, coluna viajante; 29 estações de trabalho CAD/CAM; e uma instalação de prensa de teste com capacidades de 500, 600, 1.500 e 3.000 toneladas.

"Antes de a Fidia começar a desenvolver uma linha completa de máquinas de fresamento de cinco eixos, ela estava construindo controles CNC", diz o Sr. Guckian. "Dr. Giuseppe Morfino, CEO da Fidia, era o jovem engenheiro de controles que começou tudo, e ele tem sido a influência orientadora no design de controle de máquina CNC que desempenhou um papel significativo em tornar a Century Tool and Gage um sucesso de manufatura e produção. Todas as nossas máquinas de fresamento são programáveis CNC e usam controladores Fidia para precisão de alto nível, confiabilidade e produtividade."

Mas faz muito tempo desde 1987, e drives de disquete não servirão mais para as necessidades da Century Tool três décadas depois. É aí que o retrofit regular dos controladores Fidia entra. 

Retrofit para Produtividade

Jorge Correa, vice-presidente de vendas da Fidia na América do Norte, diz, "A Century Tool é um grande exemplo do que pode ser feito com retrofits de controle para trazer máquinas-ferramenta CNC existentes a níveis de estado da arte." Desde 1987, a Century Tool usou CK10, CK20, Compac, C2, C20, alguns dos sistemas de rastreamento da Fidia, e mais recentemente, os controles C40 da Fidia. Hoje, a empresa tem 25 CNCs Fidia, mas com upgrades contínuos de controle e a adição de novas máquinas-ferramenta CNC, o Sr. Correa diz que o número real é bem superior a 30 controles. 

Em conjunto com os controladores Fidia, a Century Tool usa o software Tebis V4.OR2 para usinagem de cinco eixos. O software Tebis V4 pode traduzir formatos de software como Catia, Iges, Parasolid, STEP e NX para criar os melhores caminhos de ferramenta. Diz-se ser o único software que pode gerar o caminho de ferramenta diretamente da superfície. "Cria uma maior quantidade de pontos de contato, produzindo uma peça mais precisa", diz o Sr. Guckian.

Em cada uma das fresadoras CNC da Century Tool, o controle Fidia fornece recursos de escalonamento automático para cada eixo para traduzir parâmetros de programa CNC para ajustar o tamanho da peça. O controle está conectado via Ethernet aos computadores de programação da empresa para transferência contínua de dados CAD. "Isso permite que a Century Tool tenha a flexibilidade de expandir as ideias de design do produto do cliente, mas também a capacidade de se comunicar em formatos de linguagem diretos", diz o Sr. Guckian. 

Retrofit para Tranquilidade

A Century Tool encontrou pela primeira vez o Fidia C40 Vision Control, com seu software anti-colisão ViMill, na International Manufacturing Technology Show (IMTS) em 2014. A empresa comprou os componentes de hardware e software em uma nova fresadora de cinco eixos Fidia GTFM.V3 logo após a feira. "O que nos impressionou imediatamente sobre o controle C40 é que ele pode lidar com programas de dados muito grandes de 50 megabytes ou mais. Algumas superfícies de molde são muito complexas e ricas em detalhes. Os controles Fidia podem lidar com os tamanhos de arquivo de dados e ainda fornecer acabamentos suaves e precisos", diz o Sr. Guckian. "Na Century Tool, também trabalhamos em moldes de compressão mais antigos que precisam ser retrabalhados com novas mudanças de engenharia, o que tipicamente envolve mais mistura de cortes de superfície. Acabamento excelente é obrigatório para estes tipos de projetos. Os controles Fidia melhoraram enormemente esta capacidade aumentando seu look-ahead de 300 para 1.000 linhas de dados de ponto, o que dá à máquina a capacidade de se preparar melhor para as formas futuras que está prestes a criar."

Por exemplo, alta velocidade de usinagem e excelente acabamento superficial são o desejo de qualquer oficina de moldes usando máquinas de fresamento de cinco eixos, e o Sr. Guckian diz que a Century Tool atinge excelente acabamento superficial por causa de sua capacidade de controlar precisamente aceleração e desaceleração. Segundo o Sr. Correa, a arquitetura multi-processador do C40 Vision Control gerencia interface de usuário, controle de eixo e caminho de ferramenta, bem como software anti-colisão ViMill em tempo real, que juntos trabalham para produzir velocidades de usinagem rápidas e acabamentos superficiais de alta qualidade. "É uma coisa ter processadores rápidos, mas você precisa de parâmetros de software de comunicação muito bons para permitir que os acionamentos e motores se comuniquem nestas taxas de avanço rápidas", diz ele. "O controle Fidia permite que a máquina seja ajustada para várias dinâmicas, como peso da peça, comprimento e largura, velocidades do fuso, rigidez—basicamente qualquer coisa necessária para alcançar um acabamento muito preciso em um período de tempo mais curto."

Segundo o Sr. Guckian, o software ViMill da Fidia no C40 Vision Control é amigável ao usuário e fácil de treinar operadores para usar. Seu recurso anti-colisão fornece condições de fresamento seguras para usinagem de moldes muito complexos projetando 1.000 linhas de código. Essa projeção previne qualquer colisão entre a ferramenta, a máquina e a peça em tempo real durante operações de fresamento e em ambos os modos de execução jog- e programa de peça. "O operador tem a capacidade de usar o volante na hora para os eixos X, Y, Z, A e C e ângulos compostos normal-ao-vetor. Não temos conhecimento de nenhum outro controle que tenha esse recurso", diz o Sr. Guckian. 

Retrofit para Precisão

Tipicamente, as fresadoras de cinco eixos Fidia GTFM são equipadas com o Head Measuring System (HMS), que reduziu drasticamente o tempo que leva para os torneiros mecânicos da Century Tool verificarem a precisão de cabeçotes e mesas rotativas basculantes. O HMS reduziu aquele tempo de um dia para menos de uma hora. "O HMS é uma alternativa de alta precisão aos comparadores tradicionais e é uma faceta muito importante da tecnologia de corte de cinco eixos. O HMS mantém o cabeçote de cinco eixos o mais preciso possível, geralmente dentro de 10 mícrons. Isso é vitamente importante quando o molde está sendo usinado sem supervisão, que geralmente é à noite", explica o Sr. Correa. Ele adiciona, "O software de medição da Fidia dentro do controle gerencia o corte do molde. O software é equipado com três dispositivos de medição de deslocamento de alta precisão e é alocado para medir erros volumétricos 3D. Processando dados de entrada em tempo real, o software pode verificar e compensar erro geométrico limitado, evitando intervenções mecânicas corretivas caras." Os usuários podem salvar as configurações desejadas e confiar que elas serão mantidas dentro de 5 mícrons. Como resultado, "a máquina rodou por oito meses sem ter que mudar parâmetros de calibração no cabeçote", relata o Sr. Guckian.

Um laser alimenta a função Rotation Tool Center Point (RTCP), que é outro recurso gerenciado pelo software de controle Fidia. O laser mede com precisão o comprimento e o diâmetro do cortador a cada troca de ferramenta, o que fornece uma configuração de altura continuamente precisa no molde de cortador para cortador. 

Arquitetura multi-processador no controle permite atualizações e fortalece o sistema através da substituição parcial ou total do PC (memória, discos rígidos, adaptadores, etc.) sem modificar outros componentes do computador. A máquina GTFM tem três unidades de processamento central. Como resultado, é possível manter o CNC constantemente atualizado com os desenvolvimentos mais recentes de hardware e software. 

Uma tal atualização, a tecnologia de controle de trajetória multi-eixos Velocity Five da Fidia, fornece um conjunto dinâmico-selecionável de parâmetros de desbaste e acabamento. Diz-se que esses parâmetros permitem que o usuário execute fresamento rápido e altamente preciso melhorando as técnicas de controle de aceleração. No momento da escrita, a Century Tool estima que a atualização Velocity Five pode reduzir o tempo de fresamento de acabamento em perfis 3D entre 15 e 20 por cento e desbaste entre 30 e 40 por cento. A qualidade da superfície usinada mostra melhoria significativa e execução mais rápida de usinagem para áreas de raios pequenos.

Com planos para adicionar esta atualização a outra máquina de fresamento de acabamento e instalar três mais CNCs C40 Vision em outras máquinas, a estratégia de melhoria contínua da Century Tool’s faz o máximo de retrofits e upgrades. 

Sobre o Editor

Cynthia Kustush

Cynthia Kustush, editora sênior da MoldMaking Technology revista, editou este artigo para impressão. Ele apareceu primeiro em moldmakingtechnology.com.