Módulos OptiPath e Force da CGTech Entregam Desempenho Sinérgico

Três anos atrás, o desenvolvedor de software Vericut CGTech conversou com os programadores Don Lahr e Mike Triplett da oficina de usinagem aeroespacial e médica Ultra Machining Company (UMC) sobre o uso do módulo de usinagem baseada em conhecimento OptiPath do Vericut. Os homens haviam instalado recentemente uma atualização que incluía uma personalização que pediram à CGTech para fazer em seu nome.

A solicitação de melhoria — Vericut SCR #16986 — simplificou alterações de taxa de avanço através de variáveis de macro acessíveis ao operador, agilizou preparações e eliminou a necessidade de envolver o escritório de programação para um simples ajuste de variável.

Lahr e Triplett ainda estão na UMC hoje, assim como Cory Mahn, funcionário de 12 anos que ingressou no departamento de programação logo após a atualização de personalização. Naquela época, houve alguma discussão sobre o módulo Force recém‑lançado da CGTech, uma ferramenta de otimização de caminho de ferramenta baseada em física, dita para reduzir tempos de ciclo em 25% ou mais, mas a UMC não tinha planos imediatos de implementação.

A UMC, uma oficina de usinagem aeroespacial e médica em Monticello, Minnesota, abriga dezenas de modernas máquinas‑ferramenta CNC. A empresa usa Vericut da CGTech há mais de 15 anos.

Esses planos mudaram em fevereiro de 2020, quando a empresa realizou seu primeiro teste com Force em um trabalho de longa duração. "Cortamos cerca de 10% do tempo de ciclo naquela peça, o que acabou economizando quase $13.000 para a empresa", diz Lahr. Os resultados foram impressionantes o suficiente para que a alta gerência concordasse em investir no software. "Não é uma economia tão grande quanto as que alcançamos desde então com Force, mas definitivamente abriu os olhos para o valor de avançar."

A peça em questão é um componente médico de aço inoxidável 304L medindo aproximadamente 2 x 3 x 0,5 pol. A maior ferramenta que a UMC usou é uma fresa de topo de metal duro de 0,75 pol, quatro flautas, a menor apenas 1/32 pol, tomando profundidades de corte axiais de 0,001 ou 0,002 pol por passada. Lahr observa que o Force proporcionou o maior benefício durante operações de desbaste e semi‑acabamento, mas acrescenta que mesmo com ferramentas muito pequenas como as descritas acima, ajudou a otimizar caminhos de ferramenta a ponto de a quebra de corte cair para zero enquanto o tempo de ciclo frequentemente melhorava. "Definitivamente há um benefício para vida da ferramenta também", acrescenta.

Atualizações no Local e Impulso à Automação

Mudanças recentes na UMC também influenciaram a decisão da empresa de começar a usar Force. A empresa ainda está em sua segunda geração de propriedade familiar, mas o número de funcionários dobrou para quase 200 pessoas. O número de máquinas‑ferramenta CNC também aumentou. Agora há algumas Okuma M460V‑5AX de cinco eixos, um par de centros de usinagem vertical Okuma de quatro eixos MB‑46VAE e três centros de usinagem Matsuura MX‑520 de cinco eixos — dois com pools de paletes de quatro estações.

Devido à escassez de mão de obra qualificada, a UMC e outras oficinas descobrem que o atendimento automatizado de máquinas torna‑se mais importante a cada ano.

"É difícil encontrar trabalhadores qualificados, então temos adicionado robôs a alguns de nossos tornos e fresadoras", diz Mahn. "Isso proporciona uma oportunidade de rodar levemente atendido ou até mesmo sem supervisão em alguns casos, mesmo que nossos tamanhos de lote sejam bastante pequenos. Também atualizamos nosso dispositivo de fixação em algumas das máquinas, e estamos fazendo pré‑ajuste de ferramentas offline."

Comparando OptiPath e Force

Até o momento, a empresa otimizou 20 números de peça diferentes com Force. Até agora, as melhorias no tempo de ciclo variaram de 3 a 28%, mas Lahr é rápido em apontar que a UMC recuperará seu investimento três ou quatro vezes no primeiro ano.

Aqueles familiarizados com otimização de caminho de ferramenta podem se perguntar: Se a UMC já usava OptiPath, por que investiria em Force? Afinal, ambos prometem tempos de ciclo mais curtos e vida de ferramenta melhorada, e ambos resolvem problemas com deflexão de corte, vibração em cantos e eventos de usinagem indesejáveis semelhantes. Isso significa que o investimento da UMC em OptiPath foi desperdiçado? De jeito nenhum, explica Gene Granata, gerente de produto do Vericut na CGTech.

"Force e OptiPath são produtos diferentes que usam abordagens diferentes de otimização, mas cada um complementa o outro", diz ele. "OptiPath, por exemplo, não faz nenhuma medição de forças de corte. Em vez disso, usa um método volumétrico de otimização ou um que mede espessura de cavaco. Force também mede espessura de cavaco, mas tem verificações e equilíbrios adicionais, incluindo monitoramento de forças de corte ou potência do fuso, e prevê deflexão da ferramenta. Em qualquer caso, a remoção de material é mantida constante ajustando a taxa de avanço e subdividindo movimentos do caminho de ferramenta conforme necessário para manter condições de usinagem consistentes, próximas do ideal, para cada ferramenta."

Ferramentas Diferentes para Situações Diferentes

No final, ambos os softwares têm seus próprios casos de uso ideais. Granata sugere usar Force em materiais duros e difíceis de usinar, onde picos leves e instantâneos de carga na ferramenta podem causar grandes problemas com cortadores e fusos de máquina. Por outro lado, recomenda OptiPath para metais macios como alumínio, aço doce e ferro fundido cinzento, onde o objetivo principal é remover material o mais rápido possível (em vez de manter carga de cavaco constante), ou para situações em que as condições de corte da ferramenta nunca se aproximam de níveis inseguros de força de corte ou potência do fuso.

Segundo Granata, muitos clientes OptiPath continuam usando suas estratégias OptiPath testadas e aprovadas quando começam a usar otimização Force, especialmente com materiais mais duros ou difíceis de usinar, e usam OptiPath ao cortar com certas ferramentas que favorecem este método de otimização. Dito isso, ele enfatiza que não há abordagem única para programação.

"Depende das estratégias que os usuários preferem", diz ele. "Se você é um usuário avançado de OptiPath, provavelmente será mais apto a adicionar otimização Force à sua licença OptiPath e invocar ambos. Você então poderá escolher, ferramenta por ferramenta, qual usar. Programadores podem até mudar estratégias durante um caminho de ferramenta para alcançar a otimização mais eficaz. Os dois são complementares na oferta das estratégias de otimização mais possíveis."

As experiências da equipe de programação da UMC parecem apoiar esta teoria. Mahn observa que o Force reduziu ainda mais o tempo de ciclo em média 5 a 6% em trabalhos que a equipe rodou anteriormente através do OptiPath. Como benefício lateral, Mahn e Lahr também descobriram que o Force reduz seu tempo total de programação. "Com Force, não precisamos ser tão exatos com a criação do caminho de ferramenta em nosso software CAM", diz Lahr. "Talvez o maior ajuste para mim tenha sido deixar o Force fazer sua coisa. Ele frequentemente sugere uma taxa de avanço que é pelo menos o dobro do que eu usaria, mas se você apenas deixa rolar, o Force faz certo."