Bibliotecas de Ferramentas e Simulações em Software CAD/CAM: Redução Rápida dos Tempos de Ciclo de Produção

A Schupan & Sons Inc. é uma empresa familiar de reciclagem de metais que também fabrica produtos internamente em sua oficina de 140.000 pés quadrados em Kalamazoo, a Schupan Aluminum. Nos últimos 10 anos, a Schupan cresceu de 60 para 325 funcionários.

"Nosso negócio de manufatura de valor agregado está liderando o caminho para um negócio de distribuição, cortando grandes blocos e enviando-os, ou cortando peças para diferentes oficinas de usinagem", diz Kevin Roschek, diretor de manufatura da Schupan Aluminum. A maior parte do trabalho é usinagem CNC, e em cinco anos a oficina adicionou 27 máquinas CNC às 10 originais para acompanhar a demanda. Um dos maiores grupos de clientes da Schupan produz móveis, frequentemente móveis de escritório ou móveis externos de alta qualidade, com a Schupan criando os complexos complementos eletrônicos internos. A oficina também tem clientes nas indústrias médica, automotiva, naval e alimentícia.

Reduzindo Tempos de Ciclo com CAD/CAM

À medida que a Schupan crescia, concluiu que reduzir os tempos de ciclo era a melhor maneira de tornar a produção mais eficiente.

"Fixação, historicamente, tem sido um enorme problema para nós", diz Joseph Proxmire, engenheiro de manufatura líder da Schupan Aluminum. "Tínhamos muitas peças que certamente exigiriam três ou quatro operações, e tínhamos que projetar soluções personalizadas para fazê-las em uma única operação."

Em resposta a esse problema, a Schupan começou a usar usinagem de quatro e cinco eixos para carregar múltiplas peças e usinar múltiplos lados de uma só vez. Para garantir usinagem rápida e limpa, a oficina usa software CAD/CAM, especificamente o Mastercam. As trajetórias multiaxis do software dão à oficina controle completo sobre padrão de corte, controle do eixo da ferramenta e prevenção de colisão.

Proxmire foi uma voz crucial na decisão da Schupan sobre qual software usar para expandir suas capacidades. Ele confia no Mastercam devido à experiência passada e diz: "Ele está sendo constantemente atualizado, e os desenvolvedores estão sempre avançando o software. Outros softwares CAM que usamos antes não têm dados suficientes para se manterem atualizados."

Resolvendo Trajetórias de Ferramenta Complexas

Um dos projetos mais desafiadores da Schupan foi produzir vários revestimentos complexos de alumínio diferentes. Estes são componentes internos de móveis para um avião e, inicialmente, apresentavam geometrias assustadoras.

"Precisávamos de recursos avançados de cinco eixos para bolsões profundos, fixação de ferramentas pequenas e uso de porta-ferramentas estendidos", diz Proxmire. "Acabamos com acabamentos muito bons por causa dessas trajetórias. Usamos as trajetórias Multiaxis Flow e Multiaxis Curve para usinar características que teriam sido muito mais difíceis com usinagem de três ou quatro eixos."

Os recursos de cinco eixos do Mastercam permitiram que a Schupan completasse o posicionamento complexo da ferramenta em uma fração do tempo que a oficina precisaria sem ele. Durante o projeto, a Schupan entrou em contato com seu revendedor certificado Mastercam, Axsys CAD/CAM Solutions Inc., para ajuda com pós-processamento. Em vez de apenas orientar a equipe da Schupan no pós-processador, o representante de conta Mike Stevens desenvolveu todo o código para eles. Entre o suporte da Axsys e as funções multiaxis avançadas, os funcionários da Schupan descobriram que o estresse e a dificuldade em torno do projeto do revestimento foram praticamente eliminados.

Proxmire e seus programadores ligam para a Axsys sempre que têm dúvidas ou precisam de ajuda para solucionar problemas ou otimizar seu processo de usinagem, com Stevens fornecendo informações por telefone ou pessoalmente. A Axsys também oferece treinamento contínuo para usuários locais do Mastercam e frequentemente entra em contato com empresas como a Schupan para explicar os recursos mais recentes do software.

Utilizando Bibliotecas e Simulações

Um desses recursos é o Tool Manager (Gerenciador de Ferramentas) do software. Com ele, os usuários podem importar bibliotecas de ferramentas de fabricantes como Sandvik Coromant, otimizar as trajetórias para cada ferramenta e depois extrapolar as informações.

"A capacidade de criar uma trajetória de corte e transferi-la para múltiplas localizações é enorme", diz Proxmire. "Uso isso para programar uma peça e depois transformá-la na linha para 10 peças diferentes. Este software é muito bom nisso no que diz respeito a planos de aproximação e afastamento e ajuste fino da trajetória da ferramenta para torná-la o mais rápida possível. Temos bibliotecas antigas de ferramentas e porta-ferramentas para todos os nossos porta-ferramentas de encolhimento (shrink fit) e CAT 40. Isso facilita muito a simulação."

Quando Proxmire simula suas peças, ele usa as funções Verify e Backplot dentro do software. Verify e Backplot exibem na tela todas as porções do processo de usinagem, que os usuários podem gravar se necessário. Essas funções detectam colisões e erros antes que o material bruto toque na máquina, permitindo que os operadores trabalhem nos projetos mais rápido e com maior confiança.

Melhorias Dinâmicas

Após simular cada peça para verificar problemas, o foco de Proxmire volta a ser a redução dos tempos de ciclo. A tecnologia Dynamic Motion do Mastercam é um programa dentro do software que monitora continuamente o material durante a usinagem e altera o movimento da ferramenta em resposta. Essa acomodação para o movimento do material significa que os operadores podem rodar as máquinas em suas taxas mais altas sem colocar em risco o material ou as ferramentas de corte.

"A ferramenta dura muito mais tempo agora, especialmente quando usinamos materiais mais duros como aço para ferramentas", diz Proxmire. "Descobrimos que o Dynamic Milling nos dá melhor vida útil da ferramenta e definitivamente taxas de remoção de metal mais altas." Ele estima que, ao usinar aço, o Dynamic tornou os tempos de ciclo até três vezes mais curtos.