Levando CNC Multis a um novo nível

Uma visita à EMO deve estar no topo da lista de qualquer pessoa para ver o que há de mais recente em tecnologia de usinagem. É uma grande feira de manufatura, realizada pela última vez em setembro de 2017 em Hannover, Alemanha. Para máquinas de produção multifusos, o Hall 17, dedicado às máquinas-ferramentas multifusos, era imperdível para todos os entusiastas da tecnologia de usinagem de produção, incluindo jornalistas de todo o mundo.

Tirei tempo suficiente para explorar este enorme salão e parei no estande da Schütte, onde peças rotativas torneadas complexas estavam sendo produzidas por corte a seco na mais recente adição da empresa ao seu portfólio de máquinas, a AC10-36 multi. A nova máquina oferece oito fusos para maior produtividade para peças de até 40 mm de diâmetro. Me chamou a atenção, não pela alta complexidade, mas pela velocidade com que estava produzindo peças. Em três segundos, a peça completa, incluindo as operações de usinagem frontal e traseira, saiu da máquina, finalizada e pronta para ser enviada ao cliente.

Oito fusos tornam isso possível. O AC10-36 da Schütte oferece oito fusos e até dois contrafusos para retrotrabalho. “Para usinagem traseira, que pode ser um gargalo na produção se forem necessárias várias operações para finalizar a peça com o contrafuso, o AC10-36 oferece dois contrafusos que podem trabalhar simultaneamente em duas peças, explica o gerente de marketing da Schütte, Wilfried Rupp . “Se a decisão for executar o backworking duplo, temos a solução. Existem oito posições de deslizamento transversal disponíveis, cada uma com a possibilidade de ter várias ferramentas. Duas das oito corrediças transversais podem ser usinadas para trabalhar nas posições do fuso principal ou nos contrafusos para dar retrocesso simultâneo. Quando as operações de trabalho frontal são concluídas, ambos os contrafusos pegam uma peça cada das posições sete e oito e duas peças são concluídas simultaneamente.

E esse é o segredo por trás do tempo de ciclo de 3 segundos para a peça que está sendo demonstrada no estande da empresa. Após várias operações de usinagem nos fusos principais, incluindo torneamento de diâmetros interno e externo, torneamento de perfil, ranhura e furação, a peça é transferida para os contrafusos para operações de usinagem traseira.

Alta tecnologia encontra o design tradicional

Embora a tecnologia de oito fusos não seja novidade – a Schütte oferece oito fusos em suas máquinas multifusos das séries G e PC há muitos anos. A máquina ACX, que já está disponível globalmente, é o resultado do desenvolvimento contínuo dos tornos automáticos Generation SCX CNC de seis fusos e multifusos da empresa, lançados em 2006. Para saber mais, visitei a sede da Schütte em Colônia, Alemanha, para experimente a máquina em produção em primeira mão.

Fundada em 1880, a empresa familiar produz tornos automáticos multifusos desde 1937. Em 1940, o primeiro multifuso automático com uma corrediça longitudinal controlada de forma independente - um princípio que mais tarde se tornará conhecido como "Schütte Design" - é construído. O Schütte Design inclui um arranjo dividido das unidades de usinagem para usinagem longitudinal e transversal em dois suportes de máquina, explica nosso anfitrião, Sr. Rupp. O fuso e o cabeçote de acionamento são montados em uma base de máquina de fundição mineral resistente à torção e vibração e conectados por uma viga de suporte longitudinal robusta. Isso cria uma estrutura de circuito fechado que garante uma distribuição de força ideal e um alto grau de rigidez. Este design proporciona à máquina um alto nível de estabilidade, o que se reflete também em uma alta capacidade de remoção de material.

Outra característica dos multifusos automáticos da Schütte é o 'Schütte-Block.' “Isso dá aos nossos carros longitudinais um alto grau de precisão e longevidade e torna possíveis operações de perfuração sofisticadas”. Muitas vezes, clientes não muito familiarizados com nossas máquinas, por exemplo, as da China, perguntam por que a empresa escolheu esse design específico. A resposta é que é um design tradicional e comprovado que dá às máquinas Schütte precisão inigualável e é altamente valorizado pelos clientes, diz Rupp.

Com o passar do tempo, a produção industrial refletiu a necessidade de peças mais complexas em lotes menores, ciclos de vida mais curtos e um ambiente altamente competitivo. Estas necessidades levaram a empresa a desenvolver a série SCX de máquinas multifusos CNC de seis fusos. Nas máquinas da série SCX, tudo o que não está diretamente relacionado à produção da peça foi retirado da área de usinagem. Nenhum refrigerante, linhas de lubrificação ou cabos estão dentro da zona de trabalho para coletar cavacos. Além disso, as corrediças transversais e longitudinais são equipadas com unidades de ferramentas padrão, cada uma com a capacidade de conter várias ferramentas. Essas unidades intercambiáveis ​​podem incluir unidades para torneamento, furação, fresamento, fresamento de engrenagens, torneamento esférico e poligonal ou quase qualquer outra necessidade acionada ou estacionária.

Por que levou 10 anos para lançar no mercado uma variante de oito fusos da bem-sucedida série SCX de torno multifuso automático CNC da empresa? O Sr. Rupp explica da seguinte forma:“Uma máquina de oito fusos é muito mais complexa do que uma máquina de seis fusos. Você tem que programar e controlar até 85 eixos, o que só é possível usando uma NCU tripla na série Siemens 840D Solution Line. Ao mesmo tempo, você precisa oferecer a mesma interface de operação fácil de usar com a qual nossos clientes estão acostumados.”

A configuração, operação e programação das máquinas CNC ACX são realizadas com a ajuda da interface de usuário SICS desenvolvida pela Schütte. Está perfeitamente ajustado à gama de funções do multifuso automático ACX. O SICS fornece aos operadores as respectivas entradas e menus operacionais predefinidos para suas tarefas. A coordenação e distribuição dos dados para os sistemas e canais de controle individuais são executados em segundo plano e não são visíveis para o usuário.

O material geralmente é fornecido à máquina ACX na forma de material de barra com um diâmetro de até 42 mm. Como alternativa ao barstock, é possível um fornecimento automatizado de blanks ou peças semimanufaturadas por meio de dispositivos de alimentação individuais. As peças acabadas saem da máquina de acordo com as necessidades do cliente por meio de uma calha, esteira de descarga ou são depositadas de maneira orientada em paletes. As estações de limpeza e medição podem ser configuradas de acordo com os respectivos requisitos da peça de trabalho e integradas no sistema de manuseio de peças acabadas.

A vantagem dos oito eixos

As máquinas ACX são projetadas para usinagem completa—as partes frontal e traseira da peça de trabalho são concluídas em um único ciclo. De importância decisiva é o possível trabalho simultâneo de oito fusos principais e até dois contrafusos, explica o Sr. Rupp. Todos os fusos são equipados com acionamentos diretos refrigerados a líquido – mantendo o crescimento térmico no suporte do fuso ao mínimo – que permitem velocidades de fuso livremente selecionáveis ​​independentemente umas das outras. Com um binário de 85 Nm, apresentam uma dinâmica e tracção particularmente elevadas.

A máquina pode ser operada como uma máquina de oito fusos para peças complicadas que exigem usinagem extensa, ou como uma máquina dupla de quatro fusos, onde na verdade funciona como duas máquinas trabalhando juntas uma com a outra simultaneamente em uma única plataforma. A cada segundo, uma estação de ferramentas sempre tem acesso simultâneo às mesmas ferramentas. Como resultado da usinagem dupla de quatro fusos, duas peças acabadas são produzidas pela máquina por rotação do tambor. Na usinagem dupla traseira, existem oito posições de fuso disponíveis para usinagem frontal da peça e duas posições de fuso para usinagem traseira, e todas funcionam simultaneamente.

Maiores aumentos de produtividade podem ser alcançados com corrediças adicionais disponíveis opcionalmente nas posições sete e oito na posição parcial. “Esse recurso permite que o usuário implemente uma operação adicional de usinagem na parte traseira, bem como a pré-separação simultânea de uma peça de trabalho de acompanhamento durante a usinagem da peça de trabalho na parte traseira”, diz Rupp.

Unidades de usinagem

A construção básica do AC10-36 segue o conceito clássico do automático controlado por came, onde oito fusos indexam em um tambor de fuso feito de precisão que é travado com grande repetibilidade por um robusto acoplamento Hirth. Os carros transversais para usinagem OD permitem usinagem nos eixos X, Z e Y nas posições de um a oito. A corrediça do eixo X move-se radialmente para a linha central do fuso em guias lineares. O movimento do eixo Z usa um design de haste hidrostática que viaja paralelamente à linha central do fuso e passa pelo transportador do eixo X a 90 graus. Ambos os eixos são acionados eletromecanicamente. Usando interpolação, eles permitem o movimento do contorno X-Z em todas as oito estações.

As torres de ferramentas modulares de deslizamento transversal podem trazer uma ou mais ferramentas para o corte em qualquer uma das oito estações, potencialmente multiplicando o número de ferramentas que podem ser usadas em qualquer estação. Essa flexibilidade permite que várias operações sejam executadas em uma única estação ou oferece a opção de ter ferramentas redundantes para operação autônoma.

Toda e qualquer corrediça transversal também pode fornecer capacidade de usinagem do eixo Y. Além de seu movimento linear, o eixo Z pode ser disposto para girar. Este movimento permite que uma segunda ou terceira ferramenta ou mais ferramentas sejam posicionadas na peça de trabalho. Também permite fresamento do eixo Y por interpolação entre o eixo linear X e o eixo rotativo C.

O acoplamento Hirth é usado para aceitar torres de configuração variada que transportam ferramentas de corte usadas para uma determinada estação. Assim como na série SCX, as torres padrão ACX incluem dispositivos para furação (descentralizada), furação profunda, rosqueamento, furação angular, furação cruzada, fresamento de contorno, fresamento de engrenagens e torneamento de várias arestas, torneamento esférico e poligonal (cruz) bem como corrediças cruzadas (trabalho final) para ferramentas acionadas e estacionárias. Essencialmente importante:todas as unidades podem ser usadas independentemente umas das outras em todas as posições do fuso.

A conexão padrão permite que qualquer torre seja posicionada em qualquer corrediça transversal. Este design modular é adequado para ferramentas estacionárias e acionadas. Para ferramentas acionadas, um motor integral é montado no eixo Z e gera 8.500 rpm. As linhas de refrigeração também são direcionadas através do quill, mantendo a zona de trabalho limpa. Através da ferramenta refrigerante está disponível até 100 bar.

As torres deslizantes transversais e longitudinais usam porta-ferramentas de corte HSK ou Capto para fixação sólida e troca rápida. Interfaces de ferramentas de corte padrão e precisas incentivam o uso de presets de ferramentas off-line para acelerar as trocas de ferramentas na máquina.

Área de usinagem de acesso gratuito

Para acomodar a troca, qualquer coisa que não estivesse diretamente relacionada à usinagem de peças foi eliminada da área de trabalho da máquina. A área de corte fechada não contém componentes de acionamento ou guias, linhas de lubrificação ou refrigeração ou fiação. É uma zona de trabalho limpa que facilita melhor o acesso para troca rápida de ferramentas e permite uma boa remoção de cavacos. A zona de trabalho aberta e limpa também dá ao usuário liberdade para adicionar ou remover várias configurações de usinagem.

“Em caso de acúmulo de cavacos, não há obstruções na área de remoção de material devido a corrediças, acessórios de acionamento, cabos ou linhas”, explica o Sr. Rupp. “O risco de danos ou destruição de cabos ou mangueiras por meio de chips quentes ou durante a configuração da máquina não existe mais. Ninhos de batatas fritas também são coisa do passado. Isso melhora claramente a confiabilidade e a disponibilidade dos acessórios e reduz significativamente os tempos improdutivos necessários para remover cavacos e ninhos de cavacos. Para muitas lojas, isso é inestimável porque a operação automática confiável só pode ser alcançada se o problema de descarga de cavacos for resolvido. E tudo isso sabendo que materiais de difícil usinagem são cada vez mais utilizados. Este não é apenas um verdadeiro desafio em relação à capacidade da máquina, mas também em relação aos cavacos, que geralmente são longos e, portanto, difíceis de descarregar. A disposição dos sistemas de acionamento e guia fora da área de usinagem também evita efetivamente a contaminação desses elementos críticos e, assim, elimina o perigo de desgaste prematuro.”

A série ACX da Schütte está disponível para distribuição mundial. Seu projeto de oito eixos atende às necessidades de produção flexível, de menor volume e maior mix, cada vez mais encontradas em oficinas metalúrgicas. Além disso, o oito fusos também atende às necessidades de produção de alto volume usando seus recursos adicionais de usinagem para peças complexas.