Revolucionando a Manufatura: Tecnologia de Usinagem de Precisão Impulsiona Produtividade

O torno multi-fuso Index MS32-6 apresenta a nova plataforma de carro de ferramentas da empresa que usa interface W-serration e sistema de fixação rápida para permitir trocas rápidas.

Minha coluna "Chasing Threads" aqui expõe o raciocínio para este artigo. Em resumo, embora a International Manufacturing Technology Show (IMTS) física não esteja acontecendo este mês, fornecedores de software e equipamentos estiveram se preparando para revelar novas ofertas nesta época que podem ajudar oficinas como a sua a se tornarem operações mais eficientes e eficazes.

Por isso, entrei em contato com vários fornecedores de nossa indústria de usinagem de precisão que apoiam a mostra para ouvir sobre tendências que identificaram e como sua nova tecnologia é projetada para atender aos desafios que essas tendências apresentam. Duas tendências que emergiram mais claramente após minhas discussões com muitos deles foram: automação é mais que robótica, e equipamentos de usinagem de produção de alto volume estão se tornando mais flexíveis. Nessas linhas, o que segue são trechos introduzindo tecnologia que pode permitir oficinas se destacarem ao configurar seus negócios para melhor atender às necessidades dos clientes.

Automação de Chão de Fábrica Vem em Várias Formas

Quando alguns ouvem a palavra "automação" no contexto de seu papel em ambiente de oficina, um robô vem imediatamente à mente. Certamente, robôs de atendimento de máquinas estão se tornando mais prevalentes nas oficinas. E o valor de tal produção automatizada tem sido particularmente evidente conforme oficinas enfrentam desafios de recursos humanos como resultado da COVID-19. Não surpreendentemente, fabricantes de máquinas-ferramenta estão sendo cada vez mais questionados sobre opções de automação disponíveis com seus equipamentos.

Isso inclui a Marubeni Citizen-Cincom. Seus tornos tipo suíço Citizen podem ser equipados com ejeção a vácuo, ejeção por fio e unidades de carregamento/descarregamento de paletes para manuseio automatizado de peças. Sistemas a vácuo ejetam peças do contra-fuso para um extrator a vácuo, coletadas em bandeja externa ou carrossel. Bem adequados para aplicações médicas, sistemas de ejeção por fio são projetados para ejetar peças longas e delicadas e incluem bandeja ou mesa de coleta. Sistemas de paletização permitem coleta em processo e amostragem de componentes, enquanto unidade de bandeja de armazenamento shuttle pode ser acessada durante usinagem para descarregar componentes completados. Também é possível carregar material automaticamente no fuso da máquina.

A Marubeni Citizen-Cincom agora oferece capacidade de troca de ferramentas automatizada no eixo B para seus tornos tipo suíço L20XII ATC que acomodam 13 ferramentas.

A empresa também agora oferece capacidade de troca de ferramentas automatizada para seus tornos tipo suíço L20XII ATC com eixo B (como mostrado no vídeo abaixo). Ferramentas montam no porta-ferramentas gang e podem acomodar 13 ferramentas de usinagem frontal no eixo B (12 das quais armazenadas no ATC). As ferramentas ATC podem ser usadas em conjunto com ferramentas de torneamento existentes e ferramentas rotativas de usinagem transversal. Podem ser predefinidas offline para configurações rápidas, permitindo usinagem completa de geometrias complexas comuns a implantes médicos.

Alimentadores de barras tipo magazine são ferramentas de automação facilmente implantadas. Por exemplo, o novo Edge Patriot 880 da Edge Technologies (para diâmetros de 8 a 80 mm e disponível em versões de 6 e 12 pés) possui canais-guia de troca rápida e apoio de rolo ajustável. A empresa diz que preenche necessidade de mercado por solução robusta e acessível para barras de grande diâmetro. A versão de 6 pés beneficia usuários que querem mais funcionalidade que carregador curto convencional podendo alimentar barras de 6 pés com retração de remanescente.

Programação CAM também pode ser automatizada, e a DP Technology vem refinando seu motor de inteligência artificial (IA) para permitir isso. O objetivo é "construir inteligência" e integrar melhores práticas de programação usando banco de dados de informações que programadores experientes aperfeiçoaram ao longo do tempo.

A versão mais recente do software Esprit da DP inclui funções como Machine Swap, que aproveita o conceito de gêmeo digital onde réplica digital da totalidade de uma operação de usinagem é criada em ambiente virtual. A empresa diz que esta capacidade é boa para oficinas que têm muitos tipos de máquinas diferentes. Por exemplo, diz-se que um programa de peça criado para VMC poderia ser criado para rodar o trabalho em HMC, com o motor de IA gerando automaticamente o novo código porque conhece a cinemática do HMC. Similarmente, com a função Automatic Link, o motor de IA pode criar ligação ótima e segura de operações de corte, ajustando movimentos conforme material da peça é removido e distâncias de folga da ferramenta mudam para acelerar tempos de ciclo.

Esprit usa motor de inteligência artificial como meio para "construir inteligência" na programação CAM para gama de máquinas-ferramenta incluindo tipo suíço. Criar gêmeos digitais precisos de máquinas reais com dados de cinemática é parte chave disso também.

Mas a empresa também trabalha próximo a fabricantes e revendedores de máquinas-ferramenta para que pós-processadores possam ser desenvolvidos que não requerem edição manual de código. Diz que isso pode ser igualmente grande economia de tempo para programadores.

A Star CNC diz que com usinagem sem supervisão continuando a evoluir vem necessidade aumentada de monitoramento de processo e análise preditiva para suportar operação levemente ou totalmente sem supervisão. Seu novo software SMOOSS-i permite monitoramento remoto via coleta de dados ao vivo e status minuto a minuto de conclusão de trabalhos. Outros recursos de software ajudam a antecipar atenção requerida do operador baseada em vida da ferramenta e condição, matéria-prima disponível restante e status atual da máquina. Isso ajuda a determinar melhor quando operador é necessário em máquina particular para melhor gerenciar seu tempo e presença. Dadas as recomendações atuais de distanciamento social devido à COVID-19, isso também pode minimizar número de pessoas reunidas em qualquer área.

A série Detector da SPC Innovations possui design modular que oferece fácil calibração e configuração de vários sensores baseados em peça específica enquanto permite o sistema ser instalado em outras máquinas.

Similarmente, para estabelecer confiança em processos de usinagem sem supervisão, peças devem ser regularmente medidas para controle dimensional e ferramentas também para detectar desgaste e quebra. A SPC Innovations agora oferece seu sistema Detector de medição de peça e detecção de ferramenta quebrada em máquina. O sistema consiste em touchscreen industrial universal que pode ser usado para programar e monitorar sensores de contato eletrônicos tipo sonda com encoders configurados para presença de ferramenta/peça ou medição de peça. Medição em processo de atributos críticos da peça permite mudanças automáticas nos offsets de ferramenta para compensar desgaste. Também pode rejeitar automaticamente peças ruins devido a anomalia como carregamento incorreto.

O novo sistema acomoda até 16 sensores. A própria capacidade de manuseio de material da máquina pode mover peça a um sensor ou carro transversal pode ser criado para trazer sensor à peça para medir diâmetro, comprimento e mais. O design modular oferece fácil calibração e configuração de vários sensores baseados em peça específica e permite o sistema ser instalado em outras máquinas. Além disso, tal inspeção automática em máquina pode remover quantidade significativa de classificação e medição manual de peças, e contato físico com as peças.

Equipamentos de Produção Podem Ser Flexíveis

Máquinas de transferência são opções bem conhecidas para trabalho de usinagem de alto volume. Fabricantes como Gnutti, porém, também projetam suas máquinas com flexibilidade em mente. Por exemplo, sua máquina Piccola processa estoque em bobina em diâmetros até 13 mm. Usinar de bobina elimina necessidade de trocar para novos tamanhos de barras e permite oficinas realizar alto uso de material pois não há remanescente de barra. Mas, além disso, a máquina Piccola tem novo sistema de troca de ferramentas multi-estação que acomoda até seis ferramentas. Isso oferece versatilidade para rodar diferentes trabalhos ou ter ferramentas redundantes para trabalhos de longa duração.

A Hwacheon diz que vê interesse aumentado em soluções automatizadas para peças altamente complexas como as produzidas em sua máquina D2-5AX de cinco eixos. Este trocador automático de peças que pode ser acoplado a tal máquina está disponível em modelos de 8 ou 20 estações e acomoda peças com diâmetro máximo de 300 mm e peso de 80 kg.

Com sua plataforma de transferência rotativa MultiX, a Mikron diz que colocou ênfase em sua configurabilidade, escalabilidade e flexibilidade. Estas máquinas oferecem verdadeiras capacidades de torneamento e capacidade de ter até três ferramentas no corte em uma estação (uma máquina pode ter 4-24 estações). Todas as unidades de usinagem padrão são intercambiáveis e muito precisamente reposicionáveis. Portanto, uma máquina configurada para um trabalho pode ser reconfigurada para outro trocando unidades de usinagem. Além disso, diferentes porta-ferramentas estão disponíveis e múltiplas ferramentas podem ser montadas em cada unidade.

O conceito PortaCenter da Porta também foi desenvolvido para atender necessidades de produção high-mix, pois a empresa diz que o volume total de peças necessárias continua subindo, mas os tamanhos de lote estão encolhendo. Estas máquinas de modelo padrão têm três estações de usinagem de 4 eixos e uma estação de carregamento/descarregamento e oferecem — em uma única unidade — alternativa a múltiplos centros de usinagem horizontais (HMCs) convencionais de 4 eixos. Diz-se que reduz custos relacionados a fixação, ferramentas, mão de obra, espaço no chão, inspeção e utilidades, enquanto fornece trocas rápidas para novos trabalhos. De fato, a empresa diz que os eixos A e U adicionais do PortaCenter permitem usinar peças em uma preparação que um HMC convencional não consegue. O modelo padrão PortaCenter ISO40 oferece envelope de trabalho de 10", enquanto a empresa também oferece modelo ISO50, com envelope de 20" para acomodar peças maiores.

Alternativa quando tamanho da barra começa a exceder capacidade de tipo suíço, este Doosan Puma TT-1300SYYB com torretas gêmeas cada uma com movimento no eixo Y pode aproximar-se dos fusos principal e contra-fuso separada ou simultaneamente.

Oficinas familiarizadas com tipos suíços também têm escolhas a fazer quando trabalhos começam a empurrar ou exceder capacidade de barras daquelas máquinas. A Doosan diz que seu novo modelo Puma TT-1300SYYB oferece produtividade, precisão e flexibilidade para peças que podem ser produzidas de barras de 2 polegadas. Esta máquina tem torretas gêmeas cada uma com movimento no eixo Y que podem aproximar-se dos fusos principal e contra-fuso separada ou simultaneamente, esta última para operações como pinch turning.

Para peças menores, a Index agora oferece seu novo torno multi-fuso MS32-6 (mostrado no topo desta página), que diz abrir opção de tecnologia multi-fuso para gama mais ampla de oficinas. Esta máquina inclui a nova plataforma de carro de ferramentas da empresa que usa interface W-serration para permitir trocas rápidas com posicionamento de precisão. Além disso, novo sistema de fixação rápida torna fácil trazer ferramentas que foram configuradas offline. A Index diz que a combinação destes recursos pode cortar tempos de configuração em mais de 90%, permitindo oficinas atingir a alta produtividade que multi-fusos são conhecidos com versatilidade para rodar lotes menores.

A Tornos agora oferece seus tornos tipo suíço SwissNano de pequeno footprint em modelo de diâmetro maior de 7 mm.

A Tornos similarmente aumentou a flexibilidade de seus tornos tipo suíço SwissNano de pequeno footprint com sua versão de diâmetro maior de 7 mm. Este modelo apresenta a mesma estabilidade térmica e design cinemático de 6 eixos com contra-fuso montado em três eixos lineares do modelo original de 4 mm, mas também tem o dobro da potência do fuso (2,5 kW) para usinar materiais mais exóticos. Além disso, duas, três ou quatro ferramentas podem ser instaladas sob o contra-fuso, permitindo à máquina realizar operações em paralelo.

A Horn oferece unidade W&F Linear com sistema integrado de gerenciamento de refrigerante para tipos suíços. Esta unidade tem encanamento especialmente projetado que permite ao usuário rodar refrigerante de alta pressão aos porta-ferramentas simplesmente conectando duas linhas às portas da unidade.

Ferramentas de troca rápida também estão disponíveis para aumentar flexibilidade de máquinas-ferramenta de produção como tipos suíços para acomodar mais prontamente tamanhos de lote menores. Por exemplo, a Tsugami diz que oferece tanto porta-ferramentas acionados quanto estáticos que podem ser predefinidos fora da máquina e trocados em questão de segundos, eliminando chance de erro do operador no toque de ferramentas. Isso também pode reduzir muito necessidade de operações secundárias e incentivar uso de ferramentas redundantes e usinagem lights-out.

A Horn fez parceria com W&F Werkzeugtechnik para oferecer unidade W&F Linear com sistema integrado de gerenciamento de refrigerante para tipos suíços para configurações mais rápidas. A Horn diz que embora esta oferta de troca rápida não tenha sido a primeira no mercado, ela resolve desafios de estabilidade inerentes aos requisitos rigorosos da usinagem suíça, bem como aborda o envelope de trabalho apertado, que de outra forma poderia levar a tempo adicional para trocar ferramentas.

Segundo a empresa, trocar ferramenta em tipo suíço frequentemente significa verdadear a aresta de corte e encanar o porta-ferramenta se há refrigerante interno. Verdadear pode ser demorado e, como envolve posicionar ferramenta contra OD da peça, apertar demais o porta-ferramenta também pode lascar a aresta da ferramenta de corte. Em vez disso, o sistema W&F Linear é bloco de fixação direta personalizado para substituir bloco de ferramenta da máquina específica do usuário. O bloco tem encanamento especialmente projetado que permite ao usuário rodar refrigerante de alta pressão simplesmente conectando duas linhas às portas no bloco. O refrigerante é alimentado através do bloco e tubos de refrigerante HSK nos porta-ferramentas, que se conectam em portas de encanamento na base de cada estação de ferramenta.

As portas de encanamento também fornecem distância fixa para estabelecer posição da ferramenta de corte. As portas servem como batentes, pois o porta-ferramenta repousa contra elas mesmo quando não há refrigerante interno. Como o comprimento do porta-ferramenta é conhecido e o batente fornece posição exata, o usuário pode estabelecer posição de uma aresta de corte sem precisar verdadeá-la. Trocas de ferramenta são então questão de puxar um porta-ferramenta, trocar a pastilha e conectá-lo de volta.

Trocas de ferramentas para máquinas CNC de fresamento não são tão problemáticas pois têm trocadores automáticos (ATCs). Mas, para oficinas buscando usar fusos de alta velocidade para fornecer rpm para permitir máquina convencional realizar micro trabalho — mercado que a NSK diz estar crescendo — alguma intervenção do operador pode ser necessária.

Fixação de troca rápida está se tornando mais comum para acelerar configurações em ambientes de produção high-mix. A Hainbuch adicionou recentemente módulo de duas garras para seus sistemas para permitir fixação em peças cúbicas.

Segundo a empresa, ferramentas de pequeno diâmetro tipicamente requerem velocidades de fuso de 15.000 rpm ou mais, velocidades que máquinas convencionais frequentemente não alcançam. Um tipo de fuso de alta velocidade, que instala no próprio fuso da máquina, é modelo elétrico. A NSK diz que fusos elétricos são vantajosos pois interfaciam simplesmente com CNC da máquina e oferecem vida longa, velocidade consistente, alta precisão e boa repetibilidade. O inconveniente para fusos elétricos tradicionais é que, embora possam ser armazenados em bolso de ATC, operador deve parar máquina para desconectar sinal elétrico e linha de ar pneumático usados para resfriamento e purga antes que fuso possa ser carregado no ATC. Os modelos mais recentes da empresa são totalmente trocáveis sem necessidade de conectar ou desconectar manualmente esses elementos. Isso fornece flexibilidade para máquina de baixa rpm alcançar altas rpm necessárias para micromecânica quando necessário. Fusos elétricos da NSK alcançam 80.000 rpm.

Mais no Horizonte (Como Sempre)

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