Por que o Centro Multifuso CNC da MetalQuest Aumenta Precisão e Eficiência

Desde sua abertura em 1996, a MetalQuest focou na adoção de tecnologia multitarefa. Sua adição mais recente é este multifuso de oito fusos que atualmente roda uma família de cinco peças.

Quando Scott Harms iniciou seu negócio de usinagem por contrato MetalQuest em 1996, o presidente da empresa o configurou para ser diferente dos outros. A empresa de Hebron, Nebraska, teve como primeira máquina um torno CNC de três eixos com ferramentas motorizadas. O objetivo era tornar a multitarefa seu nicho, usinando peças completas em vez de passá-las por um torno e uma fresadora, como outras oficinas faziam na época. Hoje, todas as suas máquinas-ferramenta, exceto uma em sua sala de ferramentas, têm alguma combinação de subfuso e ferramentas motorizadas. A empresa também possui 13 robôs FANUC em sua instalação de 51.000 pés quadrados, comprando-os diretamente da FANUC e integrando-os ela mesma.

A MetalQuest foca em trabalhos de volume médio a alto para uma variedade de indústrias, usando um sistema abrangente de gerenciamento de oficina desenvolvido internamente pelo vice-presidente e COO Scott Volk, que rastreia todas as métricas operacionais. Um trabalho que ela executa desde o início dos anos 2000 é uma família de cinco peças com geometrias cilíndricas semelhantes, com características hexagonais e brunidas. A oficina originalmente rodava essas peças em três centros de torneamento de eixo Y com ferramentas motorizadas, mas esse trabalho era apenas marginalmente lucrativo usando esse equipamento. Além disso, a oficina usava anteriormente barras hexagonais (aço 12L14) para este trabalho porque as peças tinham uma característica hexagonal e havia menos material total a ser removido, em comparação com barras redondas tradicionais. No entanto, o material hexagonal tendia a ser curvado, então a oficina mudou para barras redondas. Isso estendeu ainda mais os tempos de ciclo devido ao material adicional que precisava ser usinado.

Harms não queria descartar esse trabalho, porém, porque a aplicação não era para o mercado de petróleo e gás, um mercado que ele sentia que a oficina estava muito focada. Em vez disso, fazia mais sentido encontrar uma maneira mais produtiva de usinar essa família específica de peças para permanecer mais diversificado em termos de indústrias atendidas.

Os tempos de ciclo foram reduzidos de quase dois minutos em centros de torneamento de eixo Y para 15 segundos na máquina multifuso.

A resposta veio na forma de uma máquina multifuso Index MS40-8 de oito fusos, o primeiro multifuso da oficina. "Dado nosso foco desde o primeiro dia na adoção de equipamentos, tecnologia e processos que outras oficinas não têm, esse tipo de máquina multitarefa foi o próximo passo lógico para nossa oficina", diz Harms.

"A decisão de comprar este multifuso se resumiu a satisfazer três necessidades", acrescenta Volk. "Queríamos peças mais lucrativas, queríamos nos diversificar do petróleo e gás, e queríamos adicionar tecnologia que nos diferenciasse ainda mais de outras oficinas. Esta máquina atende a todos esses requisitos." (Veja o vídeo do dia da mudança da máquina em gbm.media/movein.)

O coração desta máquina é seu tambor de fusos compacto que a Index diz usar um acoplamento Hirth de três peças para permitir usinagem de precisão em cada posição. Os fusos no tambor são refrigerados a fluido e oferecem controle de velocidade infinitamente variável. A máquina da MetalQuest também foi equipada com dois fusos de recolhimento sincronizados e pivotantes (pickoff spindles) para operações de retrabalho.

Uma estação de inspeção de peças com vários instrumentos de medição, incluindo um rugosímetro de superfície e um computador para acessar o sistema proprietário de gerenciamento de oficina da MetalQuest, foi adicionada perto da máquina multifuso.

"Dependendo da peça, o retrabalho pode ser uma limitação da plataforma de máquina multifuso", explica Harms. "Se você tem apenas um fuso de retrabalho e a peça requer uma boa quantidade de retrabalho, então o processo de retrabalho mais longo dita o tempo de ciclo da peça. Especificamos o segundo fuso para garantir que longas operações de retrabalho não seriam um gargalo para futuras peças que provavelmente rodaremos nesta máquina além da família atual de cinco."

Para esta família de peças, o multifuso usina 30.000 peças por mês/450.000 peças anualmente. Harms diz que isso representa aproximadamente 45% da capacidade desta máquina. Os tempos de ciclo foram reduzidos de quase dois minutos para 15 segundos, em comparação com os centros de torneamento de eixo Y. Além disso, mudar este trabalho para o novo multifuso liberou capacidade naqueles outros três centros de torneamento para rodar diferentes trabalhos.

A troca para uma nova peça na família é rápida porque a oficina usa o mesmo diâmetro de barra de aço para todas as peças, eliminando a necessidade de trocar os colletes do alimentador de barras. A troca de alguns cortadores pode ser tudo o que é necessário.

Preparador Dedicado

O primeiro dia de produção da máquina multifuso foi 15 de janeiro (acontece que eu estava visitando a oficina naquele dia.) A MetalQuest também comprou um preparador de ferramentas Zoller Hyperion (seu terceiro preparador) especificamente para uso com o multifuso. Este preparador tem blocos de ferramentas instalados em uma mesa indexadora, permitindo que as ferramentas sejam instaladas na mesma orientação que seriam na máquina. Ele também oferece medição automatizada de ferramentas e tem movimento no eixo Y para permitir ajustes de altura central de barras de alargamento, por exemplo.

Este preparador foi comprado especificamente para uso com a máquina multifuso. Sua mesa inclui estações que permitem que as ferramentas sejam orientadas como estariam dentro da máquina.

A oficina também está tornando este preparador, especificamente seus recursos de software Pilot, uma parte mais integral de seus processos de gerenciamento de oficina. Volk diz que o software "preenche as lacunas do que o ERP não faz". Ele está migrando as folhas de configuração de trabalho de seu sistema abrangente de gerenciamento de oficina desenvolvido internamente para o software Zoller, que pode ser acessado offline em um PC. Isso faz sentido, ele acredita, porque ele sente que a preparação de ferramentas é central para garantir a precisão da usinagem.

Benefícios de um Ambiente Virtual

Desde minha visita, porém, a MetalQuest ganhou um trabalho muito significativo para o multifuso que usa simultaneamente 59 dos 62 eixos disponíveis da máquina. Harms chama de "configuração insana", mas o software de virtualização Virtual Machine da Index foi fundamental para realizá-la.

Ele diz que o Virtual Machine é uma plataforma de software que a Index oferece que é um clone digital da máquina específica, tanto que está vinculada ao número de série real da máquina. O software permite que a oficina "rode e configure" a máquina offline com segurança.

"Você prepara todo o ambiente de software da mesma forma que faria com a máquina real", explica ele. "Cada porta-ferramenta que a Index oferece tem um arquivo .stl disponível e podemos montá-los nos locais exatos que faríamos na máquina real. A partir daí, construímos nossa lista de ferramentas de corte, escrevemos o código, definimos quaisquer parâmetros de ferramenta de máquina aplicáveis e, em seguida, observamos a máquina virtualmente cortar a peça exatamente como a máquina real faria."

Harms diz que isso ajuda a oficina a verificar se não haverá colisões, e até é possível medir virtualmente as peças enquanto são usinadas virtualmente. Isso é feito offline para não interromper a produção.

"Devido à complexidade desta nova peça, gastamos cerca de duas semanas programando e configurando a máquina no Virtual Machine enquanto a real ainda estava rodando um trabalho diferente", explica Harms. "No momento em que tiramos a máquina offline para configurar para o novo trabalho, tínhamos todos os porta-ferramentas organizados e prontos para instalar, bem como código de usinagem totalmente comprovado, para que pudéssemos trocar rapidamente."

Você Tem um Robô que Joga Doces?

A operação da MetalQuest apresenta uma instalação altamente automatizada de 51.000 pés quadrados com 13 robôs FANUC. Ela compra seus robôs diretamente da FANUC e realiza toda a integração por conta própria. Na verdade, a oficina tem quatro robôs que jogam doces. Mais especificamente, quatro que podem ser adaptados para realizar saida jogada de doces quando não estão atendendo máquinas-ferramentas no chão de fábrica.

A MetalQuest integrou a função de jogar doces naqueles robôs para que possa levá-los a feiras de carreiras locais ou exibi-los em suas próprias casas abertas. (Ela escolhe qual dos quatro usar com base em suas respectivas cargas de trabalho de produção.)

Essas unidades compactas permitem que a empresa demonstre e inicie uma conversa sobre como as empresas de usinagem e manufatura de hoje são operações altamente técnicas. Os usuários escolhem entre duas opções de doces (Nerds ou chocolates Hershey) usando botões em uma faixa de controle. O robô usa sua capacidade de visão para encontrar um doce selecionado, pegá-lo com uma garra a vácuo e, em seguida, jogá-lo para alguém ou em uma lixeira, como mostrado abaixo. "Como você pode imaginar, isso nos ajuda a nos destacar da multidão em feiras de carreiras e eventos semelhantes", diz Scott Volk.