Por que um centro de usinagem CNC Multi-Spindle faz sentido para a MetalQuest

Desde a abertura em 1996, MetalQuest tem se concentrado em adotando a tecnologia multitarefa. Sua mais recente adição é este multi de oito eixos que atualmente administra 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 primeira máquina da empresa em Hebron, Nebraska, foi um torno CNC de três eixos com ferramentas motorizadas. O objetivo era tornar a multitarefa seu nicho, usinando peças completas em vez de executá-las em torno de um torno e uma fresadora, como outras oficinas costumavam fazer na época. Hoje, todas as suas máquinas-ferramentas, menos 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 5.000 pés quadrados, comprando-os diretamente da FANUC e integrando-os ela mesma.

A MetalQuest se concentra no trabalho de médio a alto volume para uma variedade de indústrias, usando um sistema abrangente de gerenciamento de loja interno desenvolvido pelo vice-presidente e COO da empresa Scott Volk que rastreia todas as métricas operacionais. Um trabalho que vem sendo executado desde o início dos anos 2000 é uma família de cinco peças com geometrias cilíndricas semelhantes com recursos hexagonais e polidos. A oficina originalmente executava essas peças em três centros de torneamento do eixo Y com ferramentas motorizadas, mas esse trabalho era apenas marginalmente lucrativo usando esse equipamento. Além disso, a oficina costumava usar estoque hexagonal (aço 12L14) para este trabalho porque as peças tinham um recurso hexagonal e havia menos material geral a ser removido, em comparação com o estoque de barra redonda tradicional. No entanto, o estoque hexagonal tendia a ser dobrado, então a loja mudou para o estoque de barras redondas. Isso aumentou ainda mais os tempos de ciclo devido ao material adicional que precisava ser usinado.

No entanto, Harms não queria descartar esse trabalho, porque o pedido não era para o mercado de petróleo e gás, um mercado que ele achava que a loja estava muito focada. Em vez disso, fazia mais sentido encontrar uma maneira mais produtiva de usinar essa família específica de peças para permanecer mais diversificada em termos das indústrias atendidas pela oficina.

Os tempos de ciclo foram reduzidos de quase dois minutos nos centros de torneamento do 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 loja. “Dado nosso foco desde o primeiro dia na adoção de equipamentos, tecnologia e processos que outras oficinas não possuem, esse tipo de máquina multitarefa foi o próximo passo lógico para nossa oficina”, diz Harms.

“A decisão de comprar este multifuso se resumiu à satisfação de três necessidades”, acrescenta Volk. “Queríamos peças mais lucrativas, queríamos diversificar do petróleo e gás e queríamos adicionar tecnologia que nos diferenciasse ainda mais de outras lojas. Esta máquina verifica todas essas caixas.” (Veja o vídeo do dia da mudança da máquina em gbm.media/movein.)

O coração desta máquina é seu tambor de fuso compacto que Index diz usar um acoplamento Hirth de três peças para permitir a usinagem de precisão em cada posição. Os fusos no tambor são resfriados a fluido e oferecem controle de velocidade infinitamente variável. A máquina da MetalQuest também foi equipada com duas cabeças síncronas giratórias (pickoff spindles) para operações de backworking.

Uma estação de inspeção de peças com vários instrumentos de medição, incluindo um medidor de rugosidade de superfície, bem como um computador para acessar o sistema de gerenciamento de oficina proprietário da MetalQuest, foi adicionado próximo à máquina multifuso.

“Dependendo da peça, o backworking pode ser uma limitação da plataforma da máquina multifuso”, explica Harms. “Se você tem apenas um fuso de retrotrabalho e a peça requer um bom trabalho de retrocesso, então esse processo de retrotrabalho mais longo determina o tempo de ciclo da peça. Especificamos o segundo fuso para garantir que as longas operações de backworking não fossem um gargalo para peças futuras que provavelmente usaremos nesta máquina além da atual família de cinco.”

Para esta família de peças, os multifusos usinam 30.000 peças por mês/450.000 peças por ano. 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 do eixo Y. Além disso, mudar esse trabalho para o novo multifuso abriu a capacidade desses outros três centros de torneamento para executar diferentes trabalhos.

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

Presetter Dedicado

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

Este presetter foi adquirido especificamente para uso com o máquina multifuso. Sua mesa inclui estações que permitem que as ferramentas sejam orientadas como estariam dentro da máquina.

A loja também está tornando este presetter, especificamente seus recursos de software Pilot, uma parte mais integral de seus processos de gerenciamento de loja. 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 abrangente sistema de gerenciamento de loja local para o software Zoller, que pode ser acessado offline em um PC. Isso faz sentido, ele acredita, porque ele acredita que a predefinição da ferramenta é fundamental para garantir a precisão da usinagem.

Benefícios de um ambiente virtual

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

Ele diz que a Virtual Machine é uma plataforma de software que a Index oferece e 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 “execute e configure” com segurança a máquina offline.

“Você monta todo o ambiente de software da mesma forma que faria com a máquina real”, explica ele. “Cada porta-ferramentas 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 aplicáveis ​​da máquina-ferramenta 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 é até possível medir virtualmente as peças à medida que elas estão sendo usinadas virtualmente. Isso é feito offline para não interromper a produção.

“Devido à complexidade dessa nova peça, passamos cerca de duas semanas programando e configurando a máquina na Virtual Machine enquanto a real ainda estava executando um trabalho diferente”, explica Harms. “No momento em que colocamos a máquina offline para configurá-la para o novo trabalho, tínhamos todos os porta-ferramentas organizados e prontos para instalar, bem como um 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 sozinha. Na verdade, a loja tem quatro robôs que jogam doces. Mais especificamente, quatro que podem ser adaptados para realizar o referido lançamento de doces quando não estiver cuidando de máquinas-ferramentas no chão de fábrica.

A MetalQuest integrou a função de arremesso de doces nesses robôs para que possa levá-los a feiras de carreira locais ou apresentá-los em suas próprias casas abertas. (Ele 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 fabricação de hoje são operações altamente técnicas. Os usuários escolhem entre duas opções de doces (chocolates Nerds ou Hershey) usando botões em uma faixa de controle. O robô usa sua capacidade de visão para encontrar um doce selecionado, pegá-lo com uma pinça a vácuo e depois jogá-lo para alguém ou em uma lixeira, conforme mostrado abaixo. “Como você pode imaginar, isso nos ajuda a nos destacar da multidão em feiras de carreira e eventos semelhantes”, diz Scott Volk.