Impulsionando a Produtividade: Vibração de Baixa Frequência Melhora Usinagem de Superligas em Job Shops

Este vídeo descreve brevemente a vibração de baixa frequência. Crédito: Marubeni Citizen-Cincom Inc.

Tornear superligas em uma máquina é desafiador. Esses materiais muitas vezes teimosos podem ser duros para ferramentas de corte de metal duro e produzem cavacos longos e fibrosos que enrolam nas peças e deixam um acabamento superficial ruim. Quebrar cavacos curtos com este material era uma luta para uma job shop até que ela descobriu uma nova tecnologia em um torno suíço que comprou recentemente.

Antes de descobrir a tecnologia que alterou drasticamente a forma como usina trabalhos em um torno suíço, a Slabe Machine Products (Willoughby, Ohio) dependia de fluido de corte de alta pressão para quebrar cavacos e removê-los da zona de corte. No entanto, com esse processo sozinho, pode ser difícil posicionar corretamente o jato de fluido de corte no ângulo e pressão perfeitos para ter sucesso.

Quando a Slabe Machine comprou seu primeiro torno suíço Marubeni Citizen-Cincom equipado com tecnologia de vibração de baixa frequência (VBF) em 2018, a job shop experimentou vantagens imediatas, incluindo cavacos curtos, vida útil da ferramenta e acabamento superficial da peça melhorados, economia de tempo e aumento geral de produtividade. Na verdade, a empresa ficou tão impressionada com a máquina que, em um ano, comprou mais 10 tornos suíços com VBF.

Mas, o que é VBF e como a Slabe Machine a aplica?

Liderando a Inovação

Adotar totalmente nova tecnologia como VBF não é fora do caráter para a Slabe Machine. A empresa é conhecida por estar na vanguarda da inovação, segundo o co-proprietário Brendan Slabe. "Geralmente mergulhamos no início de qualquer nova tecnologia", diz ele. "As pessoas movem o motor, mas a tecnologia é um segundo close. Se você tem uma boa fusão de tecnologia e pessoas, tem uma receita vencedora."

Após experimentar a tecnologia "game-changing" de VBF em seu primeiro torno suíço Marubeni Citizen-Cincom equipado com a tecnologia, a Slabe Machine comprou 10 máquinas iguais em apenas um ano. Créditos da foto: Slabe Machine Products

Atendendo indústrias como aeroespacial, armas de fogo, médica, geração de energia, válvulas e rolamentos, a job shop aceita uma variedade de trabalhos que exigem uma gama de recursos de usinagem. Portanto, Slabe acredita em manter-se a par das últimas inovações para sempre estar posicionado para atender às expectativas cada vez mais exigentes dos clientes. Ele diz que sua empresa foi uma das primeiras a comprar máquinas multieixos, e ele faz questão de ter a tecnologia mais recente para máquinas de torneamento, retificadoras de ferramentas e cortadores CNC, máquinas suíças, impressoras 3D e máquinas de jato d'água.

Então, quando o distribuidor da Slabe Machine para máquinas-ferramenta Marubeni Citizen-Cincom, a Concentric Corp. (Cleveland, Ohio), sugeriu que a oficina experimentasse a tecnologia VBF, Slabe abraçou a ideia. Ele comprou um centro de torneamento suíço Citizen L20 no qual completou operações de torneamento, canaletagem e furação com VBF.

Slabe chama o momento em que descobriu como bem essa tecnologia funciona de momento "eureka". "Encontramos um ponto ideal mágico onde nossas ferramentas passaram de durar 50 peças para durar 500", explica ele.

Vibração? Sem Problema

Embora a vibração seja geralmente indesejável em um processo de usinagem, a vibração de baixa frequência, desenvolvida pela Citizen para seus tornos suíços, provou ser benéfica para a Slabe Machine de várias maneiras. Como a tecnologia é projetada especialmente para materiais difíceis de usinar – como Inconel, Hastelloy, aço inoxidável, cobre e alumínio – ela fez maravilhas nos 11 tornos suíços de cabeçote deslizante Marubeni Citizen-Cincom da job shop, que incluem modelos L12, L20 e L32.

Como a vibração funciona a favor de uma ferramenta de corte? A tecnologia VBF oscila propositalmente a ferramenta no eixo Z em sincronia com a rotação da barra. Às vezes, ela traz a ferramenta completamente para fora do corte.

A Marubeni Citizen-Cincom diz que os cortes a ar intencionais quebram os cavacos em pedaços consistentemente pequenos para que possam ser prontamente expelidos, minimizando os problemas de emaranhamento de cavacos espirais ao redor da peça ou ferramenta, conhecidos como "ninho de pássaro".

"Parece uma vibração problemática quando a VBF está em uso", explica Slabe. "Mas a ferramenta só se desprende da peça por um nanossegundo, reengata e transforma os cavacos em cavacos quase como de fresamento (pequenos). As ferramentas duram notavelmente mais."

Controle do Tamanho do Cavaco

Os tornos suíços que contêm VBF também fornecem a capacidade de controlar perfeitamente o tamanho do cavaco. "VBF é uma oscilação de sincronização altamente projetada através dos acionamentos da máquina", explica Matt Klecka, vice-presidente de vendas da Concentric Corp. "Seu controle é tão simples quanto alterar variáveis em uma linha de código do programa para alterar sua configuração de cavaco."

A Slabe Machine usou várias brocas de 3/8 de polegada que penetravam cerca de cinco polegadas de profundidade nesta aplicação, que uma vez produziu cavacos longos e fibrosos que afetavam a vida da ferramenta e o acabamento superficial. Mas cavacos curtos agora são produzidos usando a programação VBF dentro do controle da máquina.

Para encontrar o cavaco perfeito para throughput ideal ou o "ponto ideal" como Slabe coloca, pode levar alguma tentativa e erro por parte do maquinista. Ele explica que não há manual para consultar ao encontrar os parâmetros certos onde a ferramenta está performando perfeitamente e quando o cavaco quebrará no momento certo. Ele acrescenta que acredita que conhecimento tribal está envolvido.

Slabe cita um exemplo específico de quando a VBF criou cavacos mais curtos para uma aplicação de Hastelloy na job shop com "sem mais cordas". Aqui, a empresa usou várias brocas de 3/8 de polegada que penetravam perto de cinco polegadas de profundidade. "Costumávamos ter cavacos longos, fibrosos, que retêm calor, matam ferramentas de metal duro que enrolavam aleatoriamente nas brocas e nos forçavam a parar o processo no meio para puxar e purgá-los", diz ele. Mas agora eles são pequenos – exatamente como ele gosta de seus cavacos.

Acúmulo minimizado nas arestas de corte, geração de calor reduzida e consumo de energia são benefícios adicionais da tecnologia VBF, segundo a Marubeni Citizen-Cincom. Além disso, o mesmo tipo de ferramentas de corte que a Slabe Machine usa para torneamento convencional também pode ser usado para torneamento VBF. A empresa o usa para operações de furação, canaletagem e rosqueamento também. No caso de aplicações de canaletagem, a ferramenta de canaletagem oscila/penetra para dentro e para fora normal à circunferência da barra no eixo X.

Aumento de Produtividade

Após implementar uma máquina suíça com VBF, a Slabe Machine rapidamente experimentou maior vida útil da ferramenta, melhor acabamento superficial de

Slabe diz que a VBF introduziu oportunidades para usinar novos tipos de peças em seus tornos suíços que anteriormente eram feitos em outras máquinas. Por exemplo, pontas de casca aeroespaciais agora são usinadas nos tornos suíços.

peças, e economia de tempo para o maquinista e o negócio em geral. Esses benefícios equivalem a aumento de produtividade para a empresa. Por causa desses resultados, Slabe tomou a decisão de comprar mais máquinas com VBF. O momento era certo porque todas as máquinas suíças da empresa precisavam de substituição devido à idade avançada.

"Eu estava planejando substituir as máquinas uma a uma, mas decidi substituí-las em menos de um ano porque as vantagens de eficiência eram tão grandes", diz Slabe, observando que provavelmente não comprará outro torno suíço que não incorpore essa tecnologia.

Slabe diz que a VBF introduziu oportunidades para usinar novos tipos de peças em seus tornos suíços que eram anteriormente feitos em outras máquinas. Por exemplo, pontas de casca aeroespaciais agora são usinadas nos tornos suíços. Ele explica que, no passado, a empresa fazia furação profunda (gun drilling) dos furos para essas peças em uma máquina separada, mas agora os furos podem ser furados no suíço. "Tipicamente, as máquinas suíças não tinham a força ou potência para furar furos de meia polegada a quatro ou cinco polegadas de profundidade", diz ele. "Mas agora corta um pouco mais livre porque está cortando incrementalmente com a tecnologia VBF." Ele adiciona que esse tipo de "usinagem de alta velocidade" permite cortes mais leves enquanto usa menos potência comparado com processos convencionais que requerem maior potência e cortes mais pesados.

Marubeni Citizen-Cincom Inc. | 201-818-0100 | marucit.com

Slabe Machine Products | 440-946-6555 | slabemachine.com