Transformação de produção para CNC

A Automatic Products em Sumner, Washington, começou como uma oficina de automação de cames no início dos anos 90. Atualmente conta com mais de 50 máquinas CNC. A loja começou a substituir os automáticos de cames por máquinas Lico LNTS em 2017. O proprietário Joel Gregory diz que foi uma decisão difícil, pois ele aprendeu o comércio de automáticos de cames, mas problemas trabalhistas forçaram sua mão. O novo equipamento CNC supera os cames automáticos em 37%. Além disso, para muitos trabalhos, a oficina opera as máquinas com as luzes apagadas e eliminou as ferramentas de forma (e a retificação de ferramentas de forma), bem como a necessidade de máquinas secundárias – tudo com menos funcionários. Créditos da foto:Absolute Machine Tools

Em meados do século XIX, a necessidade da indústria de maior produção de usinagem levou à automatização de tornos de torre manual com acionamento por came. Usando eixos com tambores giratórios ou cames planas, os tornos de torre tornaram-se capazes de produzir peças com o mínimo de interação humana. Várias iterações dessas máquinas dominaram o mundo do torneamento de produção por mais de 100 anos. Durante esse período, houve atualizações nas máquinas de fuso único e multifuso que aumentaram a produtividade, capacidade e segurança, enquanto a mecânica básica permaneceu a mesma - cames rotativos estavam conduzindo a articulação mecânica, juntamente com mão de obra altamente qualificada e ferramentas especiais necessárias para configurar e operar as máquinas.

O advento da tecnologia CNC na década de 1960 trouxe à indústria grandes centros de torneamento CNC que, embora precisos e versáteis, eram relativamente lentos. Estes progrediram ao longo da década de 1970 e acabaram se tornando os tornos CNC de hoje. Essas máquinas agora são capazes de descartar peças complexas completas usando subspindles, mas talvez não tenham atendido totalmente as necessidades das oficinas de torneamento de produção que executam lotes de peças de médio a alto volume.

A indústria de tornos de cabeçote deslizante do tipo suíço foi a primeira a aplicar a tecnologia CNC ao torneamento de produção na década de 1970 (as máquinas CNC de eixo único foram introduzidas na mesma época). Os tipos suíços foram inicialmente populares na Europa, mas levou algum tempo antes de serem amplamente adotados na América do Norte. Geralmente, eles têm preços competitivos, têm capacidade substancial e oferecem ferramentas vivas abundantes em uma pequena zona de trabalho.

O uso de ferramentas também é uma qualidade única das máquinas de parafuso operadas por came dos últimos 100 anos. Ou seja, a capacidade de obter várias ferramentas no corte simultaneamente. Enquanto alguns equipamentos fora das máquinas multifusos podem ter apenas duas ferramentas engatadas durante um corte, as novas máquinas CNC de eixo único (como as oferecidas pela Lico e disponíveis nos Estados Unidos pela Absolute Machine Tools) podem ter três engatadas simultaneamente, aumentando a produtividade e reduzindo os tempos de ciclo.

Tendência em direção ao CNC

As principais razões pelas quais as oficinas estão se afastando das máquinas acionadas por came incluem a idade e a condição do equipamento e uma força de trabalho qualificada disponível limitada. Além disso, os clientes estão exigindo tolerâncias mais rígidas e melhores acabamentos, as peças estão se tornando mais complexas e os tamanhos dos lotes estão cada vez menores. Do lado da máquina, o equipamento CNC oferece menor mão de obra por peça e maior utilização do fuso. E, do lado regulatório, as máquinas CNC são muito mais propensas a aderir aos padrões da OSHA do que as máquinas automáticas de cames mais antigas.

A grave escassez de mão de obra qualificada para automáticas acionadas por came tem sido o caso há muitos anos, mas agora está se tornando aguda. Um estudo realizado há 10 anos descobriu que a idade média de uma pessoa que preparava essas máquinas era de 55 anos. Hoje, muitas dessas pessoas estão se aproximando da aposentadoria. E, nesse período, poucas empresas estavam treinando novos funcionários, muitas vezes pela dificuldade de localizar alguém que quisesse seguir essa linha de trabalho. Leva anos para desenvolver uma pessoa de configuração bem treinada para cam automáticos.

A Global Precision Parts possui máquinas modelo Lico LNTS e LNDD em seus três locais. O engenheiro de processo Mike Naticchia liderou seu sucesso em trabalhos de curta, média e longa execução anteriormente executados em cam automáticos e até mesmo em outras plataformas CNC. O presidente da empresa, Randy Mueller, diz que as máquinas CNC ajudaram a reduzir o conteúdo de mão de obra por peça, ao mesmo tempo em que aumentaram o rendimento em 200 a 300%.

Ao mesmo tempo, muitos dos cam automáticos caíram em condições menos do que excelentes. As peças de reposição estão cada vez mais escassas e mais caras. Além disso, as pessoas que possuem o conhecimento para realizar reparos podem ser mais raras do que as próprias peças. O custo para reformar um único fuso pode variar de US$ 10.000 a US$ 40.000, enquanto os multifusos podem variar de US$ 40.000 a US$ 250.000, dependendo das necessidades de reparo.

As oficinas de torneamento de produção, que estão vendo requisitos de tolerância mais rígidos, mais recursos que exigem operações secundárias quando executadas em máquinas de cames tradicionais e a necessidade de melhores acabamentos às vezes são capazes de resolver essas situações usando ferramentas de barbear ou ferramentas de polimento. Mas alguns deles são limitados a seções retas em automáticos de cames. As máquinas CNC podem ter tolerâncias muito mais apertadas e podem girar ou furar peças com acabamentos Ra de 32 micropolegadas ou melhor com seleções de ferramentas adequadas. Tolerâncias que exigiriam ajustes constantes em máquinas automáticas de cames podem ser mantidas com mínima interferência humana em máquinas de parafuso CNC. Além disso, a maioria das máquinas de parafuso CNC possui ferramentas axiais e radiais vivas e, quando combinadas com o eixo C, podem realizar fresamento, furação cruzada e rosqueamento e furação e fresamento axial. Algumas parafusadeiras CNC têm eixos B e Y disponíveis e podem deixar até mesmo peças muito complexas completas.

Outro motivo comum para a transição para o CNC é o tempo de configuração. Máquinas de came de eixo único podem levar de 2 a 6 horas para serem configuradas; máquinas de cames multifusos podem levar de 6 a 16 horas. Isso significa que não apenas a máquina não está ganhando dinheiro durante esse período, mas um dos funcionários mais caros da loja está na frente da máquina o tempo todo. Por outro lado, uma vez que um trabalho é qualificado em uma máquina CNC de eixo único, as configurações geralmente podem ser executadas em menos de uma hora ou até mais rápido em trabalhos repetidos.

Mais uma vantagem que ajuda a reduzir ainda mais o custo por peça em equipamentos CNC é a capacidade de operar máquinas com pouca assistência ou luzes apagadas. Alimentadores de barra de magazine também permitem que o equipamento CNC obtenha maior utilização do fuso e requer mão de obra bastante reduzida para manter as máquinas abastecidas com material. Algumas lojas enchem o carregador do alimentador de barras e operam a máquina até que se esgote. Alguns executam seu lote atual fora do turno, depois começam um novo trabalho no primeiro turno. Outros podem reduzir os requisitos de pessoal para o segundo ou terceiro turno porque as máquinas funcionam sem muita atenção. Isso permite que eles executem configurações no primeiro ou segundo turno e executem trabalhos 24 horas por dia.

A Northland Screw Products, em St. Francis, Minnesota, transferiu muitos trabalhos de multifusos acionados por came para a plataforma LNTS. O maquinista sênior Alex Martinson liderou esses esforços, executando peças em tamanhos de lote econômicos com interface humana mínima.

Ainda outra consideração é a limpeza e segurança. Os automáticos CNC são totalmente fechados, geralmente com travas de segurança nas portas do gabinete. Isso reduz a possibilidade de escorregões e quedas, mantendo o óleo e o líquido de arrefecimento na máquina e fora do piso. Eles geralmente são facilmente conectados a sistemas de evacuação de névoa, melhorando assim a qualidade do ar para os trabalhadores. Os intertravamentos eficazes entre a porta e o PLC no CNC garantem que os funcionários estejam livres e livres da área de corte enquanto a máquina estiver funcionando, o que reduz as oportunidades de ferimentos causados ​​​​pelo equipamento operacional.

As automáticas de cames herdadas têm portas deslizantes pesadas (ou nenhuma porta), sem intertravamentos de segurança e muitas vezes uma infinidade de lacunas na proteção através das quais fluidos e até mesmo cavacos podem sair da máquina e criar condições escorregadias e perigosas no chão de fábrica. O grande número de possíveis pontos de esmagamento nas máquinas automáticas de cames mais antigas também são difíceis de proteger, e fabricar gabinetes de metal completos para proteger os trabalhadores, reduzir os níveis de ruído durante a operação e conter fluidos tem uma desvantagem, pois tornam as configurações da máquina mais difíceis e mais longas para concluir .

Experiências de loja

Várias oficinas fizeram a transição de máquinas acionadas por came para equipamentos Lico CNC de eixo único pelas razões mencionadas acima. Por exemplo, a Vanamatic de Delphos, Ohio, começou a operar máquinas Lico em 2008. Eles adicionaram várias ao longo dos anos e agora executam nove máquinas modelo LNTS. Eles aumentaram as taxas de produção e melhoraram a qualidade das peças, movendo algumas famílias de peças aeroespaciais de máquinas de oito fusos e máquinas de segunda operação para usinagem completa nos modelos LNTS. De acordo com Jared Wiltsie, engenheiro da Vanamatic, a oficina corta muito material inoxidável difícil e, enquanto um operador precisava cuidar continuamente de uma máquina de 8 eixos, um operador agora pode cuidar de três ou mais máquinas LNTS que produzem peças completas.

A Air-Way Manufacturing em Olivet, Michigan, é uma fabricante e distribuidora de conexões hidráulicas para uso OEM. Atualmente, a empresa usa quatro máquinas Lico NLDD em duas fábricas diferentes. De acordo com o Gerente de Tecnologia de Manufatura Troy Newman, ela usa essas máquinas para descarregar peças de curto a médio prazo de multi-fusos acionados por came, ferramentando as máquinas CNC para executar algum trabalho fora do turno.

Da mesma forma, a Quality Switch em Newton Falls, Ohio, comprou peças usinadas parafusadas de fornecedores externos enquanto produzia algumas peças de diâmetro maior em tornos CNC multifuncionais. Jeremy Sewell, vice-presidente, diz que a empresa economizou dinheiro executando as peças menores internamente em suas máquinas NLDD. Além disso, a empresa usina essas peças para seus próprios produtos, de modo que agora também tem melhor controle em termos de programação de fabricação.

As fotos ao longo desta história destacam outros exemplos. Algumas lojas estavam à frente da curva de adoção, enquanto outras saíram das máquinas de came devido à necessidade. Recursos de mão de obra reduzidos, tolerâncias e acabamentos mais rígidos, tempos de configuração mais curtos e um ambiente de trabalho mais seguro são motivadores poderosos para fazer a mudança para o torneamento de produção CNC. As lojas também descobriram que as modernas parafusadeiras CNC são grandes contribuintes para seu sucesso financeiro.