Paramount Machine Aprimora Torneamento Suíço com Eixo Y2 e Eixo B Programável Avançados

Durante sua busca por um torno tipo suíço com eixo Y2, a Paramount Machine percebeu as vantagens potenciais de uma máquina com eixo Y2 e eixo B programável que pudesse criar contornos e características em vários ângulos.

Perfil da Empresa

A Paramount Machine de Salt Lake City atende uma base diversificada de clientes, produzindo peças e conjuntos para aeroespacial, defesa, médica, mineração e muitas outras indústrias. Liderada pelo proprietário Steve Van Orden, a empresa de manufatura de 65 pessoas possui uma variedade de equipamentos de usinagem em sua instalação com controle climático, incluindo centros de usinagem verticais (VMCs), centros de usinagem horizontais (HMCs), tornos CNC, centros de torneamento-fresamento, máquinas de eletroerosão a fio (EDM) e, até 2017, um torno tipo suíço.

Hoje, a oficina possui seis tornos tipo suíço.

A Evolução para Máquinas Mais Avançadas

Eric Van Orden, filho de Steve, líder de máquinas de parafuso e consultor técnico de torneamento, diz que embora o primeiro torno suíço de seis eixos da Paramount Machine oferecesse ferramentas vivas para potencialmente usinar peças completas, ele não tinha eixo Y2, limitando os tipos de operações que podiam ser realizadas no contra-fuso.

Isso incentivou a oficina a buscar outro torno tipo suíço que oferecesse eixo Y2. Mas, durante essa busca, perceberam as vantagens potenciais de uma máquina com eixo Y2 e eixo B programável, que poderia criar contornos e características em vários ângulos, além de oferecer mais capacidade de ferramentas. Na verdade, tais recursos pareciam particularmente habilitadores para usinagem mais eficiente de uma família de componentes de raio-X que a oficina tradicionalmente executava em várias máquinas.

Consolidação de Operações: Estudo de Caso

"Nosso processo original para uma peça dessa família incluía duas operações em um torno de grampo, uma operação de fresamento, uma operação de EDM a fio e outra operação de fresamento", diz Eric Van Orden. "Acreditávamos que um torno tipo suíço com eixo B seria capaz de fabricar esta peça, indo simplesmente do torno tipo suíço para o EDM a fio antes de enviá-la ao cliente."

Além disso, havia outros trabalhos que a Paramount Machine executava que requeriam fresamento, furação e rosqueamento angulares, que a empresa sentiu que se beneficiariam por ter um torno tipo suíço com eixo B.

Escolha da Máquina: Tsugami SS327-5AX

Após considerar múltiplas soluções, a oficina comprou um Tsugami SS327-5AX de 32 mm da REM Sales. Isso foi há cinco anos. Van Orden diz que, além dos eixos Y2 e B, esta máquina foi escolhida por alguns outros motivos. Um, ele admite, talvez seja "old school". Diz que esta máquina é mais pesada que outros tornos tipo suíço, o que contribui para sua rigidez, e tem motores de alta potência tanto para o fuso principal quanto para o contra-fuso. A oficina também apreciou o conselho e assistência oportuna de associados da REM Sales, como John Traver e Steve Tragarz, bem como suporte de manutenção rápido.

Sobre este último, Van Orden cita um caso em que a oficina danificou a capa do guia no lado do contra-fuso da máquina no meio de um trabalho urgente. "Ligamos para Tsugami/Rem Sales no horário de fechamento para ver com que rapidez poderiam entregar uma substituição para que pudéssemos continuar operando a máquina com segurança. Não apenas tinham uma substituição em estoque, mas um membro da equipe levou a peça para a UPS no caminho para casa para que chegasse no dia seguinte. Recebemos a peça primeira coisa na manhã seguinte e a máquina voltou a funcionar rapidamente."

Programação com Esprit CAM

Van Orden também sente que a Paramount Machine se beneficiou programando esta máquina de eixo B usando o software Esprit CAM que já usava para outras máquinas na oficina e usando o pós-processador do provedor de software desenvolvido especificamente para o Tsugami SS327-5AX.

"Nosso objetivo é criar uma solução completa que não termine na criação de trajetória de ferramenta no sistema CAM, mas sim termine com G-code otimizado para a máquina que rodará sem erros na sua máquina", diz Nick Zentil, diretor de vendas na América do Norte para Esprit Cam. "Quando você entra em uma máquina-ferramenta complexa como um SS327-5AX, você precisa de um pós-processador que permita acessar todas as capacidades da máquina. Trabalhamos muito de perto com a equipe de aplicações da Tsugami/Rem Sales para desenvolver posts para máquinas Tsugami que fazem exatamente o que devem fazer. Ou seja, criar código livre de edição."

"Tenho total confiança de que, desde que eu configure as ferramentas corretamente no Esprit CAM, posso pegar esse código, pós-processá-lo, colocá-lo na máquina e rodá-lo sem quaisquer problemas", diz Van Orden.

Ele também aponta a capacidade de criar facilmente múltiplos planos de trabalho dentro do Esprit CAM. Isso permite que programadores selecionem características de um modelo sólido e criem planos de trabalho a partir desse modelo. O software determina automaticamente a direção do plano de trabalho adequada com base na ferramenta para usinar a característica. Isso elimina a necessidade de configurar ferramentas com diferentes deslocamentos angulares.

Resultados Dramáticos

Mas quanto tempo de produção foi reduzido consolidando operações para o componente de raio-X no torno tipo suíço? "Conseguimos substituir três ciclos de máquina separados por um processo suíço, e o tempo total de ciclo da peça foi reduzido em 92%", diz Van Orden. "Não apenas foi uma economia dramática de tempo para nós, mas também eliminou peças em processo que estavam anteriormente estocadas pela oficina."

Claro, isso foi uma grande vitória para esta família particular de peças. Mas, em última análise, os benefícios deste segundo torno tipo suíço levaram a uma mudança mais ampla em termos de que trabalho executaria em seus agora múltiplos tornos tipo suíço, bem como uma análise mais profunda de como maximizar o potencial deste tipo de plataforma de usinagem multifuncional.

Impulsionando a Flexibilidade do Tipo Suíço

Recentemente, a Paramount Machine tem visto demanda aumentada por peças pequenas, principalmente para aplicações aeroespaciais. Embora fosse possível executar tais peças em tornos de grampo maiores, a oficina sentiu que fazia mais sentido continuar alimentando trabalhos maiores para essas máquinas. Essa é uma razão para a compra de um Tsugami SS207-5AX de 20 mm com eixo B logo após o primeiro Tsugami de eixo B. Além disso, a Paramount Machine adicionou outro SS327-5AX e dois Tsugami B0386-III de 38 mm nos últimos anos.

Essas adições levaram a uma mudança de estratégia para a oficina. "Ao longo dos anos, nos tornamos tão eficazes com a plataforma tipo suíço que agora, virtualmente todo trabalho com menos de 1,5 polegadas de diâmetro roda nessas máquinas em vez de tornos convencionais", explica Van Orden. "E, embora corridas de produção típicas variem de 500 a 1.000 peças, não temos medo de configurar essas máquinas para rodar apenas cinco peças." Além disso, a capacidade de ferramentas vivas nos tornos tipo suíço frequentemente elimina qualquer trabalho de segunda operação em uma fresadora que poderia ser necessário para peças que iniciaram nos tornos de grampo.

Modo Conversível e Alimentação de Barras

Todos os Tsugamis são modelos "conversíveis", e parte da estratégia da oficina com seus tornos tipo suíço é mantê-los no modo torno de grampo a maior parte do tempo e agendar de acordo, a menos que um trabalho exija uma bucha guia. Van Orden diz que essas máquinas rodam no modo torno de grampo 80% do tempo. Isso ajuda reduzindo o tempo de troca para novos trabalhos. Dito isso, ele observa que o tempo para mudar do modo torno de grampo e bucha guia é de apenas 30 a 45 minutos.

A Paramount Machine descobriu que um alimentador de barras estilo magazine escalonado é particularmente útil com barras de pequeno diâmetro para evitar dupla alimentação.

Outras Estratégias para Maximizar Benefícios

Rebarbação de peças na máquina. O valor de máquinas multitarefa como tornos tipo suíço é o potencial de usinar peças completas. No entanto, se uma peça ainda requer rebarbação, não está completa. Portanto, a Paramount Machine usa ciclos de rebarbação em seus tornos tipo suíço que Van Orden diz ter eliminado aproximadamente 60% da rebarbação manual que seria necessária. Para máquinas com eixo B, pode usar uma fresa de chanfro e trajetória de contorno para alcançar a totalidade da peça para rebarbá-la usando apenas essa ferramenta. Isso frequentemente não seria possível em máquinas sem eixo B que têm restrições perpendiculares e paralelas.

Realizando corte por oscilação. A tecnologia de corte por oscilação da Tsugami oscila um eixo servo (X ou Z) para ajudar a quebrar cavacos em materiais difíceis de cortar e reduzir calor no corte porque a ferramenta entra e sai do corte. Van Orden diz que a oficina usou esta função para peças de alumínio que tinham problemas notórios de cavacos, bem como para desbaste de peças de aço inoxidável 17-4. Além disso, é comumente usada durante operações de corte para ajudar a quebrar cavacos e eliminar "fios" longos que tendem a enrolar em uma peça.

Com esta técnica, o corte é realizado sincronizando a oscilação do eixo especificado com a rotação do fuso principal. A interrupção no corte quebra o material em cavacos pequenos. Esta função é controlada por software, então nenhum equipamento extra é necessário, pois as máquinas são projetadas para suportar corte por oscilação. O corte por oscilação é realizado especificando o código G inicial (G8.5P2), e a função permanece válida até ser cancelada por um código G subsequente (G8.5P0). Os dados de oscilação são calculados automaticamente com base na velocidade do fuso principal e na taxa de avanço do eixo especificado.

Usando ferramentas de troca rápida. A Paramount Machine usa ferramentas de troca rápida para acelerar e simplificar configurações em seus tornos tipo suíço. Um exemplo é o sistema KM micro da Kennametal para torneamento de diâmetro externo. Para isso, hastes de ferramentas/unidades de fixação permanecem instaladas na placa de gangue, e cabeçotes individuais com pastilhas podem ser facilmente trocados. Da mesma forma, a oficina usa unidades de furação modulares da Iscar para aplicações maiores nas quais o corpo da broca permanece instalado na máquina e as cabeças de broca rosqueiam para dentro e para fora.

Estar aberto a novas ferramentas de corte. Van Orden diz que a oficina permanece aberta a testar novas ferramentas que sente que podem ser benéficas. Ele observa que representantes de ferramentas visitam a oficina a cada duas semanas, se não toda semana. Também não está presa a um fornecedor de ferramentas específico. Embora possa haver vantagens de preço em fazer isso, pode não haver vantagens de desempenho adotando esta abordagem, ele nota. Na verdade, a Paramount Machine usa sistemas de venda de três empresas diferentes conectados via software que criou internamente, que rastreia disponibilidade e consumo de ferramentas.

Considerações para Produção Lights-Out

A Paramount Machine busca produção lights-out e existem vários elementos de processo que considera, dando confiança para permitir que máquinas operem sem supervisão por longos períodos em seus tornos tipo suíço.

Por exemplo, a oficina tem algumas marcas diferentes de alimentadores de barras. O torno tipo suíço de 20 mm usa um Iemca Elite 220 estilo magazine escalonado no qual guias escalonados sobem e levantam barras que então caem no canal guia. Van Orden explica que o estilo magazine escalonado é particularmente útil com barras pequenas, como material de 1/8 de polegada de diâmetro que comumente roda nessa máquina. Ele diz que a oficina já experimentou alimentadores de barras que alimentam barras no canal guia via gravidade às vezes alimentavam duplamente barras deste tamanho, se ajustes não fossem perfeitos. Em alguns casos, isso levou a oficina a carregar manualmente novas barras uma a uma. Isso não é mais um problema com o Elite 220.

Do outro lado dos tornos tipo suíço, a Paramount Machine usa mesas inteligentes iSwiss não apenas para capturar e coletar peças, mas também para classificá-las em caixas em forma de fatia anexadas a uma mesa rotativa. (O carrossel automatizado de peças Smart Table é fabricado pela Pressure Tech, uma empresa da New England Tool Corp., e distribuído pela iSwiss.) Estas unidades podem ser programadas com um código M para indexar para uma nova caixa vazia após uma certa contagem de peças ou tempo especificado. A Paramount Machine adota a última abordagem. Ao agrupar peças desta forma em múltiplas caixas, a oficina pode medir peças na primeira e última caixas, e se estiverem dentro da especificação, pode-se assumir que as das caixas do meio também estão.

Monitorar a vida da ferramenta durante usinagem lights-out também é importante. Van Orden aponta para um trabalho de alto volume que rodou 700 peças durante a noite. Originalmente, usava macros para trocar uma ferramenta quando estava se aproximando do fim da vida durante aquela corrida. Mas isso significava que, para uma das características críticas da peça, o processo tinha que ser definido no topo da tolerância da característica e então degradaria para o fundo da tolerância no final da corrida. Então, a oficina rodou 100 peças e mediu para ver onde aquela tolerância terminava devido ao desgaste da ferramenta. Após determinar isso, adicionou macros para ajustar o deslocamento da ferramenta quando necessário durante a corrida (após X número de peças) para que a característica sempre permanecesse próxima ao seu valor nominal. A oficina também descobriu que comprar ferramentas de maior qualidade que duram mais é útil para minimizar o número de trocas de ferramenta ou ajustes de deslocamento em um ambiente lights-out.

A implantação de MMCCs de chão de fábrica em diferentes áreas da instalação aumentou as capacidades de inspeção em-processo.

Próximos Passos

A Paramount Machine adicionou recentemente alguns MMCCs de chão de fábrica Zeiss DuraMax em diferentes áreas da oficina, o que aumentou suas capacidades de inspeção em-processo, bem como melhorou a qualidade geral, enquanto continuamente busca. A oficina também está considerando software para rastrear utilização de máquinas. Fez um pouco disso usando a plataforma de monitoramento e análise de histórico Messenger disponível em suas máquinas DMG MORI. Isso, Van Orden sente, ajudará a refinar seus esforços de usinagem lights-out. Mas, embora seja realmente fácil coletar dados, ele nota que às vezes não é tão fácil interpretar e analisar informações em um esforço para ajudar a tomar decisões mais informadas no chão de fábrica.