Escolhendo a Máquina-Ferramenta Perfeita para Cada Tarefa

Uma das primeiras pistas de que a Precision Plus é diferente de outras oficinas foi um suave ruído de clique. O som emana de mais de uma dúzia de tornos tipo suíço acionados mecanicamente no centro do chão de fábrica. Alinhados em fileiras organizadas e servidos por alimentadores de barras obviamente mais novos, essas máquinas cortam descobertas, sem as caixas de amortecimento de ruído que caracterizam as máquinas CNC da oficina. Um olhar mais atento revela meia dúzia ou mais ferramentas mergulhando simultaneamente dentro e fora da peça enquanto os cames giram.

Escolhendo Cames em vez de CAM

Algumas dessas máquinas já produziam peças há anos quando a empresa se mudou para sua localização atual em Elkhorn, Wisconsin, em 2000. Sob a liderança do presidente Mike J. Reader, a empresa adicionou desde então vários equipamentos CNC mais novos, incluindo tornos de dois fusos Miyano ABX e BNX, bem como múltiplos tornos CNC tipo suíço Star e Tsugami. E ainda, a Precision Plus ainda depende fortemente de equipamentos que operam praticamente da mesma forma que quando o pai de Reader, Phil, comprou a empresa em 1988 — ou seja, usando cames físicos em vez de CNCs para espaçar o tempo e a profundidade dos cortes. Por quê?

Esta foi minha primeira pergunta para Michael P. Reader, VP de Engenharia (e filho de Mike Reader). Sua resposta foi simples: "As máquinas acionadas por cames, quando podem ser usadas, são mais baratas para operar", diz ele.

"Para peças cilíndricas pequenas com volumes anuais mais altos, as máquinas suíças a cames são muito econômicas", diz Reader. A frota de tornos tipo suíço acionados mecanicamente da Tornos têm custos elétricos mais baixos e crucialmente podem frequentemente cortar peças significativamente mais rápido.

Esse último fator pode ser surpreendente para alguns, pois uma máquina-ferramenta operada por computador parece que não deveria ter problema em competir com uma máquina que não tem poder de computação algum. No entanto, as máquinas a cames podem utilizar múltiplas ferramentas de corte ao mesmo tempo, com muito pouco deslocamento. "Todas as ferramentas estão em repouso a menos de duas polegadas da peça", diz Reader, gesticulando para um semicírculo de ferramentas de corte freneticamente cortando um pino de percussão de uma barra fina. "Isso torna muito mais rápido que um CNC."

Quão mais rápido poderia ser? "Temos uma peça que levaria oito segundos por peça em um CNC suíço", diz Reader. "Na máquina a cames, leva três segundos." Mais que dobrar a velocidade de produção é uma grande diferença, especialmente lidando com altos volumes. "Se tivéssemos que usar um CNC naquela peça", diz ele, "nem empataríamos."

Precisão e Tolerância no CNC

"Realmente depende das necessidades da peça", diz Reader. "Algumas peças precisam de precisão aumentada, que um CNC suíço fornece." Tome o exemplo de um componente odontológico que a instalação produz. Em uma extremidade, o diâmetro tem apenas 0,01 polegadas de espessura, e sua relação comprimento-diâmetro é bastante alta, então requer suporte adicional para eliminar vibração e evitar quebrar o componente na máquina. Estas características da peça tornam o CNC necessário, pois é capaz de maior precisão e rigidez maior. Além disso, a rugosidade superficial deve ser quase impecável, pois uma ligeira imperfeição pode ser catastrófica. "Precisamos garantir que acertamos a tolerância exatamente", diz Reader. "Se este componente odontológico tivesse qualquer imperfeição superficial, poderia levar a propagação de trinca e falha durante o uso."

Acho que qualquer um que já sentou na cadeira de um dentista é grato pela precisão aumentada da máquina CNC.

Fatores além da tolerância podem influenciar a escolha de usar máquinas CNC. Para começar, elas podem lidar com peças maiores — 12, 20 ou 32 milímetros, dependendo da máquina. Além disso, peças como o componente odontológico requerem refrigerante de alta pressão, o que não é possível nos tornos suíços acionados por cames. O refrigerante também pode ser um fator importante para materiais que geram cavacos fibrosos ou pegajosos, bem como componentes de válvulas com ranhuras de anel-O que requerem alta pressão para remover cavacos.

Finalmente, os tornos de cabeçote fixo encontram trabalho com peças maiores e mais complexas até 2,5 polegadas de diâmetro. "Geralmente, quando temos muita remoção de material ou um grau maior de complexidade, vamos utilizar nossa plataforma Miyano", diz Reader. O Miyano ABX é usado para usinagem agressiva e precisa — em parte devido aos grampos hidráulicos operados e ao design robusto da plataforma. Uma peça usada em produção de semicondutores envolve grande remoção de material DI, furação fora de centro, rosqueamento e torneamento DE em aço inoxidável de alta tração e alto limite de escoamento. Em um torno de dois fusos com três torres, o componente pode ser usinado completo em uma operação a uma taxa altamente competitiva.

O outro torno — o Miyano BNX — está lá principalmente por sua eficiência. "O BNX oferece taxas de produção mais rápidas que o ABX, permitindo também deslocamentos de quinta casa decimal", diz Reader. A Precision Plus usina componentes com mais/menos 1 décimo de milésima de polegada no torneamento DE, e um total de 3 décimos de milésima em furos DI. Quando não precisa ser tão preciso, é capaz de usinar simultaneamente no fuso principal e contra-fuso com a única torre, o que aumenta a vazão em muitas peças. Ambas as plataformas são equipadas com sistemas de fixação de troca rápida da Hainbuch para melhorar tempo de configuração e concêntrica de fuso a fuso.

Como com muitas coisas em usinagem, realmente se resume à peça. "Em geral, quanto maior e mais complexa a peça, mais provável que vá para os tornos de cabeçote fixo", diz Reader. "Peças cilíndricas pequenas com tolerâncias extremamente apertadas ou que precisam de refrigerante de alta pressão vão para as máquinas CNC suíças. Mas se podemos fazê-la nas máquinas CAM suíças, provavelmente será mais rápida, e igualmente precisa, produzida lá."