Adicionar Eixos à Usinagem CNC Reduz Custos de Produção – Veja Como

É oficial! Adicionar eixos extras ao seu processo de usinagem pode torná-lo mais eficiente e reduzir custos. Aqui está o porquê.

Os 5 Problemas da Usinagem CNC Tradicional de 3 Eixos

Tradicionalmente, as máquinas CNC possuem 3 eixos programáveis, geralmente X, Y e Z. Eles permitem furar, fresar ou transformar sua peça em 3 dimensões. Algumas máquinas de eixos reduzidos (ex: máquinas de gravação) também vêm com capacidade apenas 2D ou 2.5D.

A usinagem 3D é ótima para muitas operações comuns na manufatura. No entanto, ter apenas 3 eixos pode ser muito restritivo.

Aqui estão 5 problemas que surgem com máquinas CNC tradicionais:

1. Exige Mais Preparações (Setups)

Menos eixos significam mais preparações. A menos que seus produtos exijam apenas usinagem extremamente simples, é provável que você precise alterar a posição e/ou orientação das peças para realizar todos os cortes necessários.

Cada preparação extra afeta diretamente a produtividade da célula de usinagem. Isso é particularmente problemático com lotes pequenos (que estão se tornando mais comuns), onde até 90% do tempo de usinagem pode ser consumido por preparações.

2. Mais Tempo de Intervenção Manual

Mais preparações não apenas reduzem a produtividade da máquina. Elas também reduzem a produtividade dos trabalhadores. Cada preparação exige que um operador gaste seu tempo valioso em uma tarefa que não agrega valor. Eles poderiam gastar esse tempo de forma mais produtiva em outro lugar.

Otimizar suas trocas pode ajudar a reduzir esse tempo, mas é muito mais eficaz eliminar o máximo possível de tempo de intervenção manual.

3. Necessita de Fixação Personalizada

Máquinas de 3 eixos são restritas na orientação em que podem se aproximar da peça. Se uma operação de usinagem exigir uma orientação ligeiramente deslocada, isso geralmente significa que você precisa projetar e fabricar fixadores personalizados.

Fixadores personalizados funcionam bem para lotes muito grandes. No entanto, eles podem adicionar uma enorme quantidade de trabalho para cada preparação. Isso pode aumentar significativamente o tempo que cada peça leva e o custo.

4. Aumento de Etapas por Operação

Qualquer fabricante concordaria: quanto menos etapas de usinagem você tiver, melhor. Muitos dos princípios da prática de Design para Manufatura são dedicados a simplificar operações de usinagem e reduzir o número de etapas necessárias.

Máquinas de 3 eixos frequentemente aumentam desnecessariamente o número de etapas em comparação com tecnologias de usinagem que têm mais Graus de Liberdade.

5. Aumento do Lead Time e Custo do Produto

Todos os problemas acima podem afetar negativamente o processo de fabricação geral, levando a prazos de entrega maiores e um custo de produto mais alto. Toda vez que um técnico precisa gastar seu tempo valioso com uma nova preparação e toda vez que um fixador personalizado deve ser feito, isso pode impactar diretamente o resultado final.

Por Que Eixos Extras Reduzem Custos

A solução cada vez mais popular para esses problemas é adicionar eixos extras à sua operação de usinagem.

Existem duas maneiras de alcançar isso, como descreveremos abaixo, mas primeiro vamos ver por que mais eixos podem reduzir custos.

O "Ponto Ideal" dos 6 Graus de Liberdade

Costumamos pensar no mundo como tendo 3 dimensões. Mas, na realidade, existem 6 dimensões necessárias para usinagem totalmente flexível:

• 3 dimensões posicionais (X, Y e Z)
• 3 dimensões rotacionais (Rot[X], Rot[Y] e Rot[Z])

Estes 6 valores são o número mínimo de Graus de Liberdade (GdL) necessários para abordar qualquer ponto no espaço de trabalho a partir de qualquer ângulo.

Máquinas CNC com 3, 4 ou até 5 eixos sempre serão restritas porque não atingem este "ponto ideal" de 6 GdL.

5 Maneiras Pelas Quais Eixos Extras Reduzem Custos

Adicionar GdLs extras a uma operação de usinagem pode diminuir custos de várias formas:

1. Apenas uma única preparação é necessária (conhecido como "Done-in-one").
2. O tempo de intervenção manual do operador é reduzido ao mínimo.
3. Geralmente não é necessário fixação personalizada.
4. Reduz e simplifica as etapas de usinagem.
5. Diminui o lead time do produto.

Todos esses fatores ajudam a reduzir o tempo e o custo de produção.

Quantos Eixos Você Pode Adicionar?

Como 6 GdL são necessários para uma máquina totalmente flexível, a próxima pergunta é: Como adicionamos esses GdL e quantos podemos adicionar?

Existem 2 opções para adicionar eixos extras à sua célula de usinagem:

1. Máquinas CNC multi-eixos.
2. Usinagem com robôs.

Com Máquinas CNC

Quando falamos de máquinas CNC, normalmente nos referimos aos três tipos mais comuns disponíveis no momento:

1. CNC tradicional de 3 eixos
2. CNC de 4 eixos
3. Máquinas CNC de 5 eixos

Embora estejam começando a surgir outras máquinas no mercado (ex: esta máquina de 6 eixos relatada em 2019), 5 eixos é o "limite superior" mais comum.

Com Usinagem Robótica

Uma alternativa ao CNC é usar usinagem robótica. Isso envolve adicionar uma ferramenta de usinagem a um robô industrial.

Com esta configuração, a configuração básica tem 6 GdL, pois este é o padrão para robôs industriais. No entanto, há espaço para muitos mais eixos na sua configuração de usinagem robótica, adicionando quantos eixos extras você quiser!

Embora você nunca possa aumentar os GdL acima de 6, adicionar mais eixos assim permite um espaço de trabalho muito maior e mais flexibilidade.

Qual é Melhor: CNC ou Usinagem Robótica?

A tendência atual em direção à usinagem multi-eixos está tornando máquinas de 5 eixos mais populares. No entanto, existem desvantagens em usar máquinas CNC em comparação com usinagem robótica.

Duas grandes desvantagens das máquinas CNC multi-eixos são:

• São inflexíveis — Você não pode simplesmente adicionar um eixo extra como pode com usinagem robótica.
• São enormes! — Com CNC, quanto mais eixos você tem, maior a máquina geralmente se torna.

Em última análise, a escolha de qual tecnologia usar depende de você, mas vale mencionar que a usinagem robótica pode até superar máquinas CNC em alguns casos.

A usinagem robótica pode realmente simplificar sua vida em comparação ao uso de máquinas CNC multi-eixos.

O que você acha de máquinas CNC multi-eixos comparadas à usinagem robótica? Deixe nos comentários abaixo ou participe da discussão no LinkedIn, Twitter, Facebook, Instagram ou no Fórum RoboDK.