Programação Eficiente Reduz Custos de Setup e Ferramentas na Jaktool LLC

Na Jaktool LLC (Cranbury, NJ), uma equipe de jovens engenheiros inquisitivos está investindo tempo para explorar o potencial total de seu software e máquinas de manufatura para assumir os trabalhos complexos que ninguém mais quer. Usando software de programação CAD/CAM Mastercam da CNC Software Inc. (Tolland, CT), a Jaktool consegue economizar tempos de setup e custos de ferramentas, e reduzir tempos de ciclo, enquanto entrega serviço ao cliente excepcional a uma diversa seção transversal de indústrias.

Uma empresa de tecnologia de protótipo de alta precisão, a Jaktool especializa-se em serviços analíticos, desenvolvimento de processo de manufatura e manufatura de protótipo para mercados de defesa, médico, laboratório e industrial, trabalhando com praticamente todo tipo de material, de plásticos a ligas de alto níquel, titânio e aço inoxidável. Cerca de 50% de seu trabalho é para os militares — apoiando sistemas de armas de protótipo e componentes de hardware balístico para aplicações aerotransportadas, de superfície e subsuperfície.

Peças podem ser tão pequenas quanto 0,040" (1 mm) rebites para uma aplicação aeroespacial ou tão grandes quanto 18" (457 mm) de diâmetro para aplicações subsuperfície. Volumes de protótipo variam de uma a 5000 peças, com média de 50 peças. Na oficina de máquinas, cerca de 65-70% de seu trabalho é torneamento; o restante é fresamento. O trabalho é realizado em tornos CNC de dois eixos, tornos de fuso duplo de cinco eixos, e fresadoras de três a cinco eixos.

Cada um dos 10 engenheiros mecânicos e elétricos da Jaktool é capaz de trazer as peças do desenho ao produto final, segundo Ryan Hollywood, gerente de engenharia de manufatura, "Esta não é uma job shop típica onde temos dois programadores e passamos o resto para operadores de máquina. Todos os caras que estão fazendo as peças são os mesmos caras programando as peças. Cada pessoa tem posse de uma peça, seguindo-a através de cada processo de manufatura — torneamento, brunimento, retífica, rosqueamento e tudo mais até a peça estar terminada. Como cada pessoa usa muitos chapéus, incluindo rodar duas máquinas simultaneamente, precisamos mover produto pela oficina rápida e eficientemente para que todos possam rodar seus trabalhos", disse Hollywood.

A CNC Software, através de sua rede de revendedores, tem sido um recurso valioso para treinar funcionários da Jaktool que são largamente autodidatas através de experiência, manuais do Mastercam e fóruns que frequentam. A oficina foi um site beta para Mastercam 2017 onde, através de tentativa e erro, funcionários puderam descobrir suas novas e poderosas funções de programação. A primeira vez que uma nova feature foi implementada, por exemplo, levou aproximadamente uma vez e meia o que normalmente levava para programar uma peça. No entanto, na segunda tentativa, a equipe cortou cerca de 25% do tempo de ciclo, seguido por corte de 25% do tempo de setup.

A Jaktool mantém um programa de estágio forte e recompensador. Baseado em seus pontos fortes, interesses e disposição para dedicar tempo, estagiários são encorajados a ir além de apertar botões e terminar tarefas. Embora ambos desempenhem papel importante em aprender e apreciar processos de manufatura, o verdadeiro valor de um estagiário como futuro engenheiro é descoberto quando ele se torna um resolvedor de problemas. Kevin Zheng, que é estagiário e major em engenharia elétrica, é típico. Ele continuamente explora diferentes formas de programar os toolpaths para empurrar as máquinas às suas capacidades máximas. E não atrapalha que ele realmente goste de fazer cavacos.

Quando na oficina, Zheng é dedicado em tempo integral a operações de fresamento. Ele prefere projetos que não são repetitivos que o desafiam a investigar as muitas features do Mastercam. Quando o sênior da faculdade iniciou seu estágio, a Jaktool estava fazendo trabalhos de quatro eixos que eram ideais para superficiamento. Quando Hollywood soltou Zheng no software, eles aprenderam mais funções, permitindo-lhes assumir trabalhos mais complicados usando as máquinas de quatro eixos.

Anteriormente, posicionamento de quatro eixos era programado à mão. Um projeto inicial envolveu um design de peça com features que estavam em um padrão radial que requeria usinagem de quatro eixos. Usando a feature Transform do Mastercam, Zheng foi capaz de pegar toolpaths existentes e translá-los, rotacioná-los ou espelhá-los para usinar múltiplas peças (ou furos) que eram exatamente iguais. "Podíamos colocar esta peça em um torno com quatro ou cinco operações diferentes, mas queríamos ver como poderíamos fazer em uma operação no quarto eixo. Fizemos criando planos para cortar para cada ângulo. Mais tempo é gasto programando a peça, mas o resultado final é uma peça mais precisa porque não é refixada várias vezes", disse Zheng.

Segundo Hollywood, Mastercam 2017 torna mais fácil a transição de seu software de design Solidworks para Mastercam quando a peça precisa ser programada a partir do sólido. Além disso, quando uma peça é projetada no Solidworks e a peça precisa compensar durante a manufatura, a peça é redesenhada no Mastercam.

"Esta capacidade é especialmente útil quando fazendo trabalhos para o Exército dos EUA por causa do formato em que recebemos as ordens", disse Hollywood. "Quando criamos um wireframe de seu IGES ou seu sólido, às vezes precisamos redesenhá-lo para otimizar toolpaths. Para torneamento e fresamento, redesenhamos muitas peças com exceção de peças muito complicadas. Nesse caso, um IGES é importado no software CAD/CAM e coordenadas são resetadas nos planos corretos para que os eixos XYZ estejam na localização adequada."

A tecnologia Dynamic Motion do Mastercam é creditada por desempenhar papel maior na habilidade da Jaktool de reduzir tempo de manufatura. "Quando se trata de fresamento, cada programa que escrevo tem algum Dynamic Motion nele porque descobri que é muito mais fácil remover material", disse Zheng. Ele escolhe o material, então um wireframe, uma ferramenta, e um stepover, e programa no toolpath de alta velocidade, frequentemente criando geometrias complexas e operações de desbaste ao mesmo tempo. Dynamic Motion remove material rapidamente devido a algoritmos proprietários no software que inteligentemente sentem mudanças no material, permitindo que a ferramenta permaneça em contato constante com o material com pouco ou nenhum stepover. Como a ferramenta está constantemente engajada com o material, há menos quebras de ferramenta também.

"Aprendi como fazer coisas sem Dynamic e então, quando começamos a usar a tecnologia, cortou tempos de ciclo pela metade quando se tratava de repetições de desbaste. Estendeu vida da ferramenta em 20-30%", disse Hollywood. Como a Jaktool não faz os mesmos trabalhos todo dia, as altas velocidades possíveis com Dynamic Motion fornecem à equipe os meios para empurrar as máquinas ao seu potencial máximo enquanto otimizam todo o processo de manufatura. Por exemplo, a equipe tinha um trabalho repetido que pedia 910 peças. Sabiam que levava 12-13 minutos para rodar. Recentemente, programaram a peça usando uma máquina de fuso duplo, programando-a com fuso esquerdo e fuso direito no Mastercam, então completando a transferência. O tempo de ciclo foi reduzido em 20%. "No longo prazo, minutos somam dias, então percebemos cerca de uma semana e meia de economia de tempo", disse Hollywood.

Um dos trabalhos mais difíceis que a Jaktool aceitou foi para uma forma tubular pequena com 120 bolsos radiais com parede fina. Todos os bolsos precisavam cortar fora do eixo, colocando a operação de fresamento em cerca de uma hora por peça. Segundo Hollywood, ninguém mais tocaria o trabalho. A jovem equipe experiente cotou 50-60 minutos para completar, devido à sua imprevisibilidade. Cerca de uma semana antes, Zheng aprendeu como usar a feature Transform/Rotate do software, permitindo-lhe programar sete ou oito bolsos por linha e aproximadamente 24 a 36 posições angulares, em vez de 120 bolsos individuais manualmente.

"Só tive que programar uma vez e definir para repetir para ir em uma linha, e outra repetição para ir ao redor de toda a peça", disse Zheng. "Cortei nosso tempo de ciclo para 15 minutos e não quebrei uma única ferramenta durante toda a corrida." Aproximadamente 200 lb (90 kg) de material foi usado, segundo Hollywood. Tempo de setup foi três a quatro vezes mais longo que programação de sólidos, mas usando todas as features Transform/Rotate, a Jaktool foi capaz de cortar o tempo de ciclo para 25% da cotação original.

As tolerâncias apertadas requeridas em especificações militares representam um desafio particular em operações de torneamento. Muitos trabalhos são mais ou menos um milésimo de polegada de tolerância, em peças que podem medir de 10 a 12" (254-305 mm) de diâmetro. Requisitos de acabamento também são rigorosos. "Há muita ciência por trás das peças que estamos fazendo. Estas não são apenas peças padrão com mais ou menos cinco milésimos. Somos capazes de assumir muitos desafios com diferentes peças e, como equipe, nos agrupamos, descobrimos, resolvemos problemas, e fizemos estas peças que outras oficinas evitariam", disse Hollywood. "O software nos ajuda a fazer isso."

Para mais informação sobre Mastercam/CNC Software Inc. acesse www.mastercam.com, ou ligue 860-875-5006.