DMG Mori e Siemens Entregam Soluções Completas CAD/CAM/CAE CNC para Usinagem Aeroespacial

A DMG Mori (Hoffman Estates, IL) entrega tecnologias de manufatura para OEMs aeroespaciais e oficinas de produção suportadas por um pacote de hardware, software, e serviços de engenharia CAD/CAM/CNC da Siemens Industry Inc. (Elk Grove Village, IL) para usinagem aeroespacial. Parceira de longa data da Siemens, a DMG Mori constrói uma variedade de centros de usinagem convencionais de corte de cavaco e ultrassônicos.

Para a indústria aeroespacial, grande cuidado e planejamento no processo de usinagem aeroespacial são requeridos para atingir acurácias desejadas e eficiências de produção gerais. Componentes típicos produzidos incluem aqueles feitos de materiais leves mas duros, como titânio e ligas relacionadas bem como peças de alumínio, onde volumes substanciais de remoção de material ocorrem. Devido a longos tempos de ciclo e outros altos custos de matéria-prima, a usinagem de tais componentes é desafiadora.

Duas aplicações recentes ilustram como a DMG Mori foi capaz de recorrer à Siemens para melhorar produção de peças, incluindo redução de protocolos design-to-part, tempo de usinagem aeroespacial, vida de ferramenta, acabamento superficial, acurácias dimensionais e eficiências de produção gerais.

Na primeira instância, um componente de reverso de empuxo para motor a jato seria feito de Ti Gal-4-V, material frequentemente usado em aeroespacial devido à sua rigidez elástica. Partindo do arquivo CAD, o time PLM (gerenciamento do ciclo de vida do produto) da Siemens rodou o programa através de seu NX CAM com feature add-on VoluMill que calcula taxas máximas de remoção de material. O recurso user-defined events (UDE) dentro do programa NX permite checkboxes para disparar referências de pós-processador para pressão de refrigerante, amplitude, configurações de gerador ultrassônico, e mais. Isso evita programação manual e, como resultado, reduziu o tempo de transição de programa de até dois dias para aproximadamente 30 minutos.

Uma vez que o programa estava pronto para o controle, os recursos do Sinumerik 840D sl CNC permitiram uma simulação mais streamlined do caminho de corte real. O recurso 3D quick-set compressor fornece um arquivo de dados paramétrico itemizado para todos movimentos de caminho, eliminando colisões e garantindo o caminho de ferramenta ótimo, em conjunto com o kernel NC e PLC na máquina-ferramenta.

Como Randy Pearson, gerente do centro de aplicações técnicas da Siemens observou: "Este recurso é um enorme economizador de tempo para nosso cliente, já que a bola de teste e sonda no mecanismo do fuso podem ser rodadas em qualquer ponto no ciclo, testando a cinemática real da máquina a qualquer momento. O procedimento também pode ser automatizado para rodar na mesa em intervalos de tempo prescritos."

O recurso de usinagem de alta velocidade é destacado pelo Ciclo 800, uma transformação de plano estático que permite uma máquina de cinco eixos definir um plano de trabalho rotacionado no espaço. É comumente conhecido na indústria como programação 3+2. O ciclo converte o zero real da peça e offsets da ferramenta para referir à superfície rotacionada. De nota aqui, o ciclo acomoda cinemática particular de máquina e posiciona os eixos físicos normal ao plano de trabalho. Isso é referenciado como TRAORI ou orientação de transformação.

Enquanto isso, a interface de usuário Sinumerik CNC Operate na máquina permite ao operador realizar funções integradas de gerenciamento de ferramentas e gerenciamento de informação, todas transportáveis em USB ou conexão de rede.

Na simulação, o carregamento e fixação da peça são realizados virtualmente no NX CAM, que também calcula uma carga de cavaco consistente, crítica nestas aplicações de grande remoção de material. A simulação verifica further o comprimento da ferramenta em cada seção de corte e o programa é finalizado para a máquina começar. É literalmente como trabalhar com um "Gêmeo Digital" da máquina.

Durante produção, este processo rendeu uma melhoria de 2,25 vezes na vida da ferramenta neste material muito duro, segundo Luke Ivaska, gerente nacional de produto para DMG Mori. "Com a combinação de NX CAM, mais o Sinumerik 840D sl na máquina e tudo que podia fazer, tivemos alguns desafios iniciais, já que a maioria dos programas de software são pacotes CAM purpose-built que permitem uso rápido e fácil por qualquer um. Eles têm limitações significativas, porém, pois o software dirige o caminho da ferramenta e o operador tem muito pouco controle. Com NX CAM e Sinumerik, temos muito mais input na criação do caminho da ferramenta. Ainda não encontrei problema que não pudesse resolver com NX." Como resultado, a peça finalizada roda em 4½ horas com melhoria de acabamento superficial de 62.5 Ra para 35 Ra, devido ao ator ultrassônico.

No segundo exemplo, um centro de usinagem convencional de corte de cavaco de cinco eixos, o DMU 50 de entrada é utilizado para cortar um bloco de alumínio 6061 de 7" (177,8 mm) de diâmetro x 2" (50,8 mm) de altura em uma ventoinha impeler para a indústria aeroespacial, com mais de 90% de remoção de material alcançada. O mesmo software NX CAM iniciou esta cadeia de processo, com o benefício inicial de economia considerável de tempo no setup de cinco eixos e simulação e verificação abrangente de G-code em um único sistema.

Devido à estrutura de pás deste componente impeler, apenas 0,5 de folga entre a peça e o porta-ferramenta era permitido durante usinagem. Simulação com NX CAM preveniu colisão de ferramenta e peça. Engenharia da DMG Mori recorreu a outro parceiro de ferramentaria de longa data, Haimer, e seu porta-ferramenta slim line para fornecer uma solução viável para esta aplicação. Enquanto isso, vistas de seção e eixo de ferramenta interpolados foram rodadas no NX CAM para verificar a operação da ferramenta no espaço de trabalho apertado.

No Sinumerik 840D sl, o mesmo recurso 3D quick-set compressor garantiu o caminho de ferramenta adequado, enquanto o setup de usinagem de alta velocidade e Ciclo 800 foram novamente utilizados para este projeto. Sinumerik Operate, a interface gráfica do usuário do CNC, proporciona ao operador do usuário final e pessoal de engenharia de manufatura acesso a condições de produção, incluindo todos dados de desbaste e acabamento em texto plano, mais todos dados de orientação de transformação de cinco eixos logados para restart após qualquer interrupção e restart manual.

A operação streamline variável da máquina-ferramenta combina com um vetor interpolado para produzir um acabamento mais suave ao usinar superfícies de pás em uma única trajetória de ferramenta. A máquina transiciona de usinagem square-to-round e então os caminhos de ângulo extremo necessários para usinar com precisão os internos das pás. A porção de aleta de pá única do programa foi capturada automaticamente, então um programa step-and-repeat pôde ser construído.

A simulação de cada caminho de corte de aleta de pá foi feita tanto no NX CAM quanto nos programas CNC. Este programa vetorado é transportável para qualquer máquina com resultados comparáveis, segundo Randy Pearson e Matthias Leinberger, diretor de desenvolvimento de negócios PLM para Siemens, que comentaram, "Precisamente porque a cinemática da máquina é conhecível, este programa, uma vez criado, pode ser transferido para múltiplas máquinas dentro da mesma instalação ou rodado por oficinas ao redor do mundo, todas unidas pelo controle. Há continuidade total entre as operações, protocolo de captura de dados, e feedback recebido para análise de produção."

Ambos estes projetos foram realizados usando o novo CELOS a bordo das máquinas DMG Mori. CELOS facilita interação entre operador e máquina nestas aplicações. Tem numerosos apps para permitir chamada instantânea de condições reais, comparação completa de dados através de link para produtos CAD e CAM, mais interface completa para o sistema ERP da empresa cliente para logging e análise, com ajuste remoto in-process. No caso destes clientes aeroespaciais, comunicação interativa para uma rede de produção global também é fornecida.