Alimentadores de Barras Modernos: Aprimorando Interconectividade para Economia de Custos e Qualidade

A necessidade de reduzir custo por peça, melhorar a produtividade, gerenciar a qualidade do produto e obter vantagem competitiva leva os fabricantes a examinar todos os aspectos de seus processos de produção. Para aqueles que usam máquinas de torneamento para fazer peças a partir de barras, empregar alimentadores de barras modernos pode ter um grande impacto no alcance desses objetivos, especialmente agora que os alimentadores de barras entraram na era da Internet Industrial das Coisas (IIoT).

Por muitos anos, o carregamento de barras era uma prática puramente manual que retardava a produção e pouco fazia para manter a qualidade do produto. Havia também um perigo significativo de lesão para operadores de máquina que podiam ser atingidos por barras expostas rotacionando em altas velocidades. De fato, os primeiros carregadores de barras eram simplesmente dispositivos de suporte ou guia que limitavam as velocidades do fuso, produziam vibração significativa e frequentemente danificavam peças e ferramentas de máquina.

Nos anos desde então, os alimentadores de barras evoluíram de dispositivos principalmente mecânicos para sistemas sofisticados que incorporam servomotores, codificadores absolutos e uma variedade de componentes automáticos de autoajuste. Esses avanços — às vezes grandes passos à frente, às vezes incrementais — melhoraram constantemente a velocidade de carregamento de barras, suporte, segurança e confiabilidade. Para fornecer as melhores soluções para uma variedade de aplicações, alimentadores de barras automáticos agora estão disponíveis em versões que acomodam barras de 12 pés, 6 pés e comprimento do fuso e operam com tornos de cabeçote fixo e deslizante (tipo suíço).

A Conexão Ethernet

Um dos saltos mais dramáticos na tecnologia de alimentação de barras foi a incorporação de conectividade Ethernet para permitir que o alimentador de barras se comunique bilateralmente com o controlador CNC da máquina. Esse compartilhamento de dados fornece aos fabricantes uma série de benefícios, incluindo a redução de desperdício de material e a permissão de trocas automáticas de programas de peças em tempo real.

Permitir que máquinas-ferramenta se interconectem com outros equipamentos de fábrica tem sido um tópico quente na manufatura nos últimos anos. Em alguns casos, incursões na interconectividade tiveram aplicação prática limitada. No entanto, o sistema de comunicações Ethernet e-Connect, desenvolvido pelo fabricante de alimentadores de barras LNS para interconectividade entre o alimentador de barras e a máquina-ferramenta, é projetado para fornecer soluções IIoT do mundo real para fabricantes de qualquer tamanho, desde produção de alto volume até lotes pequenos, execuções de peças mistas.

Reduzindo Custos de Material e Mão de Obra

Para muitas oficinas, o custo de todas as barras — especialmente materiais como titânio e ligas exóticas — torna a redução de desperdício uma consideração importante. Jogar fora um remanescente desses materiais caros é como jogar notas de dólar na pilha de sucata. Com o e-Connect, o uso de material é continuamente monitorado e comunicado ao controle CNC da máquina. Quando os dados compartilhados indicam que não há material suficiente para fazer a próxima peça em uma determinada execução, o sistema verifica o cronograma mestre de produção para encontrar outra peça na fila que possa ser feita a partir do remanescente. Quando a peça é identificada, a máquina-ferramenta e o alimentador de barras se ajustam automaticamente para fazer a peça ou peças selecionadas. Uma vez que a barra é usada, o alimentador de barras carrega a próxima barra, e o sistema repete o processo até fazer todas as peças programadas.

Além de melhor utilização de material, há também economia substancial de custos de mão de obra porque a troca, dentro da faixa de diâmetro, é realizada sem intervenção do operador. Menos toques pelo operador da máquina melhoram a produtividade, reduzem a possibilidade de erro humano e permitem que um operador cuide de múltiplas estações de trabalho. Esse nível de automação — junto com monitoramento remoto da saúde do alimentador de barras — também torna a produção desassistida, lights-out, possível, mesmo para lotes de peças mistas.

Para aumentar ainda mais a produção lights-out, o sistema e-Connect fornece monitoramento em tempo real de outros periféricos LNS, incluindo transportadores de cavacos, sistemas de alta pressão, coletores de óleo/névoa e outros dispositivos para produção noturna sem preocupações. Os dados de todos esses dispositivos fluem através do e-Connect, então não há necessidade de linhas de dados dedicadas de cada produto.

Um Exemplo Prático

Um exemplo de uma oficina CNC usando esse nível de interconectividade para reduzir custo por peça enquanto atende aos requisitos de entrega just-in-time dos clientes é a American Punch (Cleveland, Ohio). A empresa fabrica punções e matrizes de precisão para aplicações de calibre pesado, como componentes de estrutura de pontes e caminhões, bem como peças de calibre mais leve para produtos de consumo, como eletrodomésticos e peças automotivas.

À medida que os clientes da empresa exigiam lotes menores de 5, 10 ou 20 peças por vez, em vez de execuções de alto volume, a American Punch teve que repensar seus processos de produção. Uma abordagem era continuar a fazer execuções longas e estocar o excesso de inventário para entregas futuras. Embora a empresa já estocasse uma série de peças de alta rotatividade para certos clientes, adicionar estoques de peças de volume menor consumiria capital de giro adicional e espaço no chão.

Esta célula de trabalho usa o sistema de comunicações Ethernet LNS e-Connect, compartilhando dados entre o alimentador de barras automático de comprimento do fuso LNS Quick Load Servo 80 S2 e o cronograma mestre do centro de usinagem Doosan.

Uma solução mais atraente seria de alguma forma agrupar uma família de peças semelhantes que têm uma variedade de comprimentos e executá-las todas ao mesmo tempo com um único setup. O sistema e-Connect torna isso possível comunicando-se com o cronograma mestre de produção a bordo da máquina-ferramenta CNC. Uma vez que a máquina-ferramenta completa uma execução de peça, ela examina o cronograma de produção, seleciona a próxima peça a ser produzida e envia esses dados para o alimentador de barras. O alimentador de barras então consulta sua Biblioteca de Peças interna, na qual todos os parâmetros para centenas de programas de peças são armazenados. Aqui, ele encontra os dados para o programa correspondente ao escolhido pelo cronograma mestre da máquina CNC e se ajusta automaticamente para a nova execução de peça.

Nesta instalação, o sistema e-Connect reside no alimentador de barras automático, totalmente elétrico, servo-controlado, de comprimento do fuso LNS Quick Load Servo 80 S2 que carrega barras de 14 a 63 polegadas (não excedendo o comprimento do fuso) com diâmetros variando de 1/4 polegada a 3 1/8 polegadas. O operador da máquina carrega o alimentador de barras com barras de aço ferramenta de 1 1/2 polegadas e executa um programa macro que permite que o controle CNC da máquina e o alimentador de barras mudem de uma família de peças para outra na hora.

Um setup típico incluiria carregar o diâmetro apropriado de barras para produzir várias quantidades de peças de diferentes comprimentos. Por exemplo, usando barras de 1 1/2 polegadas de diâmetro para produzir 50 peças de 2,500 polegadas de comprimento, 10 peças de 3,025 polegadas de comprimento, 75 peças de 3,500 polegadas de comprimento, e assim por diante. As peças podem variar em forma também. Anteriormente, o operador da máquina carregava as barras e ficava ao lado da máquina enquanto ela fazia um pequeno lote de peças. Ele então reiniciava a máquina CNC e o alimentador de barras para fazer a próxima peça de tamanho. Agora, o operador simplesmente configura a execução, carrega as barras e inicia as máquinas. À medida que a célula de trabalho produz toda a execução de peças mistas sem supervisão, o operador é livre para cuidar de outras células de trabalho e realizar tarefas adicionais.

A empresa atualmente tem quatro células de trabalho que usam o sistema LNS e-Connect e alimentadores de barras para rodar mais de 300.000 peças por mês. A mais nova célula de trabalho consiste em um alimentador de barras LNS Quick Load Servo 80 S2 carregando barras em um centro de torneamento com capacidades de fresamento, furação e rosqueamento. Além de interagir com o alimentador de barras LNS, a máquina CNC também se comunica com um sistema de alta pressão programável ChipBlaster para aplicar a quantidade precisa de refrigerante para cada operação de usinagem.

Segundo o engenheiro de produção da empresa, "Essas células de trabalho fizeram uma melhoria significativa em nosso custo por peça através de operação sem supervisão e adicionando um turno noturno sem mão de obra. Igualmente importante tem sido a melhoria em nossa capacidade de atender às demandas de entrega de nossos clientes. Sem o sistema e-Connect, estávamos constantemente lutando para ficar em dia com os pedidos. Agora, não apenas resolvemos o problema de tempo de entrega, expandimos nossa capacidade para assumir trabalho adicional."

Soluções Personalizadas

Um componente chave no sistema e-Connect para alimentadores de barras é a função Biblioteca de Peças que contém centenas de programas de peças e é mais do que adequada para a maioria dos usuários. No entanto, em alguns casos, o e-Connect pode ser facilmente personalizado para aplicações incomuns. Por exemplo, em uma situação, uma oficina CNC roda milhares de uma família de peças que são todas do mesmo diâmetro e forma, mas variam em comprimento de 2,5 polegadas a 49 polegadas em incrementos de 0,5 polegada.

O display LNS e-Connect mostra o status atual de todos os dados sendo trocados entre o alimentador de barras LNS e a máquina-ferramenta CNC. Os dados são continuamente atualizados para todos os periféricos LNS conectados.

Normalmente, esses programas seriam carregados na Biblioteca de Peças, que ajustaria automaticamente todos os parâmetros do alimentador de barras para cumprir o programa da máquina-ferramenta a ser executado. Nesta situação, como a única variável é o comprimento de cada peça, o e-Connect simplesmente transmite apenas os dados de comprimento apropriados diretamente para o alimentador de barras ao mudar de um programa de peça para outro. Como todos os outros parâmetros são os mesmos, eliminando a necessidade de acessar todos os dados do programa de peça, o processo de troca é ainda mais simplificado. Multiplicando essa economia de tempo por milhares de peças, há um impacto significativo na produtividade.

Hoje e Amanhã

Adicionar esse nível de interconectividade aos muitos outros benefícios dos alimentadores de barras pode fazer uma diferença substancial para qualquer instalação de tamanho produzindo peças torneadas. Permite execuções curtas mais lucrativas e produção de alto volume sem problemas. No futuro, interconectividade desse tipo acoplada com Inteligência Artificial (IA) pode abrir ainda mais oportunidades para reduzir tempo, material e custos de mão de obra.

American Punch | 800-243-1492 | americanpunchco.com