Aumente a Eficiência do Seu CNC 5 Eixos: 4 Dicas Comprovadas de Especialistas

Existem excelentes razões para usar máquinas CNC de 5 eixos, mas para realmente colher os benefícios de produtividade você precisará das ferramentas e técnicas certas — algumas das quais estão fora do radar. Conversamos com três especialistas da indústria para orientação sobre economia de tempo e produtividade.

Seja sua oficina usando todos os cinco eixos simultaneamente ou limitando sua usinagem a 3+2, centros de usinagem CNC de 5 eixos são a melhor coisa que aconteceu à produtividade desde o metal duro. Existem uma série de benefícios no uso de usinagem 5 eixos, incluindo: redução de manuseio de peça, menos fixadores, prazos de entrega mais curtos, maior qualidade de peça, eliminação de trabalho em processo, e fabricação de peças complexas e de outra forma impossíveis, como implantes de joelho e pás de impulsor.

Antes de mergulhar de cabeça, é importante entender como a fabricação de peças em um CNC 5 eixos será significativamente diferente do trabalho em um VMC de 3 eixos ou outro sistema.

Você pode precisar de ferramentas e fixação de peça totalmente diferentes — e novas estratégias para preparação e troca. Conversamos com três especialistas da indústria para conselhos de economia de tempo e produtividade que são únicos para sistemas CNC de 5 eixos.

Dica #1 de Usinagem 5 Eixos: Faça Múltiplas Peças em Menos Tempo com a Basepiramidal Certa, Troque Configurações Rapidamente

Um dos primeiros negativos que você pode ouvir sobre centros de usinagem 5 eixos é a noção de que eles são limitados a uma peça por ciclo. Não é assim, diz Brad Evans, líder de equipe para fixação estacionária na Schunk.

"Muitas pessoas ignoram a capacidade de usinar múltiplas peças em uma máquina 5 eixos", diz ele. "Mas se você equipar sua máquina com uma basepiramidal de 45 graus, você elimina a maioria dos problemas de interferência e pode usinar de três a seis peças por ciclo, dependendo da pirâmide."

Os tornos da série KSC 5 eixos da Schunk são projetados para montar em uma dessas pirâmides estilo SEP, mas Evans reconhece que o torno de qualquer um servirá. Tornos especiais são outra coisa que algumas oficinas ignoram.

Seja qual for a fixação e quantas peças possam ser encaixadas na máquina, Evans recomenda fortemente usar um sistema de posicionamento de ponto zero VERO-S ou comparável para reduzir o tempo de preparação e aproveitar totalmente a flexibilidade de um centro de usinagem 5 eixos.

"Devido ao seu custo mais alto, é particularmente importante manter a porta fechada o máximo possível em um centro de usinagem 5 eixos", explica Evans. "Então, se você tem um sistema de troca rápida e uma pirâmide de três ou quatro lados com um torno em cada lado, você não só pode rodar a máquina por muito mais tempo entre aberturas de porta, mas também trocar para uma configuração diferente em minutos. Você não está discando nada ou tocando — apenas solte o próximo trabalho e vá."

Descubra por que um sistema de trunnion não pode competir com um CNC 5 eixos e muito mais em "8 Fatos Importantes Sobre Centros de Usinagem 5 Eixos e Usinagem de Alto Desempenho."

Dica #2 de Usinagem 5 Eixos: Use Simulação de Trajetória de Ferramenta

Múltiplas peças por ciclo podem aumentar o já alto potencial de colisão da usinagem 5 eixos, onde comprimentos de ferramenta longos e espaços apertados aumentam o risco de interferência.

Dias ruins devido a colisões de máquina podem ser facilmente evitados — tudo o que é necessário é um pouco de esforço adicional no início, e um pacote de software dedicado a tirar o máximo proveito de cada máquina-ferramenta, diz Gene Granata, gerente de produto para software de simulação de trajetória de ferramenta Vericut na CGTech.

"Muitas oficinas confiam nas capacidades de simulação do seu sistema CAM para detectar interferência", diz ele. "O problema aqui é que um programa pode passar bem durante o desenvolvimento da trajetória da ferramenta, mas uma vez que foi pós-processado, erros podem ser introduzidos."

A simulação real de trajetória de ferramenta também verifica a máquina-ferramenta inteira, incluindo limites de curso, comportamento de funções específicas de controle CNC como offsets dinâmicos e compensação de cutter, a peça em constante mudança, os fixadores e porta-ferramentas, e até as braçadeiras que prendem o torno à mesa. Este nível de realismo e precisão é difícil de alcançar em qualquer sistema de programação.

A simulação de trajetória de ferramenta fornece muito mais do que evasão de colisão, no entanto — também aumenta a eficiência de usinagem. Como as operações de usinagem 5 eixos são geralmente mais complexas do que as realizadas em máquinas-ferramentas menos capazes, muitos programadores — particularmente aqueles novos no trabalho 5 eixos — retraem as ferramentas muito mais do que o necessário para limpar a peça.

Eles também podem usar avanço de aproximação e posicionamento lentos porque não estão confiantes sobre como a máquina se moverá ou o quão perto a ferramenta realmente está de potencialmente colidir com algo.

"Eles desperdiçam todo tipo de tempo e movimento fazendo isso e passam por extensos processos de prova no chão de fábrica, enquanto um bom simulador mostra exatamente o que está acontecendo dentro da máquina e como ela está se comportando", diz Granata. "Isso permite que os programadores fiquem mais perto da peça durante movimentos de posicionamento, o que aumenta a eficiência geral, enquanto ao mesmo tempo assegura ao programador que não haverá problemas uma vez que o trabalho chegue ao chão. O objetivo deve sempre ser primeira peça, peça boa."

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Dica #3 de Usinagem 5 Eixos: Calibre Sua Máquina CNC para Alinhamento Adequado

Outra maneira de se manter fora de problemas é mantendo o fuso e os eixos da máquina devidamente alinhados. A maioria dos centros de usinagem 5 eixos vem equipada com controle de ponto central da ferramenta (TCP) ou opções de controle similares para evitar desalinhamentos de superfície e imprecisões geométricas que poderiam ocorrer à medida que os eixos da máquina giram de plano para plano. Mas se a própria máquina estiver fora de sintonia, todo o TCP do mundo não será eficaz.

A calibração de rotina da máquina é importante em qualquer máquina-ferramenta CNC, observa Tom Ellis, gerente de marketing da divisão de laser e calibração da Renishaw, mas especialmente em centros de usinagem 5 eixos.

"Dado o centro de rotação relativamente alto, eliminar todo desalinhamento é fundamental para sua capacidade de fazer uma peça corretamente", diz ele. "É por isso que desenvolvemos o AxiSet."

O sistema de verificação AxiSet parece nada mais do que um pirulito de metal preso a uma base magnética. Aparências enganam. Ao colocar a esfera de calibração na mesa de um centro de usinagem 5 eixos ou no mandril de um torno multitarefa e então sondá-la em várias posições axiais e radiais, erros de forma mecânicos podem ser rapidamente exibidos e corrigidos. O software do sistema também é capaz de determinar o centro exato de rotação e transmitir essa informação para o controle da máquina-ferramenta. O resultado é alinhamento perfeito de todos os eixos e pontos de pivô da máquina.

"O AxiSet, junto com o calibrador multi-eixos XM-60 e o QC20-W ballbar, é o que usamos em nossas próprias máquinas-ferramenta", diz Ellis. "Muitas pessoas não percebem, mas a Renishaw é um grande fabricante, produzindo um milhão ou mais de peças por mês para nossos vários produtos. A calibração de rotina fornece dados sobre como uma máquina está performando, e dá às pessoas aviso antecipado de problemas potenciais, tenha havido uma colisão ou não, ou tenha alguém reportado ou não."

Dica #4 de Usinagem 5 Eixos: O Valor da Fixação Automatizada

Brad Evans da Schunk tem outro conselho: Abandone a alavanca do torno.

"Em uma situação de automação, ou mesmo para maior ergonomia, as oficinas têm uma escolha entre fixação hidráulica e pneumática", diz ele. "Hidráulicos têm a vantagem em termos de força de fixação, mas não por muito, e se houver um vazamento no sistema, você está olhando para possível contaminação dos fluidos de corte e secador de piso ao redor da máquina."

É por essas razões que a fixação pneumática cresceu em popularidade e capacidades nos últimos anos. É simples de instalar e manter, e se houver um vazamento, ele ventila para a atmosfera. Sem grande problema. Evans diz que é bastante fácil canalizar um dos morsos de troca rápida VERO-S ou fixadores piramidais para ar comprimido e ligá-lo a um CLP dentro do gabinete elétrico da máquina se fixação e liberação automáticas forem desejadas.

Caso contrário, um manifold e válvula acionadas manualmente ou válvulas são ambos rápidos e acessíveis. De qualquer forma, fixação automatizada é mais uma das caixas que devem ser marcadas em um centro de usinagem 5 eixos.

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