Soluções de Porta-Ferramentas e Fixação de Ponta Aumentam Produtividade e Qualidade

Uma variedade de novos sistemas de fixação de peça e porta-ferramentas estão fornecendo aos fabricantes muitas opções quando se trata de metalurgia. Aqui estão novos sistemas que podem ajudar a melhorar tanto a qualidade da peça quanto seu resultado final.

Qualquer um que tenha ficado em frente a um centro de usinagem CNC tempo suficiente reconhece a importância de ferramentas de corte de alta qualidade. Eles também sabem que, a menos que você acione essas brocas, fresas de topo e outros cortadores de fresamento com uma trajetória de ferramenta eficiente e os avanços e velocidades apropriados, os resultados serão menos que desejáveis.

Infelizmente, muitos operadores e programadores aceitam o status quo no resto da equação de usinagem. Eles se contentam com porta-ferramentas side-lock que geram excentricidade que mata a ferramenta, por exemplo, ou fazem do com tornos de operador cansados que serviriam melhor como âncoras de barco de pesca.

Admitidamente, operadores estão frequentemente à mercê das pessoas no escritório da frente e devem justificar quaisquer novos gastos com ferramentas. A boa notícia é que esta tarefa onerosa não tem que ser desafiadora. Mesmo uma pequena melhoria em produtividade ou qualidade da peça é frequentemente suficiente para criar um caso inegável para um investimento em tecnologia, e como você verá nos exemplos a seguir, o retorno é tipicamente medido em meses e às vezes semanas, não anos.

O Problema com Porta-Ferramentas

Considere porta-ferramentas. O shank Weldon foi inventado em 1918 por um ferramenteiro chamado Carl Bergstrom depois que ele descobriu que sua outra invenção — uma fresa de topo com flauta helicoidal de 30 graus — tendia a puxar para fora durante cortes pesados. Bergstrom fez o que qualquer operador faria: Ele retificou um pequeno plano no shank da fresa de topo, furou e rosqueou um furo no lado do porta-ferramenta e usou um parafuso de fixação para travar a fresa de topo no lugar. Problema resolvido.

Um século depois, aquela necessidade básica de porta-ferramentas não mudou. Na verdade, é ainda maior, pois operadores hoje estão fazendo cortes mais pesados e fresando materiais mais duros do que Bergstrom poderia possivelmente imaginar. O que mudou, no entanto, é o fato de que fusos hoje giram em velocidades até 100 vezes mais rápidas que os Cincinnatis e Garvins do dia de Bergstrom. Isso significa que a quantidade relativamente alta de excentricidade e desequilíbrio para a qual porta-ferramentas side-lock são conhecidos é grandemente amplificada, levando a vida útil ruim da ferramenta e qualidade da peça. Pior, tal desequilíbrio inevitavelmente leva a dano no fuso, facilmente superando qualquer preocupação sobre investimento em novo porta-ferramenta.

A boa notícia? Um punhado de excelentes alternativas a fresas de topo Weldon flat e porta-ferramentas side-lock estão disponíveis. Todos são mais balanceados e a maioria oferece resistência equivalente ou melhor à extração da ferramenta, e certamente melhorarão operações de fresamento e furação não importa o quão forte você esteja empurrando a ferramenta.

Aqui estão dois exemplos:

Porta-Ferramentas Hidráulicos Celestiais

Ronald West, gerente sênior global de produto para sistemas de ferramentas na Kennametal Inc., explica que a empresa oferece três variantes de porta-ferramentas hidráulicos junto com extensões e mangas redutoras.

Devido à sua maior força de fixação, ele recomenda o primeiro destes — o HydroForce — como a melhor escolha para aplicações de fresamento de topo sólido, furação e alargamento, seguido pelas linhas High-Performance e Slim para aplicações de furação. Ele também recomenda selecionar o maior diâmetro de furo do mandril prático para a aplicação e reduzi-lo com mangas para se ajustar à ferramenta. Isso reduz custos de ferramentas, aumenta a fixação e maximiza a flexibilidade enquanto permite que o adaptador seja usado para múltiplas outras aplicações na oficina. "Embora todos os mandris hidráulicos Kennametal compartilhem as mesmas características, considero o HydroForce com sua força de fixação e precisão superiores como o porta-ferramenta definitivo", diz ele.

Sem Ar Quente: Porta-Ferramentas Shrink Fit

Brendt Holden concorda plenamente com a necessidade de porta-ferramentas bem balanceados, independentemente do método de fixação.

O presidente da Haimer USA, ele oferece uma linha completa de equipamentos de balanceamento de ferramentas bem como uma ampla seleção de porta-ferramentas, uma grande porcentagem dos quais são shrink-fit.

"Somos o líder da indústria quando se trata de tecnologia de encolhimento indutivo e temos mais de 30 modelos de máquinas shrink-fit", diz ele, adicionando que o processo shrink-fit mudou muito desde sua introdução no início dos anos 90. Onde as primeiras máquinas usavam ar quente para aquecer o porta-ferramenta e expandir o furo o suficiente para soltar uma ferramenta, equipamentos shrink-fit modernos dependem em vez disso de aquecimento indutivo, que dependendo do diâmetro do porta-ferramenta pode ser tão pouco quanto dois segundos. Shrink fit é extremamente fácil de usar, Holden aponta, e oferece precisão dentro de 3 µm (0,0001") ou melhor, forças de fixação extremamente altas e balanceamento excepcional. Além disso, os porta-ferramentas podem ser equipados com chips RFID para rastrear dados de usinagem e ferramentas para aqueles interessados em uma estratégia Indústria 4.0.

É importante notar que Haimer e Kennametal também oferecem porta-ferramentas mecânicos como collets ER e mandris de fresamento, assim como muitos outros fabricantes. Como mencionado anteriormente, o que é importante é testar as opções disponíveis e avaliar quais funcionarão melhor em sua oficina. O mesmo pode ser dito para sistemas de fixação de peça. Embora um torno de operador de alta qualidade e bem mantido tenha seu lugar, existem opções mais rápidas, fortes e precisas disponíveis.

Zerando

Um destes vem da Schunk Inc., onde o líder de equipe de fixação estacionária Brad Evans aponta para a tecnologia de troca rápida VERO-S da fabricante. Você pode conhecê-la como ponto zero.

Ela usa um botão de retenção semelhante ao visto na extremidade traseira de qualquer porta-ferramentas de centro de usinagem CNC, que pode ser anexado diretamente a uma peça, fixador ou torno. Isso se acopla com um mecanismo de mandril que por sua vez parafusa a uma baseplaca montada na máquina. O sistema oferece repetibilidade de localização de < 5 µm (0,0002") padrão e 2 µm com pino de fixação SPG. Ativação a ar e manual estão disponíveis, e dependendo do tamanho da peça, até mesmo um único morsa VERO-S pode ser suficiente para segurar uma peça com segurança. Dito isso, dois ou mais é a abordagem preferida, tamanho permitindo. O site da Schunk anuncia mais de 1.000 variantes de fixação.

Habilidade com Pallets

"É bastante comum usar o sistema VERO-S em aplicações de paletização", diz Evans. "Aqui, você montaria o torno ou fixador a um pallet, anexaria alguns botões de ponto zero na parte inferior do pallet, e então apenas prenderia a coisa toda à mesa com VERO-S. Esta opção é especialmente popular com centros de usinagem 5 eixos. O pallet pode ser trocado pelo operador em segundos, ou se a máquina tem um robô anexado, pode ser completamente automatizado trocando peças e/ou pallets. Conheço clientes que configuram uma estante de 30 ou 40 pallets e rodam suas máquinas 5 eixos todo fim de semana sem supervisão. Também vimos algumas oficinas que anexam uma tag RFID ao pallet, então escaneiam para puxar o programa de peça e informações de offset de ferramenta. Independentemente de como você os usa, ponto zero e paletização é um enorme economizador de tempo tanto de setup quanto de tempo de ciclo."

Aceitando o Desafio

Alguém que sabe tudo sobre usinagem 5 eixos é Ray Strickland, vice-presidente de vendas e marketing para Raptor Workholding Products Inc.

A empresa é conhecida por sua ampla linha de fixadores cauda de andorinha, risers e adaptadores, todos projetados com o alto alcance e pegada compacta necessários para trabalho 5 eixos. Strickland diz que a maior demanda recente vem de oficinas desejando espremer mais peças em suas mesas de máquina. "Há alguns anos, começamos o Desafio Raptor 720", diz ele. "Há 30 dias em um mês e 24 horas cada dia, e nosso objetivo era ajudar as oficinas a manter seus fusos girando por tantas daquelas horas quanto possível. Agora temos vários clientes que têm bem mais de 680 horas por mês de tempo de execução."

Strickland atribui este sucesso ao uso de multi-fixadores paletizados da Raptor. Graças ao design único, clientes podem carregar uma dúzia ou mais peças em uma fresadora 5 eixos e voltar mais tarde naquele turno ou até no dia seguinte para peças acabadas. E graças à linha de produtos de fixação ponto zero da empresa a ser lançada em breve, operadores poderão trocar o fixador inteiro em segundos. "Tudo se trata de manter a máquina ocupada fazendo cavacos enquanto você não está lá", ele diz.

Você Está Usando as Mais Recentes Inovações em Porta-Ferramentas e Fixação?

Novos sistemas de fixação de peça e porta-ferramentas estão fornecendo aos fabricantes muitas opções quando se trata de metalurgia.

Estes novos sistemas podem ajudar a melhorar tanto a qualidade da peça quanto seu resultado final.

Quais você está adotando? Faça nossa enquete para compartilhar seus insights.

Qual das seguintes tecnologias você está usando?

Como você está tirando o máximo proveito dos mais recentes sistemas de porta-ferramentas e fixação? Compartilhe seus pensamentos e insights nos comentários abaixo.