Otimizando Vida Útil de Ferramentas com Dados de Máquina: Um Guia Moderno

A despesa de ferramentas combinada com sucateamento de peças defeituosas torna a extensão da vida útil da ferramenta um objetivo importante para empresas de corte de metal. A usinagem tradicional dependia de configurações determinadas experimentalmente para determinar a vida de uma ferramenta de máquina. Operadores podiam registrar contagens de peças até que uma ferramenta falhasse ou começasse a desenvolver peças fora de especificação. A média dessas contagens de peças poderia ser usada para estabelecer um limite para a vida da ferramenta. Alternativamente, poderiam usar a contagem de peças fornecida pelo OEM da ferramenta de máquina para estabelecer a cadência de troca de ferramenta.

Essas soluções são imprecisas, levando a uma de duas coisas:

• Uma ferramenta é subutilizada, significando que uma ferramenta é substituída antes de atingir o fim da vida útil
• Uma ferramenta é superutilizada, resultando em peças de sucata e tempo de inatividade

Monitoramento de ferramentas permite que fabricantes monitorem e otimizem a vida de suas ferramentas para garantir que possam obter o maior ROI de suas ferramentas sem sofrer as consequências de falha catastrófica de ferramenta.

O que é Vida Útil da Ferramenta?

Vida útil da ferramenta refere-se à vida útil de uma ferramenta de máquina. Pode ser expressa na quantidade de boas peças que uma determinada ferramenta é capaz de usinar. Uma vez que uma ferramenta está desgastada a ponto de as peças criadas estarem fora de especificação, sua vida é efetivamente acabada e a ferramenta deve ser substituída.

Desgaste de ferramenta, falha de ferramenta e vida útil da ferramenta são uma realidade da usinagem CNC. Todas as ferramentas experimentam desgaste e eventualmente falharão se continuarem a trabalhar. No entanto, é no gerenciamento eficaz da vida útil da ferramenta que fabricantes podem impulsionar o uso mais eficiente de suas ferramentas de máquina.

A única maneira possível de aumentar a vida útil da ferramenta de máquina enquanto previne peças de sucata e falhas é coletar dados de ferramenta de máquina e usá-los para determinar quando uma troca de ferramenta deve ocorrer.

Todas as ferramentas têm curvas de vida útil previsíveis – o período de tempo que uma ferramenta é esperada para durar e produzir peças nos padrões de qualidade desejados. No entanto, a vida útil da ferramenta pode ser difícil de determinar com precisão, especialmente se feita manualmente, devido à ampla variedade de fatores que afetam a vida útil de uma ferramenta. Por exemplo, o material sendo trabalhado, o tipo de corte, as taxas de velocidade e avanço, etc.

Fonte

7 Maneiras de Melhorar a Vida Útil da Ferramenta

Embora nenhuma ferramenta dure para sempre, existem muitos fatores que afetam a vida útil da ferramenta. Aqui estão alguns métodos para reduzir desgaste e rasgo:

1. Usar Velocidades e Avanços Apropriados

Enquanto a ferramenta de corte gira, fura ou corta em uma velocidade de corte definida, ela também percorre ao longo da peça de trabalho. Usar as configurações certas de velocidade e avanço aumentará significativamente a vida útil da ferramenta. Embora o tempo real de corte seja sempre uma consideração, as configurações adequadas para velocidade e avanço podem estender a vida da ferramenta.

2. Aplicar Fluido de Corte

O processo de corte gera muito calor devido ao contato metal-metal. O tipo certo de fluido de corte e a quantidade certa de aplicação de fluido prolongarão a vida útil da ferramenta.

3. Não Recortar Cavacos

Cavacos são a forma de ter o material metálico removido da peça de trabalho após o corte. Eles também levam embora o excesso de calor gerado durante o corte. Mas as configurações devem ser corretas para prevenir recorte de cavacos resultando em aumentos de desgaste de flanco, desgaste de cratera e outras causas de desgaste de ferramenta.

4. Usar as Ferramentas Certas

A complexidade da peça de trabalho, rugosidade superficial, precisão de usinagem requerida, requisitos de tolerância para a peça acabada e outras considerações são críticas. Por exemplo, algumas peças de trabalho podem ser fortes o suficiente para precisar de uma ferramenta de aço de alta velocidade. Conhecer esses parâmetros ajudará a selecionar a ferramenta certa para a combinação de fatores.

5. Distribuir Desgaste sobre a Aresta de Corte

Programas e planos de corte devem ser projetados para utilizar o máximo possível da aresta de corte. Foco contínuo em uma parte da ferramenta de corte pode aumentar o desgaste da ferramenta.

6. Controlar Runout

A idade do equipamento pode afetar runout na usinagem. Máquinas modernas podem ter um porta-ferramenta automatizado. Este porta-ferramenta garante posicionamento e fixação adequados da ferramenta. Para máquinas mais antigas, runout vem de desalinhamento ou fixação do centro do eixo da ferramenta em relação à linha central do eixo central e pode resultar em peças sucateadas e menor vida útil da ferramenta.

7. Controlar Deflexão

À medida que o calor se acumula e o corte está em andamento, tremendas forças de corte estão acontecendo à medida que características do material afetam tanto a ferramenta quanto a peça de trabalho. Os cavacos formados à medida que o metal é removido e saem da peça de trabalho empurram de volta quando se acumulam. Se variáveis não forem corretas, isso pode dobrar ou defletir a ferramenta.

Fatores que Influenciam a Vida Útil da Ferramenta

Usando um cálculo de curva de vida útil da ferramenta, como a Equação de Vida da Ferramenta de Taylor, diferentes fatores podem ser plotados para projetar diferentes curvas de vida útil da ferramenta para uma ferramenta dependendo da combinação de variáveis que se aplica. Estes incluem:

Taxa de Corte

Mais rápido nem sempre é melhor. Dureza da peça de trabalho, diferentes materiais de ferramenta, complexidade de cortes e outros fatores significam uma taxa ideal para cada combinação de fatores.

Taxa de Avanço e Profundidade de Corte

Como a velocidade de corte, taxa de avanço e profundidade de corte também podem ser otimizadas. E aquele ponto ideal será determinado pela agressividade do corte requerido.

Dureza da Peça de Trabalho

Ferramentas usadas para cortar material muito duro desgastarão mais rápido que aquelas usadas em corte de metais mais macios. A dureza diferente da peça de trabalho pode desencadear diferentes tipos de desgaste de ferramenta. Aresta acumulada pode ocorrer em metais macios como alumínio. Metais como titânio podem causar falha catastrófica em uma ferramenta incorreta.

Material da Ferramenta

Como a dureza da peça de trabalho, o material da ferramenta deve ter características de desempenho que atendam ou excedam a peça de corte. Algumas ferramentas podem ser especialmente endurecidas para trabalhar com aço endurecido ou metais exóticos como titânio. Mas também devem ser projetadas para trabalhar com metais que têm acabamento superficial ruim.

Tipo de Corte

Algumas ferramentas de corte impartem abrasão leve para criar um acabamento superficial. Outras são mais agressivas. Como a velocidade de corte e taxa de avanço, o tipo de corte deve ser considerado no traçado de curvas de vida útil da ferramenta e redução de desgaste.

Usando MachineMetrics para Estender e Otimizar Vida Útil da Ferramenta

O Monitoramento de Ferramentas MachineMetrics captura dados de máquina diretamente do controle da máquina, fornecendo dados precisos e em tempo real sobre desempenho e saúde da máquina. Dados podem ser coletados para monitorar a ferramenta de máquina e desenvolver limites para quando a falha da ferramenta é iminente.

Usando limites para determinar quando uma ferramenta está chegando ao fim da vida útil para que possa ser trocada.

Além disso, esses dados podem ser usados para desenvolver algoritmos para prever e prevenir falhas catastróficas de ferramentas de máquina. Em vez de coletar manualmente contagens de peças ou usar a recomendação de vida útil da ferramenta do OEM da ferramenta de máquina, usuários podem aproveitar os dados precisos de ferramenta de máquina para estabelecer parâmetros de vida útil mais eficazes.

Análises de ferramentas de máquina podem ser aproveitadas para otimizar processos ao redor da máquina, permitindo comunicação e automação que suportam a maximização da vida útil da ferramenta. Por exemplo, operadores podem ser notificados de falha iminente de ferramenta para substituir proativamente a ferramenta de máquina.

Isso garante vários benefícios principais:

• Falhas catastróficas de ferramentas podem ser evitadas
• Redução de tempo de inatividade por falhas de ferramentas ou falhas excessivas de ferramentas
• Vida útil da ferramenta maximizada para garantir o maior ROI do seu investimento em ferramentas
• Produtos de maior qualidade com maior rendimento na primeira passagem

Estudo de Caso: Como BC Machining Prevê e Previne Falha de Ferramenta

"Anteriormente, muitas vezes perdíamos um terço do valor de peças de um turno, sem mencionar gastar pelo menos uma hora classificando peças para identificar a sucata. Desde o uso da tecnologia preditiva de quebra de ferramenta da MachineMetrics, esse desperdício foi eliminado."

- Mike Driskell, Engenheiro de Manufatura, BC Machining

BC Machining, um fabricante de peças metálicas fabricadas, estava produzindo quantidades tão grandes de sucata que foi forçado a rodar suas máquinas a 200% de capacidade apenas para atingir suas metas de produção. Sem insight sobre quando ferramentas estavam desgastadas ou prestes a quebrar, a BC Machining acumulou custos significativos com produção de sucata e substituição de ferramentas quebradas.

Para prevenir produção de sucata e maximizar vida útil da ferramenta, eles fizeram parceria com a MachineMetrics. Leia nosso estudo de caso para saber como a BC Machining praticamente erradicou sucata por desgaste de ferramenta, reduziu significativamente seus tempos de troca e economizou $72k por máquina anualmente.

Leia o estudo de caso completo.