Prevenindo Quebra de Ferramentas CNC: Estratégias Comprovadas para Reduzir Falhas

A quebra de ferramentas sempre foi um desafio para operações de usinagem. Essas quebras podem ocorrer durante ciclos regulares de usinagem devido ao desgaste da ferramenta que eventualmente resulta em falha. Também podem ocorrer devido a configurações inadequadas, erro humano, mau funcionamento do equipamento ou por diversos outros motivos.

Quando as ferramentas quebram, os custos se acumulam. O tempo de inatividade significa menos peças de primeira qualidade e potenciais entregas perdidas. Também aumenta os custos de mão de obra e materiais provenientes de sucata e mão de obra adicional para peças retrabalháveis.

No entanto, nos últimos anos, houve um crescimento em sistemas de monitoramento de ferramentas precisos e confiáveis que operam em conjunto com o monitoramento de produção para prolongar a vida útil das ferramentas ou prever sua falha.

Este artigo definirá quebra de ferramentas, discutirá tecnologias comuns de detecção de quebra e abordará formas de evitar uma quebra custosa.

O que é Detecção de Quebra de Ferramentas CNC?

Existe uma grande variedade de ferramentas usadas na usinagem CNC. A detecção de quebra de ferramentas consiste em tecnologias de sistema de controle onde a quebra de uma ferramenta sinaliza o operador sobre a quebra.

Quando esses alarmes ocorrem, o ciclo de usinagem pode parar, permitindo que os operadores substituam a ferramenta e evitem danos à máquina. Dependendo do tipo de quebra, a detecção pode ajudar a recuperar uma peça antes que ela se torne sucata.

Tipos de Tecnologias de Quebra de Ferramentas

A detecção de quebra de ferramentas oferece muitos benefícios, incluindo:

• Melhor Precisão
• Redução de Sucata e Retrabalho
• Menores Custos
• Maior Eficiência
• Redução de Manuseio pelo Operador

Existem várias tecnologias ativas usadas na usinagem CNC que permitem que os fabricantes realizem esses benefícios. O tipo de sistema usado para detecção de quebra de ferramentas pode consistir em uma ou mais das seguintes tecnologias.

Elas são frequentemente vinculadas a sistemas de monitoramento de produção e idealmente plataformas IIoT que podem analisar dados de ferramentaria na nuvem para prever melhor quebras no futuro. Uma inovação na área de tecnologias sem contato é o uso de dados de alta frequência que ajudam a diagnosticar, prever e evitar falhas. Essa tecnologia não usa sensores e utiliza dados em tempo real instantâneos capturados a uma taxa extremamente alta para construir modelos precisos de detecção de falhas de ferramentas.

Tecnologias com Fio

Sistemas de detecção de quebra com fio são diretos. O hardware usado para detectar quebras é fisicamente conectado a componentes-chave da máquina onde as quebras podem ocorrer. Geralmente são menos caros que outras tecnologias porque os dispositivos de comunicação não precisam ser embutidos no hardware.

Sistemas com fio são uma boa escolha para detecção de quebra de ferramentas em equipamentos onde o movimento necessário para trabalhar a peça é direto. No entanto, a qualidade da análise, velocidade do alarme e velocidade de resposta quando ocorrem quebras farão a diferença. Sistemas com fio são tão bons quanto a velocidade da resposta, qualidade da análise e insights gerados.

Um benefício da tecnologia com fio é que ela pode ser vinculada diretamente a uma solução de monitoramento de ferramentas em toda a fábrica. Isso melhora enormemente a qualidade da análise de quebra de ferramentas, permitindo que estratégias preditivas e prescritivas sejam implantadas para melhor vida útil e menos quebras.

Tecnologias sem Fio

Tecnologias sem fio são tão precisas quanto as com fio. Uma consideração é o alcance do hardware sem fio para o controlador ou ponto de acesso à plataforma que monitora a produção e envia alertas. A maioria das oficinas é organizada onde o alcance não é um problema.

Na detecção de quebra sem fio, os sistemas geralmente são Bluetooth ou baseados em RF tradicional. À medida que a tecnologia sem fio avança, a mudança para dispositivos Bluetooth, especialmente Bluetooth de Baixa Energia, está começando a substituir o RF. Tecnologias sem fio podem se comunicar diretamente com soluções de software de monitoramento de ferramentas. Isso automatiza o monitoramento de desgaste e quebra de ferramentas e identifica não apenas quando as ferramentas quebram, mas conforme se aproximam do ponto de falha.

Tecnologias de Contato

Tecnologias de detecção por contato usam uma sonda, almofada ou outra peça final para determinar se uma ferramenta está quebrada. Sondas podem ser fixas ou móveis, dependendo do tipo de máquina. As ferramentas contactam as sondas para determinar se a ferramenta está quebrada. A detecção de quebra por contato pode ser usada com sistemas com e sem fio.

Como as tecnologias com fio, as tecnologias de contato são uma forma física de detectar quebra de ferramentas. Mas esses dispositivos de contato podem ser carregados no software de monitoramento de ferramentas em sistemas com e sem fio para tornar a detecção de quebra em tempo real. Isso significa que a parada do equipamento na detecção imediata pode ser automatizada para evitar danos à máquina e salvar material da sucata.

Tecnologias sem Contato

A tecnologia mais comum de detecção de quebra sem contato é o laser. Lasers são ideais para detectar quebra de rotação de alta velocidade de ferramentas. Também são altamente úteis em ferramentas que requerem monitoramento térmico que pode deformar ou quebrar a ferramenta sob calor excessivo. Lasers só conseguem medir em duas dimensões. Para três dimensões, são emparelhados com tecnologia de contato para capturar dados de terceira dimensão.

Outra tecnologia de detecção de quebra sem contato é o uso de câmeras. Câmeras são melhores para ferramentas pequenas comparadas a lasers. O feixe é frequentemente mais largo que a ferramenta em ferramentas pequenas, e as câmeras podem detectar quebras com fotos de alta resolução de fresamento de ferramentas pequenas.

Mantenha as Quebras de Ferramentas no Mínimo

Quebras de ferramentas podem ser minimizadas através de boas práticas e atenção aos detalhes. Isso ajuda a minimizar o custo da ferramentaria e da operação de produção geral. Boas práticas incluem:

• Manter controle rigoroso do número médio de conjuntos de ferramentas e documentos manuseados, para que sejam configurados corretamente para cada execução.
• Auditar tempos de configuração para buscar causas raiz de execuções problemáticas que podem ser reduzidas com ajustes na configuração.
• Incluir qualidade da ferramenta nos esforços de melhoria. O material certo para ferramentas dependerá do tipo de trabalho que a oficina executa; material de ferramenta de corte de menor qualidade pode aumentar custos.
• Usar software de monitoramento de produção. Sistemas avançados como o oferecido pela MachineMetrics permitem uma análise profunda da causa da quebra para desenvolver estratégias preditivas aprimoradas para mitigar quebras.

Erros Comuns na Quebra de Ferramentas de Corte

Erros podem levar à quebra de ferramentas. Aqui estão exemplos de erros comuns que levam à quebra de ferramentas.

1. Porta-ferramenta ou Conjunto de Ferramenta Errado – Escolher a combinação certa de ferramentas é crucial. Esta combinação inclui o porta-ferramenta correto, comprimento da ferramenta e perfil da ferramenta.
2. Ferramenta Errada – Escolher a ferramenta certa para o material pode ser a diferença entre uma ferramenta quebrada e uma peça correta. Muitas vezes, as ferramentas não são compatíveis com o material usado.
3. Velocidade Errada – Na estrada, a velocidade mata. Mas na CNC, o erro é frequentemente uma velocidade muito baixa para o corte.
4. Caminho de Ferramenta Errado – Este erro básico de programação falha em contabilizar características complexas dentro de um caminho de ferramenta.

BC Machining Recorre à MachineMetrics para Monitoramento Preditivo de Ferramentas

Quando a BC Machining buscou ajuda para resolver quebras contínuas de ferramentas e altas taxas de sucata, contratou a MachineMetrics para uma solução. A BC Machining atende às indústrias médica, de defesa, transporte e ferramentas elétricas, onde a precisão é crítica.

A BC Machining estava enfrentando quebras excessivas de ferramentas em suas máquinas CNC suíças, gerando sucata tanto no ponto de quebra quanto no final da vida útil da ferramenta, quando as peças podem variar fora da especificação.

Usando a solução da MachineMetrics de captura de dados de alta frequência e análise através de algoritmos avançados, a BC conseguiu identificar quebras de ferramentas para evitar peças de sucata.

A queda em peças perdidas, triagem e incerteza se traduziu em detecção de falhas próxima a 100% e uma economia anual de $72.000 por máquina.

Leia o estudo de caso completo com a BC Machining.

A MachineMetrics oferece um sistema de monitoramento para avaliação de ferramentas que coleta dados diretamente da fonte — a própria máquina CNC. Através de algoritmos personalizados projetados para monitorar o uso de torque, entradas podem ser inseridas no sistema como eventos de séries temporais ou modelos de machine learning para prever falhas de ferramentas com precisão.

O adaptador de dados de alta frequência da MachineMetrics pode detectar problemas e analisar os dados na borda para automatizar soluções e alertar a equipe sobre problemas antes que a falha ocorra, evitando sucata cara e tempo de inatividade. Com diagnósticos avançados de máquina, a ferramentaria é otimizada e incorporada a um sistema de manutenção preditiva totalmente automatizado e agressivo. Para ver como a MachineMetrics pode ser implantada para ajudar você a controlar as necessidades de saúde de suas ferramentas, agende uma demonstração com nossa equipe hoje.