Informação profissional para a indústria metalomecânica portuguesa
É cada vez mais importante reduzir ao mínimo os tempos de inatividade

Rumo à maquinagem sem necessidade de afinação (no setup)

25/11/2020
As novas tecnologias e estratégias da maquinagem produtiva exigem a redução ou eliminação dos ‘tempos de afinação’. Durante o processo de maquinagem é cada vez mais importante que não se verifiquem tempos de inatividade, sobretudo em pequenas e médias empresas, sem esquecer linhas de fabrico flexíveis. A Iscar foi desenvolvendo produtos nesta linha, imprescindíveis nos processos atuais e futuros.

A inexistência de tempo de inatividade é um conceito importante para as instalações de fabrico digitalizadas. Encontramo-nos nas vésperas de uma digitalização integral, que de uma forma ou de outra afetará quase todas as suas etapas: design de produtos, planificação de processos, maquinagem, montagem, entre outras. A força impulsionadora subjacente às alterações é uma série de avanços tecnológicos relacionados com a quarta revolução industrial, conhecida como Indústria 4.0.

Com a utilização da comunicação em rede, as novas tecnologias digitais combinam sistemas de fabrico físico com mundos virtuais de conhecimento e modelação 3D. O objetivo é aumentar significativamente a produção, mas à medida que os sistemas de fabrico melhoram consideravelmente as suas características intelectuais e capacidades de tomada de decisões, tornam-se necessariamente mais complexos e dispendiosos. Minimizar o tempo de inatividade desses sistemas é um ‘dever’ para o desenvolvimento de todos os componentes do sistema, tais como máquinas-ferramentas, dispositivos de fixação ou uma ferramenta de corte.

Figura 1. Cabeças Multi-Master com formas e geometrias diferentes
Figura 1. Cabeças Multi-Master com formas e geometrias diferentes.

O papel das ferramentas

As ferramentas de corte não só podem cortar o metal, mas também podem reduzir o tempo de inatividade, dependendo do seu conceito de design. As ferramentas de corte equipadas com cabeças de corte intercambiáveis de metal duro são muito comuns na metalurgia da atualidade. Se há duas décadas havia pouquíssimos sistemas baseados num princípio de cabeça intercambiável, agora praticamente todos os fabricantes líderes de ferramentas de corte possuem este tipo de sistema na sua gama de produtos.

Os avanços nas máquinas de afiamento e próprias para o afiamento de ferramentas simplificaram a produção de ferramentas de metal duro integral e a respetiva retificação. Isto, por sua vez, teve como resultado um maior número de fabricantes de ferramentas médias e pequenas e um aumento dos serviços de retificação.

Poder-se-ia ter esperado que o enfoque do design de metal duro integral desafiasse seriamente a alternativa de pastilha intercambiável e recuperasse rapidamente o terreno perdido. Contudo, tal não aconteceu e, de facto, a situação inverte-se: o progresso na engenharia de máquinas-ferramentas e a tendência atual no sentido do fabrico inteligente são uma boa promessa para o futuro das ferramentas de corte equipadas com cabeças intercambiáveis.

É possível obter um exemplo deste aparente contraste ao olhar para o caso da Iscar, especialista no domínio do fabrico de ferramentas de corte. A empresa introduziu o princípio ‘sem afinação’ em ferramentas com cabeças intercambiáveis, pelo que substituir uma cabeça gasta não exigiria nenhuma operação de configuração adicional para o ajuste (retirar a ferramenta da máquina, substituí-la por outra completa, se se dispuser dela e estiver pré-regulada, ou desmontar o elemento de corte, substitui-lo, pré-regular e voltar a montar na máquina) e, portanto, a cabeça poderia ser substituída rapidamente, sem retirar uma ferramenta da máquina.

Figura 2. Família de brocas Sumocham com ponta substituível
Figura 2. Família de brocas Sumocham com ponta substituível.

Ferramentas sem afinação

A fonte desta característica ‘sem afinação’ é a elevada repetibilidade das cabeças intercambiáveis, garantida através de um contacto frontal entre a cabeça e o corpo da ferramenta e nos estritos limites de tolerância para a área da cabeça que sobressai do corpo. O princípio ‘sem afinação’ foi aplicado com grande êxito nas famílias de ferramentas rotativas Multi-Master (Figura 1) e Sumocham (Figura 2) da Iscar.

Em produtos não rotativos, as novas famílias de ferramentas de truncamento e ranhuramento Multi-F-Grip (Figura 3) e Logiq-5-Grip representam os frutos de um enfoque diferente, no qual a ferramenta montada inclui um bloco porta-ferramentas e um assento múltiplo intercambiável como adaptador de pastilhas substituíveis.

Devido à elevada precisão dos componentes da montagem, a repetibilidade do assento não requer ajuste/regulação adicional. Ambos os conceitos ‘sem afinação’ proporcionam reduções significativas quanto ao tempo de inatividade da máquina.

Juntamente com os benefícios de redução do tempo de inatividade, estas ferramentas proporcionam uma versatilidade excecional. Multi-Master, por exemplo, cujo porta-fresas é adequado para a montagem de diferentes corpos de ferramentas, e cujo corpo que pode ser equipado com cabeças diferentes, permite milhares de combinações de ferramentas para uma vasta gama de aplicações, incluindo fresagem de cavidades, faces, ranhuras ou superfícies complexas e a maquinagem de orifícios ou chanfros.

Multi-F-Grip é uma família de blocos de suporte não rotativos e lâminas de 4 assentos; contém pastilhas Tang e Do-Grip. Até recentemente, a versatilidade era considerada a principal vantagem das ferramentas com cabeças intercambiáveis. Todavia, o recente progresso na construção de máquinas-ferramentas e, especialmente, a tendência rumo ao fabrico inteligente baseado em conceitos da Indústria 4.0, restituiu as capacidades ‘sem afinação’.

Figura 3. Truncamento/ranhuramento com Multi-F-Grip
Figura 3. Truncamento/ranhuramento com Multi-F-Grip.

Cabeças de metal duro retificadas

Sabemos que a retificação avançada permite a restauração da geometria de corte de uma ferramenta gasta de metal duro integral com elevada precisão. Contudo, esta ferramenta altera as dimensões e pô-la em funcionamento requer uma regulação prévia e correções adequadas no programa CNC. Isto provoca uma redução no tempo de corte efetivo, diminuindo a produtividade, o que, por sua vez, aumenta os custos de produção, sem esquecer o custo adicional de ter um stock de ferramentas e a respetiva gestão (compra, transporte, armazenamento) para eliminar os longos tempos de espera deste processo.

Contudo, uma cabeça de corte de troca rápida ‘sem afinação’ elimina a necessidade de medições suplementares ou correções de programa e não exige nenhuma unidade de reajuste adicional. É este o motivo pelo qual a capacidade ‘sem afinação’ de uma ferramenta de corte desempenha um papel importante numa fábrica inteligente de metalurgia, dado que em poucos segundos o fabrico é retomado. Desta perspetiva, as ferramentas equipadas ‘sem afinação’ com cabeças de metal duro intercambiáveis, como Multi-Master e Sumocham, podem ser consideradas como uma boa combinação para uma fábrica inteligente. A compreensão dos benefícios desta capacidade revela o motivo pelo qual a Iscar teve em consideração os limites de tolerância muito rigorosos para a saliência como um requisito essencial de design, quando a empresa começou a desenvolver estas duas linhas, há quase vinte anos.

Uma vantagem adicional da utilização de ferramentas com cabeças intercambiáveis é a sua capacidade de personalizar a configuração da ferramenta, de acordo com os requisitos para maquinar uma peça específica.

A utilização de ferramentas com cabeças intercambiáveis é uma vantagem adicional, graças à sua capacidade de personalizar a configuração da ferramenta, de acordo com os requisitos para maquinar uma peça específica.

Figura 4. Ferramentas modulares sem afinação
Figura 4. Ferramentas modulares sem afinação.

As máquinas multitarefa que permitem vários tipos de corte num único processo tornaram-se populares na indústria. Estas máquinas possuem as capacidades de ferramentas acionadas, para combinar a maquinagem através de ferramentas rotativas e não rotativas, o que pode melhorar significativamente a produtividade. Além disso, os fabricantes de máquinas-ferramentas disponibilizam uma gama de opções para complementar um torno CNC padrão com funções de ferramenta acionada e, assim, transformar o torno numa máquina multitarefa. As características de potência de uma unidade de ferramenta acionada típica são semelhantes aos parâmetros de um pequeno centro de maquinagem típico. A linha Multi-Master apresenta uma ampla variedade de corpos de ferramenta (‘cabos’) com diferentes adaptações, redutores e extensões, que garantem uma configuração ideal e minimizam a saliência da ferramenta (Figura 4). Isto contribui, em grande medida, para a redução da carga de flexão no mecanismo da unidade de ferramenta acionada para melhorar o rendimento e o tempo de vida da ferramenta.

O critério de substituição sem tempos de ajuste aumenta a produtividade da maquinagem.

A implementação dos conceitos da Indústria 4.0 na indústria metalomecânica é exemplificada pela integração do princípio “sem afinação” em ferramentas equipadas com cabeças intercambiáveis. E não se trata apenas de poupar metal duro, o que também acontece. Trata-se do facto de os novos desenvolvimentos terem gerado capacidades significativas para maximizar a produção da maquinagem e diminuir os custos de produção, de stocks, de gestão e de preparação no início das séries.

Simultaneamente, são precisamente estas capacidades que podem exigir requisitos mais rigorosos para os parâmetros de design adequados, em particular no que diz respeito ao ajuste das tolerâncias de repetibilidade axial.

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