09/01/2020
A implementação dos conceitos da indústria 4.0 na indústria metalúrgica é exemplificada pela integração do princípio “sem setup” em ferramentas montadas com cabeças intercambiáveis. E não se trata apenas de economizar metal duro; os novos desenvolvimentos geraram recursos importantes para maximizar a produtividade na usinagem e diminuir os custos de produção.
A fabricação está na véspera da digitalização abrangente, que de uma maneira ou de outra afetará quase todas as suas etapas: design de produto, planejamento de processo, usinagem, montagem e muito mais. A força motriz por trás das mudanças é uma série de avanços tecnológicos relacionados à quarta revolução industrial, conhecida como Indústria 4.0.
Com o uso da comunicação em rede, as novas tecnologias digitais combinam sistemas de fabricação física com mundos virtuais de conhecimento e modelagem 3D. O objetivo é aumentar significativamente a produção, mas à medida que os sistemas de manufatura melhoram consideravelmente seus recursos intelectuais e capacidade de tomada de decisão, eles necessariamente se tornam mais complicados e caros. Minimizar o tempo de inatividade de tais sistemas é essencial para o desenvolvimento de todos os componentes do sistema, como máquinas-ferramentas, dispositivos de fixação ou ferramentas de corte. As ferramentas de corte podem não apenas cortar metal, mas também reduzir o tempo de inatividade, dependendo do conceito do seu design.
Ferramentas de corte que montam cabeças de corte intercambiáveis inteiriças de metal duro são muito comuns atualmente na usinagem. Duas décadas atrás havia muito poucas soluções com o princípio de cabeças intercambiáveis, agora praticamente todos os principais fabricantes de ferramentas de corte têm esse tipo de sistema em suas linhas de produtos.
Os avanços das máquinas de retificação e afiação de ferramentas simplificaram a produção de ferramentas de metal duro e sua reafiação. Por sua vez, isso resultou em um número crescente de fabricantes de ferramentas de médio e pequeno porte e no crescimento de serviços de reafiação. Seria de esperar que as ferramentas inteiriças de metal duro fossem seriamente desafiar a alternativa intercambiável e recuperar rapidamente o terreno perdido. No entanto, isso não aconteceu e, de fato, a situação é inversa: o progresso na engenharia de máquinas-ferramenta e a tendência atual de fabricação inteligente são boas promessas para o futuro das ferramentas com cabeças intercambiáveis.
Um exemplo desse aparente contraste pode ser percebido observando a ISCAR – líder no campo da fabricação de ferramentas de corte. A ISCAR introduziu o princípio “sem setup” em ferramentas com cabeças intercambiáveis, em que a substituição de uma cabeça desgastada não exigiria nenhuma operação adicional de preparação para ajuste e, portanto, a cabeça poderia ser trocada sem a remoção da ferramenta da máquina. A consequência desse recurso “sem setup” é a alta repetibilidade do posicionamento das cabeças intercambiáveis, garantida por um contato facial entre a cabeça e o corpo da ferramenta e limites estritos de tolerância para a área da cabeça que fica para fora do corpo. O princípio “sem setup” foi realizado com sucesso nas famílias de ferramentas rotativas MULTI-MASTER (Fig. 1) e SUMOCHAM (Fig. 2) da ISCAR.
Em produtos não rotativos, as novas famílias de ferramentas de corte e ranhura MULTI-F-GRIP (Fig. 3) e LOGIQ-5-GRIP representam os frutos de uma abordagem diferente, na qual a ferramenta é constituída de um bloco e um adaptador intercambiável com múltiplos alojamentos onde são montadas as pastilhas intercambiáveis. Devido à alta precisão dos componentes da montagem, a indexação de alojamento não requer configuração adicional. Ambos os conceitos “sem setup” fornecem reduções significativas no tempo de inatividade da máquina.
Juntamente com os benefícios na redução do tempo de inatividade, essas ferramentas apresentam versatilidade excepcional. A MULTI-MASTER, por exemplo, onde a cabeça pode ser montada em diferentes hastes e a haste pode montar diferentes cabeças, permite milhares de combinações de ferramentas para uma ampla gama de aplicações, incluindo fresamento de contorno, faceamento, de ranhuras ou superfícies complexas e furos ou chanfros de usinagem. O MULTI-F-GRIP, uma família de blocos não rotativos e adaptadores com 4 alojamentos montando ambas as pastilhas, TANG e DO-GRIP. Há pouco tempo, a versatilidade era considerada a principal vantagem das soluções com cabeças intercambiáveis, no entanto, o progresso recente na construção de máquinas-ferramenta e, especialmente, a tendência para a fabricação inteligente com base nos conceitos do setor 4.0, trouxeram à tona os recursos “sem setup”.
Reafiação avançada permite a restauração com alta precisão da geometria de corte de uma ferramenta de metal duro. No entanto, as dimensões da ferramenta são alteradas, e colocá-la em operação exige configuração preliminar e correções apropriadas em um programa CNC. Isso causa uma redução no tempo de corte efetivo, diminuindo a produtividade, que por sua vez aumenta os custos de produção.
No entanto, uma cabeça de corte de troca rápida “sem setup” elimina a necessidade de medições adicionais ou correções de programa e não requer unidades de preparação. É por isso que o recurso “sem setup” de uma ferramenta de corte desempenha um papel significativo na usinagem em uma fábrica inteligente. Desse ponto de vista, as ferramentas montadas “sem setup” com cabeças de metal duro intercambiáveis, como MULTI-MASTER e SUMOCHAM, podem ser consideradas uma boa combinação para uma fábrica inteligente. O entendimento dos benefícios desse recurso deixa claro porque a ISCAR considerou limites de tolerância rígidos para o comprimento total da montagem como um requisito essencial de projeto quando a empresa iniciou o desenvolvimento dessas duas linhas há certa de vinte anos.
Uma outra vantagem do uso de ferramentas com cabeças intercambiáveis é a capacidade de personalizar a configuração da ferramenta de acordo com os requisitos para a usinagem de uma peça específica. Máquinas multitarefa que permitem vários tipos de usinagem em um único processo se tornaram muito populares na indústria. Essas máquinas possuem recursos de ferramentas acionadas para combinar a usinagem com ferramentas rotativas e sem rotação, o que pode melhorar significativamente a produtividade. Além disso, os fabricantes de máquinas oferecem uma variedade de opções para complementar um torno CNC padrão com funções de ferramenta acionada e, assim, transformar o torno em uma máquina multitarefa. As características de potência de uma unidade de ferramenta acionada típica são semelhantes aos parâmetros de um pequeno centro de usinagem típico.
A linha MULTI-MASTER apresenta uma ampla variedade de corpos de ferramentas (“hastes”) com diferentes adaptações, redutores e extensões, que garantem uma configuração ideal e minimizam o excesso de ferramenta (Fig. 4). Isso contribui muito para reduzir a carga de flexão na unidade de mecanismo acionado o que melhora significativamente o desempenho e a vida útil da ferramenta.
A implementação dos conceitos da indústria 4.0 na indústria metalúrgica é exemplificada pela integração do princípio “sem setup” em ferramentas montadas com cabeças intercambiáveis. E não se trata apenas de economizar metal duro; os novos desenvolvimentos geraram recursos importantes para maximizar a produtividade na usinagem e diminuir os custos de produção.
Ao mesmo tempo, são precisamente esses recursos que podem exigir requisitos mais rigorosos para parâmetros de projeto apropriados, particularmente no que diz respeito ao aperto das tolerâncias de repetibilidade axial.
Fonte: Indústria 4.0
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