Novo método de usinagem da Sandvik agiliza desenvolvimento de produtos

As exigências dos fabricantes podem ser resumidas a: “fabricar produtos inovadores e de maior qualidade, de modo mais ágil e em menos tempo." Adicione iniciativas de sustentabilidade à mistura, e fica claro que os fabricantes de todos os setores devem aplicar estratégias completas para superar esses obstáculos, mantendo-se à frente da concorrência. Mas o que implica uma "estratégia completa" no chão de fábrica? Os antídotos ao aumento dos preços da energia e das mercadorias, sugeridos no relatório 'Atingir a excelência na produção e suprimento', da PwC, são: as empresas devem monitorar e otimizar seus processos para torná-los o mais eficientes possível. 

Isso também significa que os fabricantes devem acelerar seus ciclos de desenvolvimento de produtos para atender a padrões de alto desempenho e segurança em rápida mudança. Uma abordagem para isso é através da manufatura sob demanda, em que os fabricantes entregam exatamente o que o cliente deseja em certa quantidade e de acordo com uma especificação de fabricação em particular. A manufatura sob demanda é possível graças às mais recentes tecnologias de manufatura aditiva (MA), como a impressão 3D, que aceleram a manufatura e a prototipagem. Em outros lugares, os fabricantes estão usando conceitos de inteligência artificial (IA) e indústria 4.0 para otimizar seus processos.

Essas tecnologias têm claras vantagens. Entretanto, os fabricantes não devem ignorar os mais recentes e modernos desenvolvimentos em usinagem CNC. Os conceitos de manufatura que, à primeira vista, têm décadas de existência também têm o potencial de melhorar muito os ciclos de desenvolvimento do produto. Pode-se fazer modificações no ângulo com que a peça é usinada por uma pastilha, no modo como a própria ferramenta se desloca — alterações direcionais mais rápidas, por exemplo — e as características de desempenho de ferramentas desenhadas com maior resistência ao desgaste ou compatíveis com uma maior segurança do processo. De repente, o que parecia ser um conceito ultrapassado é, na verdade, muito mais sofisticado do que se pensava inicialmente. 

Essas abordagens estão intimamente relacionadas à contínua evolução do software de manufatura assistida por computador (CAM). Com elas, os fabricantes podem executar projetos mais complexos e inovadores sem sacrificar a qualidade do produto — para ciclos mais rápidos de desenvolvimento do produto em geral. Vamos examinar como em mais detalhes.

Geração de trajetórias da ferramenta

O software CAM é capaz de dizer a uma máquina como fazer um produto, gerando trajetórias da ferramenta. Por exemplo, um fator fundamental para uma usinagem mais eficiente é o ângulo de posição em que a ferramenta de corte interage com a peça — um ângulo muito alto resulta em uma aresta de corte fraca e em quebras. Um ângulo muito pequeno pode fazer com que a ferramenta entre em atrito a altas taxas de avanço, criando um rápido aumento do calor e falhas na ferramenta. 

Com o software CAM, é possível programar a ferramenta de corte para interagir com a peça no melhor ângulo de posição possível e manter essa consistência para se obter um controle de cavacos muito melhor. O software pode otimizar quando a ferramenta corta ou se afasta da peça antes de passar rapidamente e com segurança para o próximo ponto e repetir o processo. 

Entretanto, o software CAM por si só não pode atender às necessidades dos fabricantes para produzir formas mais complexas e inovadoras. Os requisitos expressos pelos próprios clientes da Sandvik Coromant - fábricas dos setores automotivo, aeroespacial, engenharia em geral e outros - incluem a necessidade de maior eficiência e melhor previsibilidade em seus processos de usinagem. Em termos simples, eles queriam aumentar a produção sem sacrificar a qualidade das peças. 

Outra grande exigência é o aumento do uso da máquina. De acordo com a Forbes o fabricante enfrenta em média 800 horas de inatividade de equipamentos por ano, o que representa mais de 15 horas por semana - inaceitável devido às exigências do mercado atual, que mudam rapidamente. As trocas de ferramentas também desperdiçam tempo - você sabia que pode levar até 20 segundos para trocar uma ferramenta de corte?

Essas são as razões pelas quais os especialistas da Sandvik Coromant procuraram desenvolver uma solução que tornasse possível usinar vários detalhes com uma única ferramenta. Decidiu-se que esses métodos devem garantir que as forças de corte sejam direcionadas para o porta-ferramentas, para maior estabilidade do processo, com um ângulo de posição constante e fixo para se obter uma melhora significativa no controle de cavacos. O resultado foi o torneamento no eixo Y. 

Formas complexas

Então, como funciona o torneamento no eixo Y? Como o nome indica, o novo método faz uso do eixo Y e todos os três eixos são usados simultaneamente durante a usinagem. A ferramenta gira ao redor de seu próprio centro, a pastilha é posicionada para usinagem no plano Y-Z e o eixo do fuso de fresamento faz uma interpolação durante o torneamento. Desse modo, formas complexas podem ser usinadas com uma única ferramenta.

O torneamento no eixo Y oferece inúmeros benefícios. A possibilidade de usinar várias características com apenas uma ferramenta reduz o tempo de ciclo. O fato de não serem necessárias trocas de ferramenta também minimiza o risco de "pontos de junção", isto é, irregularidades entre superfícies usinadas adjacentes. 

Com o torneamento no eixo Y, é possível influenciar as forças de corte direcionadas para a ferramenta que afetam diretamente a estabilidade da usinagem. Isso também minimiza as vibrações entre a ferramenta e a peça, o que causa imperfeições na superfície do produto, e gera maior produção e segurança no processo. O ângulo de posição constante melhora drasticamente o controle de cavacos e torna mais fácil evitar o seu emperramento.

As pastilha Wiper também podem ser mantidas perpendicularmente à superfície e em uma superfície cônica. As pastilhas Wiper são desenhadas com uma borda wiper situada onde a aresta reta encontra o raio do canto. Em comparação com os quebra-cavacos convencionais, o acabamento superficial não se deteriora mesmo que a taxa de avanço seja duplicada. A usinagem com altas taxas de avanço melhora a eficiência do corte, além de garantir a qualidade do produto.

Além disso, a Sandvik Coromant desenvolveu duas novas ferramentas para possibilitar o torneamento no eixo Y. A nova variante CoroTurn Prime é adequada para eixos, flanges e peças com rebaixos. E há a ferramenta dupla CoroPlex YT, que apresenta as pastilhas de perfil CoroTurn TR e é melhor usada com um ângulo de posição entre 60 e 90⁰ para uma usinagem mais eficiente e produtiva. Por último, as pastilhas redondas CoroTurn 107 com uma interface de trilho podem ser favoravelmente usadas para peças com bolsões e cavidades.

Além da possibilidade de usinar vários detalhes com uma única ferramenta - para um tempo de troca de ferramenta significativamente reduzido - as ferramentas têm desgaste uniformemente distribuído nas pastilhas, o que aumenta a vida útil da ferramenta. Além disso, as forças de corte são direcionadas para o porta-ferramentas, o que proporciona alta estabilidade do processo. O método do eixo Y também é especialmente adequado para máquinas multitarefa. 

Software CAM

Os últimos anos trouxeram imenso desenvolvimento na área de torneamento, com inovações como o método de usinagem multidirecional PrimeTurning da Sandvik Coromant para torneamento não linear e torneamento por interpolação. Esses avanços, junto com as capacidades progressivas em máquinas modernas e software CAM, abriram o caminho para o novo método de torneamento no eixo Y. 

De fato, o PrimeTurning e o torneamento no eixo Y agora são totalmente compatíveis com o software GibbsCAM 2023 usado para programar, simular e controlar qualquer máquina CNC. Em combinação com o GibbsCAM, o método PrimeTurning mostra que reduz os tempos de ciclo em até 50% e aumenta a vida útil da pastilha em até 500%. O PrimeTurning da Sandvik Coromant adapta a taxa de avanço para administrar constantemente a espessura do cavaco, o que é ideal para ambientes de alto volume e sem supervisão - como em produção 24 horas por dia, 7 dias por semana ou produção lights-out.

Agora, seguindo adiante, a Sandvik Coromant antecipa o PrimeTurning ou torneamento não linear para combinar com o torneamento no eixo Y e aumentar ainda mais a produtividade das fábricas.