Controlo de precisão para perfuradoras

Tarefa:
Motorizar e controlar eixos numa prensa de 3 toneladas com capacidade de perfuração de peças micromecânicas utilizadas pelos fabricantes dos setores da relojoaria, micromecânica, mecatrónica, eletricidade e eletrónica. Tradicionalmente, estes processos têm sido realizados utilizando mecanismos hidráulicos ou mecânicos.

Solução:
Motorizar, controlar numericamente e monitorizar interativamente todas as funções da prensa com recurso aos motores e a um CNC da FANUC. Deste modo, é possível obter um controlo absoluto do processo de perfuração com um grande número de variáveis.

Resultado:
A prensa Greub G3 representa uma profunda mudança no modo de conceção das novas ferramentas de corte e de estampagem de precisão. Simples e, por isso, menos dispendiosas, as ferramentas podem ser concebidas tendo em vista pequenos e médios ciclos de produção mais adaptados aos produtos personalizados exigidos pelo mercado.

A perfuração de peças micromecânicas com recurso a ferramentas progressivas é principalmente um processo hidráulico ou mecânico. A motorização dos eixos e o respetivo controlo através de um CNC conduz esta tecnologia até à era da "Indústria 4.0". A Greub, uma empresa suíça de design e renovação de máquinas-ferramentas, demonstrou ter consciência do potencial emergente ao recorrer ao líder mundial em tecnologia CNC.

Os setores da relojoaria, micromecânica, mecatrónica e muitos fabricantes do setor elétrico e eletrónico requerem componentes pequenos e finos em ciclos de produção pequenos, médios e grandes. Estas peças são perfuradas a muito alta velocidade (até 300 cortes/min.) a partir de rolos de aço com espessuras inferiores a 1 mm. Herdeiro de uma longa tradição familiar assente na experiência da reconstrução de máquinas-ferramenta, François Maxime Greub, o proprietário da Greub Machines SA fundada pelo seu avô (Jean), demonstrou precocemente, há alguns anos e em colaboração com a FANUC, interesse no potencial da digitalização das referidas operações, através da motorização e da adaptação de prensas pequenas de 3 toneladas à era digital. Esta integração perfeita abre caminho à implementação da "Indústria 4.0", a 4ª revolução industrial. 

Controlo absoluto das operações

A operação de uma prensa progressiva tem de respeitar vários parâmetros fundamentais: a descida do êmbolo, até um determinado nível e o possível ajuste do ponto morto superior (PMS) e do ponto morto inferior (PMI); a cadência das batidas/minuto; a velocidade de movimento e a velocidade de alimentação do rolo de aço. As aparas e/ou a peça de trabalho podem ser ejetadas através da matriz ou podem voltar a ser introduzidas na linha de alimentação, por exemplo, no caso de uma operação de reprocessamento ou subsequente sobremoldagem. A precisão do posicionamento entre perfurações e matrizes depende do conjunto da matriz de ferramentas e da recentragem final da tira. Todos estes fatores dependem da qualidade da ferramenta, do ajuste da potência da prensa à resistência do material e do perímetro de corte ou da superfície a ser perfurada. François Maxime Greub e Thierry Maître, um integrador FANUC independente, tinham a ideia engenhosa de motorizar, controlar numericamente e monitorizar interativamente todas as funções da prensa, tendo assim em conta todas as suas caraterísticas mecânicas específicas. Neste sentido, o êmbolo baixa e o respetivo PMS/PMI é monitorizado através de um motor de binário FANUC DiS e do respetivo codificador, acionando um fuso de esferas com uma força de prensagem de 3 toneladas, de forma controlada. Entretanto, a alimentação da tira de aço é controlada por um motor linear. A tira é desenrolada por duas bobinas motorizadas em cada lado da máquina, sendo que a velocidade de alimentação é controlada optoeletronicamente. Com seis motores absolutos da FANUC, a porta de segurança também pode ser controlada numericamente. O sistema de acionamento é programado e controlado por um CNC Power Motion i-A da FANUC. "A interface homem-máquina FANUC do CNC significa que tudo fica sob controlo e é facilmente programável", explica Thierry Maître.

Inovação com uma flexibilidade inédita

As prensas CNC não são novidade, mas a prensa Greub G3 representa uma profunda mudança no modo de conceção das novas ferramentas de corte e de estampagem de precisão. Simples e, por isso, menos dispendiosas, as ferramentas podem ser concebidas tendo em vista pequenos e médios ciclos de produção mais adaptados aos produtos personalizados exigidos pelo mercado. No caso das máquinas progressivas, por exemplo, os módulos padrão para a montagem de perfuradoras e matrizes podem ser facilmente trocados ou retirados, bem como facilmente integrados em conjuntos de matrizes. O controlador numérico da FANUC, em combinação com um scanner ótico ou a laser, controla a função de alimentação de tiras com elevada precisão. Na mesma medida, a razão de descida, a abordagem e as velocidades de corte, bem como a profundidade de penetração, podem ser controladas até duas casas decimais. A relação entre a velocidade de perfuração, a espessura de corte e a velocidade de alimentação de tiras também é totalmente programável. A segurança do operador está sempre garantida, sendo que todas as funcionalidades de segurança têm automaticamente em conta o estado de funcionamento da prensa. A facilidade de utilização do controlador FANUC e as respetivas capacidades de integração multifunções (ecrã tátil, 4 canais, 24 eixos) dão liberdade à imaginação dos designers. Para os fabricantes dos setores relojoeiro, micromecânico e mecatrónico, a capacidade de produzir peças em pequenas séries, com elevada capacidade de repetição e com custos de produção em massa, abre perspetivas completamente novas.

Vanguardismo?

A Greub Machines SA em colaboração com a FANUC e o integrador de sistemas Thierry Maître poderão estar à frente do seu tempo. Lançada em 2013, a prensa G3 ainda não conseguiu alcançar o sucesso previsto. O interesse na integração numérica das máquinas no âmbito da "Indústria 4.0" poderá representar uma mudança, no final, o mercado e as novas gerações de configuradores de máquinas terão a última palavra. A necessidade de produzir peças mecânicas mais baratas com uma precisão cada vez maior em pequenos ciclos está a imprimir a tendência de controlo numérico em todos os setores de produção. A FANUC tem os controladores, o hardware e o software, bem como os conhecimentos necessários para prestar apoio às empresas neste sentido. A sua equipa composta por 50 funcionários empenhados, sedeada na Suíça, demonstra quotidianamente estar à altura do desafio.