O fabricante de ferramentas holandês Hembrug desenvolve as primeiras máquinas de torno CNC do mundo utilizando CNCs FANUC Oi-D

Tarefa:
Desenvolver máquinas de torno CNC HSC pioneiras com a extrema estabilidade requerida para a maquinação de aço endurecido.

Solução:
Utilizando materiais de ferramentas de ponta e equipadas com um impressionante conjunto de funcionalidades, como os rolamentos hidrostáticos e os servomotores e controladores CNC da FANUC, as máquinas de torno CNC HSC da Hembrug oferecem resultados impecáveis com precisão nanométrica.

Resultado:
Uma gama competitiva de máquinas de torno CNC HSC equipadas com componentes FANUC de vanguarda para um desempenho e durabilidade extraordinários.


Rigidez e alta precisão

As máquinas de torneamento de peças duras da Hembrug alcançam uma precisão ao nível dos mícrons

O torneamento de peças duras afirmou-se como uma alternativa económica à retificação circular. Hoje em dia, a Hembrug, uma das pioneiras desta tecnologia, especializou-se quase exclusivamente na tecnologia de torneamento de peças duras com ultra precisão e rapidez e dispõe de máquinas para processamento de peças de trabalho com diâmetro até 1500 mm. A FANUC, parceira nos domínios do controlo e dos sistemas de acionamento, equipa estas máquinas, consoante as especificações, com a série CNC 0i-D e 32i. A Hembrug Machine Tools, sediada na cidade neerlandesa de Haarlem, é uma antiga empresa pública, que foi privatizada em 1983. Inicialmente dedicada à esfera das máquinas de torneamento de ultra precisão, a partir do início dos anos 90 do século passado, esta empresa, de cariz familiar, passou a focar-se no torneamento de peças duras. "Nessa altura, ficaram disponíveis, pela primeira vez, novos materiais para ferramentas que tornaram possível a maquinação do aço endurecido", relembra o responsável pelo departamento de design, Bert de Veer. "Para implementar o torneamento de peças duras com precisão e alta qualidade, desenvolvemos máquinas com um nível de estabilidade especialmente elevado, uma vez que as forças geradas durante o torneamento de peças duras são enormes e, de outro modo, a precisão ao nível dos mícrons seria inatingível." Com muitos anos de experiência em engenharia de máquinas de torneamento com rolamentos hidrostáticos, a Hembrug conquistou um nicho de mercado no torneamento de peças duras e desenvolveu a tecnologia, como alternativa completa à retificação circular, no âmbito do processo de acabamento com precisão. Entretanto, a empresa pode apresentar vários exemplos comprovativos. Bert de Veer refere que as primeiras máquinas de torneamento de peças duras da Hembrug foram fornecidas aos clientes da criação de moldes e ferramentas, para serem utilizadas na produção de garrafas PET: "Até hoje, não só as ferramentas de moldagem por injeção para preformas são torneadas nas nossas máquinas, como também os moldes de fecho, incluindo as roscas. Ao utilizar uma torreta porta-ferramentas com ferramentas acionadas, é aplicada fresagem inclusivamente às pequenas condutas de ventilação, para que possam sair da máquina ferramentas completamente acabadas." É possível encontrar aplicações adicionais no setor automóvel (injetores, rodas de engrenagens), no fabrico de rolamentos (pistas interiores e exteriores), bem como em equipamentos hidráulicos e pneumáticos (válvulas).

Para peças de trabalho com diâmetro de torneamento até 1500 mm

A série de máquinas Hembrug Mikroturn inclui máquinas de torneamento de peças duras de ultra precisão, completamente hidrostáticas, praticamente sem desgaste, que englobam um amplo espetro de peças. As máquinas horizontais CNC 100 Series são ideais para peças pequenas com furos de 1 mm. As máquinas de torneamento vertical estão disponíveis para peças de trabalho pesadas, de grande dimensão, entre 450 mm e 1500 mm de diâmetro.
Todas as máquinas Mikroturn têm um ponto em comum, explica Bert de Veer: "Proporcionam a precisão máxima atualmente obtida com o torneamento de peças duras" e fundamenta a sua afirmação com base em números: "Com estas máquinas, é possível obter as seguintes tolerâncias em peças de trabalho com rigidez até 70 HRC e diâmetro até 1500 mm: precisão na superfície de Ra = 0,0001 a 0,0004 mm, precisão na forma entre 0,0002 e 0,001 mm, bem como precisão dimensional de 0,002 mm ou inferior."

A hidrostática assegura uma precisão durável

Com estas tolerâncias, as máquinas Mikroturn são as principais concorrentes das retificadoras cilíndricas, às quais são superiores em vários outros aspetos. Portanto, no torneamento de peças duras, a peça de trabalho não requer fixação, o que permite poupar tempo e evitar erros de fixação. É possível criar qualquer quantidade de contornos com uma só ferramenta – os dispendiosos discos de retificação são desnecessários. Além disso, o torneamento de peças duras também é um processo ecológico, efetuado, em muitos casos, a seco. A retificação gera sempre desperdícios, sendo necessário recorrer a uma dispendiosa remoção de resíduos. Em resumo, o torneamento de peças duras permite obter maior produtividade em vários cenários de maquinação.
Em comparação com outras máquinas de torneamento de peças duras, as máquinas Hembrug destacam-se pela alta precisão a longo prazo. Esta caraterística assenta principalmente nos rolamentos hidrostáticos do fuso e nas unidades guia. Estes componentes permitem obter precisões de deslocamento e de repetição de 0,1 mícrons – inclusivamente com consistência a longo prazo, conforme Bert de Veer salienta: "As máquinas sem rolamentos hidrostáticos atingem estes padrões apenas quando são novas. As nossas máquinas oferecem qualidade a este nível, mesmo após 20 ou 30 anos."

Hembrug e FANUC - uma parceria fidedigna

A Hembrug já colabora há vários anos nos domínios do controlo e dos sistemas de acionamento com a FANUC, líder mundial de mercado de CNC. Peter van Ommeren, responsável pelo departamento de projetos elétricos, refere: "Costumávamos implementar o CNC de Série 15-TB da FANUC. Atualmente utilizamos os sistemas CNC da Série 0i-D nas nossas máquinas Mikroturn padrão. Este controlo oferece uma resolução de 100 nm. Para tarefas mais sofisticadas, desenvolvemos as máquinas Mikroturn especiais que, posteriormente, podem ser equipadas com o CNC de Série 32i da FANUC. Com as escalas apropriadas, isto permite uma resolução de 10 nm."
Na sua produção, a Hembrug utiliza várias das suas próprias máquinas controladas pelo CNC 0i-D da FANUC – "uma vez que esta combinação funciona na perfeição", explica Peter van Ommeren. "Os nossos clientes estão constantemente a fazer referência a este facto. Não ocorrem praticamente quaisquer falhas relacionadas com o controlo, nem mesmo após vários anos de funcionamento. A eletrónica, motores e controlos FANUC representam o nível mais elevado de qualidade e oferecem grande robustez, inclusivamente na presença de influências eletromagnéticas. Uma caraterística positiva adicional da FANUC é a compatibilidade ascendente. Ou seja, colocámos as máquinas a operar nos anos 90 com o controlo 15-TB e, agora, quase 20 anos depois, continua a ser possível utilizar os programas em máquinas novas e em controlos mais recentes. Tal foi possível, uma vez que entre todas as inovações relativas às funções adicionais, a FANUC manteve a respetiva estrutura base subjacente. Deste modo, os fabricantes de máquinas veem a implementação facilitada e os clientes podem prescindir de vários cursos de formação."

"Esta combinação funciona na perfeição, os nossos clientes estão constantemente a fazer referência a este facto. Não ocorrem praticamente quaisquer falhas relacionadas com o controlo, nem mesmo após vários anos de funcionamento. A eletrónica, motores e controlos FANUC representam o nível mais elevado de qualidade e oferecem grande robustez, inclusivamente na presença de influências eletromagnéticas."

Novos avanços que aumentam a produtividade

Nos últimos anos, a Hembrug protagonizou vários novos avanços, não só em termos de alta precisão, como também ao nível da alta produção. Por exemplo, na feira EMO 2011, a empresa apresentou as máquinas-ferramenta Mikroturn Twin Spindle e Mikroturn 100 CNC Special. A máquina Mikroturn Twin Spindle está equipada com dois fusos completamente hidrostáticos com motores de fuso integrados, motores lineares nas guias X e Z e, ainda, um robô de alimentação integrado, totalmente automático. Em alguns casos, o torneamento de peças duras é, por natureza, três vezes mais rápido, em comparação com as operações de retificação. No entanto, o fuso duplo permite melhorar ainda mais o tempo de ciclo até 30%, e aumentar a produtividade até 100%. A máquina Mikroturn 100 CNC Special é uma versão especial equipada com um fuso de elevado desempenho, completamente hidrostático, com 2000 rpm, motor de binário integrado e extensão de curso na guia Z. Permite tornear peças de trabalho mais pesadas e de maior dimensão, em comparação com a versão Mikroturn 100 CNC padrão.
Bert de Veer considera que estes desenvolvimentos representam um passo importante em direção ao futuro: "Durante muito tempo, fomos considerados os melhores do mundo ao nível da precisão, contudo não nos dedicámos o suficiente à produtividade. Agora, tudo mudou. Nos nossos novos avanços, por um lado, centramo-nos na produção e, por outro, numa maior flexibilidade, em função dos desejos do cliente. É com agrado que procuramos disponibilizar soluções especiais." Como exemplo, menciona um projeto em que são processados veios diferentes para bombas de engrenagens. Os veios são transportados no tapete de transporte do alimentador para a máquina, detetados por uma câmara de processamento de imagens e inseridos por um robô. Deste modo, a máquina reconhece a peça de trabalho específica e escolhe automaticamente o programa CNC apropriado.

O contacto direto garante um elevado grau de satisfação do cliente

A FANUC colaborou nos novos avanços. Peter van Ommeren, responsável pelo departamento de projetos elétricos, complementa: "Para nós, foi importante que a FANUC tenha facilitado a integração de motores de terceiros. No nosso caso, utilizamos motores de fuso integrados de fabricantes terceiros. Inicialmente tivemos algumas dúvidas. No entanto, a FANUC demonstrou uma grande abertura e, deste modo, foi possível controlar os motores sem qualquer dificuldade."
A Hembrug está atualmente a colaborar na programação de interfaces de utilizador especiais, concebidas para facilitar o manuseamento das máquinas pelo utilizador. Com o FANUC Picture, está disponível um ambiente de programação de elevado desempenho que permite estruturar estas interfaces de utilizador, conforme pretendido. O resultado está atualmente a ser testado nas nossas instalações de produção numa máquina Mikroturn com controlo 32i, na qual após o processo de endurecimento, as roscas internas das porcas grandes são recortadas.
O perito em eletrónica, Peter van Ommeren, mostra-se entusiasmado com a colaboração com a FANUC: "Embora em comparação com outros fabricantes no domínio da maquinação, tenhamos produzido um número relativamente baixo de máquinas de torneamento e, consequentemente, apenas uma pequena quantidade de controlos FANUC, recebemos um excelente e rápido suporte por parte da FANUC. Sempre que temos dúvidas, temos à nossa disposição um ponto de contacto direto, que funciona realmente na perfeição." Ommeren ilustra isso com um exemplo: "Um cliente dos Estados Unidos questionou-nos sobre a viabilidade de um projeto personalizado em função do cliente que incluísse uma sofisticada máquina de quatro eixos, com dois suportes e dois alternadores de ferramentas. Não se tratava de uma tarefa fácil do ponto de vista do controlo e do sistema de acionamento, portanto, solicitámos a ajuda da FANUC. Pudemos contar com a presença da FANUC, pouco tempo depois e, em conjunto analisámos o projeto. Foram especificados os sistemas de transmissão e o CNC multicanal Series 32i. O que nos permitiu entregar ao cliente a proposta solicitada de imediato."

Torneamento de peças duras com máxima precisão

A Hembrug foi criada em 1973, como empresa estatal, e privatizada em 1983. Atualmente mais de 95% do seu design e produção envolve máquinas de torneamento de peças duras de ultra alta precisão, completamente hidrostáticas, praticamente sem desgaste. A série de máquinas Mikroturn permite operar peças de trabalho com níveis de rigidez até 70 HRC e um diâmetro até 1500 mm. O quadro de pessoal da Hembrug é constituído por 70 funcionários, que produzem 25 a 30 máquinas por ano. As vendas anuais, em 2011, corresponderam a aprox. 15 milhões de Euros.