Controlos e sistemas de acionamento de retificação de ferramentas

Inovações até ao mínimo detalhe

A Schneeberger oferece uma maior densidade no desempenho no processo de retificação de ferramentas

Dispondo de nove máquinas, como a compacta NGC, a J. Schneeberger Maschinen AG oferece alta eficácia na retificação de ferramentas. Esta qualidade deve-se igualmente a componentes como uma sonda 3D proprietária, de fácil integração, que pode ser implementada em todas as máquinas da Schneeberger. Durante muitos anos, o parceiro fidedigno, FANUC, esteve ao lado dos engenheiros na área da tecnologia da Schneeberger, disponibilizando assistência para os sistemas de controlo e acionamento.

Estão disponíveis diversas ferramentas de corte para o setor metalúrgico e de marcenaria: desde pequenas inserções indexáveis de perfil até ferramentas de mandrilagem e fresagem de grande dimensão. As diferentes geometrias, bem como os materiais no lado do disco de retificação e da peça de trabalho, implicam que as retificadoras de ferramentas utilizadas na produção e reafiação cumpram rigorosos requisitos. A fabricante de máquinas J. Schneeberger Maschinen AG, carregada de tradição e localizada na cidade suíça de Roggwil, encara este cenário como um desafio e responde de forma coerente com a introdução de inovações.

Além disso, há sempre novidades todos os anos. Por exemplo, há dois anos, na EMO, a Schneeberger apresentou a máquina NGM tap, ideal para a produção de ferramentas de rosqueamento com uma única configuração. Está equipada com um total de seis eixos, cinco dos quais são de acionamento direto. Uma das caraterísticas especiais da NGM tap é o facto de a peça de trabalho poder oscilar a alta frequência. O Dr. Hartmut Rühl, responsável pelo departamento de software e eletrónica, explica: "Os acionadores lineares são ideais para a oscilação. Como são compatíveis com pequenos movimentos altamente dinâmicos, não apresentam desgaste." A tecnologia de acionamento direto, no âmbito da rapidez da oscilação, já tens provas dadas com a retificadora Gemini GHP introduzida há dez anos. No entanto, o disco de retificação oscila nessa máquina, uma vez que representa a massa mais pequena ao retificar fresas de engrenagens. Em contrapartida, nas ferramentas de rosqueamento, o disco de retificação tem geralmente 300 mm e é pesado. Foi por este motivo que a Schneeberger decidiu permitir que a peça de trabalho oscilasse.

O desenvolvimento de máquinas de acionamento direto teve a colaboração da FANUC, o fornecedor de longa data da Schneeberger no domínio da tecnologia de controlo e de sistemas de acionamento.

Ideal para maquinação com oscilação

Na Schneeberger, não há alternativa aos motores lineares no que diz respeito a movimentos oscilatórios. Hartmut Rühl explica mais detalhadamente: "Só conseguimos obter cursos de pêndulo de 5 mm com 15 Hz com um sistema de acionamento direto. Para a programação destes movimentos utilizamos uma tabela de dados, em vez da programação G-Code. Os dados são, em seguida, convertidos em comandos da máquina através de um software especial da FANUC denominado HCC."

Com a função HCC (High-speed Cycle Cutting), disponibilizada pela FANUC nos controlos CNC das séries 30i e 31i topo de gama, é possível obter rotinas de maquinação precisas e uniformes, que não seriam viáveis com qualquer outro processo. A estrutura básica é simples: para o movimento de cada eixo, é criada uma tabela, na qual os movimentos relativos do eixo específico são programados de acordo com um intervalo de tempo definido (por exemplo, 1 milissegundo).

Pequena dimensão, campo de ação amplo

No ano passado, a Schneeberger apresentou com a NGC, uma nova geração de retificadoras extremamente compactas e de caraterísticas universais. É ideal para ferramentas padrão, como fresas de ferramentas de superfície, raio e perfil, e brocas de elevado desempenho, escareadores, placas de torneamento de perfil em HSS, carboneto e Cermet. É disponibilizado software personalizado, processos de retificação e sistemas de fixação para a retificação de fresas, fresas de modelação, lâminas de hastes e engrenagens de lâmina cónica. A retificação da produção de lâminas para o setor do papel, alimentar ou do plástico integra as várias caraterísticas, bem como a maquinação de peças de trabalho em forma de disco com fixação especial e carregamento automático.

"Existe no mercado uma procura por máquinas com a menor dimensão possível, mas que ofereçam caminhos de deslocamento comparativamente longos", esclarece Hartmut Rühl. "Com a NGC, alcançámos este ponto de equilíbrio." A compacta máquina de 5 eixos permite a maquinação completa das ferramentas (circunferência e superfície) até 300 mm de comprimento de corte. A peça de trabalho pode ter um diâmetro máximo de 300 mm e um comprimento máximo de 500 mm. Embora a NGC e a NGM Tap sejam consideradas máquinas relativamente pequenas, a Schneeberger disponibiliza-as com alternadores de discos de retificação e sete embalagens de discos.

Transição para uma nova geração de controlos

A Schneeberger utiliza em todas as máquinas do segmento topo de gama, incluindo a NGM tap e a NGC, controladores CNC da série 31i-B5 da FANUC ideais para maquinação de 5 eixos – numa versão com um PC industrial "Panel i" integrado. Este está ligado ao CNC através de um bus HSSB de alta velocidade. Deste modo, o técnico de retificação pode aplicar a sua experiência no software proprietário Quinto através de uma interface personalizada.

Todas as restantes máquinas da Schneeberger também já concluíram a transição para o Model B, a nova geração de controladores da FANUC. Nas aplicações mais básicas em termos de programação, o CNC Power Mate anterior foi substituído pelo 35i-B da FANUC sem suporte de PC. Hartmut Rühl salienta que o termo "básico" não se refere à precisão, mas aos requisitos de programação: "Com estas máquinas, é possível reafiar as fresas de engrenagens com qualidade 3A. Na verdade, trata-se de uma tarefa bastante complexa que requer, porém, a satisfação de apenas 10 em 20 parâmetros e que pode ser concluída localmente na máquina."

A especialista em controladores Rühl também demonstra interesse no novo CNC 0i-F compacto da FANUC: "É provável que seja uma alternativa adicional para o segmento mais básico das nossas retificadoras com apenas alguns eixos e que não requerem a capacidade multicanal." Com o 0i-F, apresentado, pela primeira vez, na Europa, na AMB 2014, o líder de mercado mundial de CNCs revelou o seu "Seamless Concept". Segundo este conceito, todos os controladores CNC da FANUC são concebidos de acordo com um padrão de normalização e incluem instruções de funcionamento em conformidade. Significa, portanto, que o 31i-B5 e o 0i-F requerem os mesmos componentes periféricos (amplificador, E/S, etc.) e estão integrados na mesma caixa. A única coisa que os diferencia é o software.

Poupança de tempo através de uma medição exata na máquina

A Schneeberger apresenta ainda outra inovação disponibilizada em todas as séries e gerações de máquinas: uma sonda 3D própria. Hartmut Rühl refere a razão na base deste desenvolvimento: "Ao longo do tempo, as máquinas tornaram-se cada vez mais precisas e mais rápidas. Neste contexto, a sonda tinha de apresentar caraterísticas equivalentes. Para oferecermos aos nossos clientes a solução ideal, desenvolvemos uma sonda 3D que satisfaz os nossos requisitos a 100%".

Deste modo, a sonda Schneeberger Zenon baseia-se na utilização de medidores de tensão dos semicondutores (ScSG), uma tecnologia que promete um elevado nível de precisão. Antonio Grasso, engenheiro de aplicações responsável pela área de desenvolvimento, explica: "Este método de medição também é utilizado pelos líderes de mercado em tecnologia tátil de medição 3D e permite-nos obter resultados perfeitamente equivalentes." Esta tecnologia de sensor permite a obtenção de um elevado nível de repetição que se mantém inalterado inclusivamente após vários milhões de sondas. Elimina ainda a chamada "variação de deslocamento", que ocorre nas sondas cinemáticas.

"Quando utilizamos a Zenon nas nossas máquinas de motor linear", explica Antonio Grasso, "conhecidas por uma construção extremamente rígida, obtemos níveis de precisão dificilmente superados por uma máquina de medição de coordenadas externa. Comprovámos estes resultados em medições lado a lado. Atualmente, conseguimos alcançar a precisão de um mícron e estamos empenhados em obter medições reproduzíveis de 0,5 µm."

Acima de tudo, o utilizador beneficia com a poupança de tempo obtida ao implementar uma sonda integrada deste tipo. Tal deve-se ao facto de poder eliminar a necessidade de adaptar novas ferramentas para restabelecer a configuração da retificadora após a medição. Todos os detalhes contam, especialmente em ferramentas de grande dimensão, como as fresas de engrenagens ou inclusivamente as cortadoras granulares, que chegam a pesar até uma tonelada. "Neste caso, só a configuração pode demorar até 30 minutos", explica Hartmut Rühl.

No entanto, do ponto de vista do controlo de qualidade, uma sonda integrada na máquina não substitui a máquina de medição. Tal justifica-se, uma vez que se, por exemplo, a configuração não estivesse correta, não seria possível detetar qualquer falha através da sonda integrada. No entanto, Antonio Grasso salienta: "O utilizador beneficia efetivamente do facto de poder avaliar o seu processo de produção e verificar os resultados reproduzíveis. Deste modo, provavelmente será suficiente para o utilizador colocar apenas algumas peças na máquina de medição para verificar a precisão em termos absolutos.

A função do controlador acelera o processo da sonda

Também é de referir, no âmbito do desenvolvimento da nova sonda, a estreita colaboração entre o engenheiro de aplicações e o fornecedor do sistema de acionamento e do controlador, a FANUC. Como resultado, verificou-se uma aceleração no próprio processo da sonda. Anteriormente, era necessário deslocar a sonda pelo componente a uma velocidade constante. Para tal, era necessário manter uma determinada distância antes de cada sonda. A nova geração de controladores Model B da FANUC disponibiliza agora a função "Feed Forward Compensation In Skip", que também permite a utilização da sonda na fase de aceleração. "Atualmente, obtemos o mesmo nível de precisão num período de tempo mais reduzido", resume Grasso. "Tendo em conta que o CNC da FANUC é um controlador para maquinação e não um controlador de medição que lê as posições exatas a cada milissegundo, o resultado é notável. Somos percursores num domínio em que, de certo modo, podemos fazer concorrência às máquinas de medição dedicadas."

Os bons resultados de medição não se limitam às máquinas lineares Sirius e NGN tap da Schneeberger. Também foram obtidos resultados de excelente qualidade nos testes com a NGC. Além disso, a sonda Zenon é compatível com versões anteriores. Significa, portanto, que, se um utilizador pretender trocar a sua sonda Schneeberger existente, poderá fazê-lo facilmente através de uma pequena interface.

 

Pioneira na retificação de ferramentas

Em 1923, Walter Schneeberger criou a empresa com o seu nome. Dois anos depois, lançou a R1 no mercado, uma retificadora de ferramentas com aplicações de caráter universal. No âmbito do seu papel pioneiro em termos técnicos, a empresa evoluiu e criou as primeiras retificadoras de perfil controladas por CNC, em 1985. Este contexto conduziu a uma nova era na qualidade das ferramentas. Em 1990, Schneeberger apresentou o conceito de retificação de 5 eixos e, em 2003, a primeira máquina com acionadores lineares, a Sirius HPM. Atualmente, a gama de produtos desta empresa, que integra 170 funcionários, inclui as retificadoras com CNC Corvus, Gemini e Norma, com saídas até 40 kW. Além disso, com a série Aries, a Schneeberger disponibiliza uma alternativa económica à tecnologia de 5 eixos no processo de reafiação. Além da sede em Roggwil, Suíça, a empresa tem filiais na Alemanha, França, Itália, Estados Unidos e China, e ainda mais de 20 agências em todo o mundo.