A Walter Maschinenbau utiliza CNCs da FANUC através da respetiva gama de máquinas avançadas

Tarefa:
Equipar as máquinas de retificação e erosão de ferramentas híbridas Helitronic Diamond com um CNC que lhes faça justiça e forneça uma comunicação rápida entre a interface do utilizador, o controlo e o gerador que a retificação e erosão requerem.

Solução:
Equipar todas as máquinas no portfólio de produtos da Walter Maschinenbau com um CNC topo de gama série 31i -A5 da FANUC. Ficou comprovado que a série 31i A5 foi a escolha certa, graças à excelência da funcionalidade de 5 cinco eixos, design aberto e erosão por rotação integrada, do lado do controlo. A FANUC também concordou em modificar o controlo para utilizar os algoritmos existentes da Walter para erosão por descarga elétrica.

Resultado:
Os utilizadores não só têm um CNC ideal para a tarefa, como também beneficiam de ter um só controlo e um fornecedor único. Com a extraordinária fiabilidade da FANUC, o tempo de inatividade é praticamente coisa do passado.


Erosão e retificação de ferramentas numa única máquina

Como controlo, a Walter Maschinenbau também implementa o CNC FANUC 31i -A5 para a Helitronic Diamond e para a Helitronic Power Diamond.

Quando o técnico especializado em máquinas retificadoras de ferramentas, Walter Maschinenbau, decidiu, em 2006, equipar a respetiva série Helitronic com os controlos e sistemas de acionamento CNC da FANUC, um ponto ficou claro para os decisores: era necessário um só modelo de controlos para todas as máquinas. A decisão foi tomada a favor do CNC da série 31i -A5 da FANUC, que oferece as melhores condições para maquinação de 5 eixos, bem como um design aberto para também integrar a erosão por rotação do lado do controlo.

O ano passado, a Walter Maschinenbau, sedeada em Tübingen, substituiu gradualmente as suas máquinas Helitronic pelo controlo CNC topo de gama da série 31i -A5 da FANUC: desde a Helitronic Basic, uma máquina de modelo básico para reafiar ferramentas, passando pelas máquinas padrão Helitronic Power e Mini-Power, até ao modelo topo de gama Helitronic Vision, equipado com motores de acionamento diretos em todos os eixos. A recentemente desenvolvida Helitronic Micro, adequada para maquinação de microferramentas, pertencente a uma gama com diâmetro muito pequeno e respeitando requisitos de precisão exigentes, foi concebida de raiz pelo CNC 31i -A5 da FANUC. Está também completamente equipada com motores lineares e de binário. Por fim, ambas as máquinas híbridas Helitronic Power Diamond e Helitronic Diamond também foram substituídas pelo controlo FANUC e utilizadas com êxito, não só para produzir e reafiar ferramentas HSS, de carboneto e CEN, mas também na erosão por rotação do CBN e PCD.

Comunicação rápida entre o controlo e o gerador

"Em princípio, a Helitronic Diamond é uma máquina de retificação Helitronic Power ou Helitronic Vision com um gerador adicional para erosão por descarga elétrica e periféricos necessários, como um sistema de atenuação", explica Martin Hämmerle, gestor de produto das máquinas Helitronic. Realça que para a erosão por rotação na Helitronic Diamond, nenhum controlo adicional de erosão específico da Walter é utilizado, pois está integrado no controlo CNC da FANUC. "Deste modo, ao aplicar a retificação ou a erosão, o utilizador pode beneficiar de ter só um controlo, logo só um fornecedor."

Para viabilizar a comunicação com o gerador e a utilização dos algoritmos existentes para a erosão por descarga elétrica, a FANUC aceitou modificar o controlo, em conformidade. Heinz Häckh, responsável pelo departamento de engenharia de controlo: "Com base na nossa experiência na erosão por rotação, definimos especificações concretas e expressámos vários desejos, que a FANUC implementou como opção no CNC 31i -A5."

O fator mais importante para os técnicos especializados em retificação e erosão é a rápida comunicação entre a interface do utilizador, o controlo e o gerador. Paralelamente à maquinação, os dados tecnológicos têm de ser transmitidos da interface do utilizador para o gerador. Deste modo, a máquina pode não só abarcar a geometria através do programa CNC, mas também efetuar continuamente todas as correções necessárias no processo. Por outro lado, as medições e parâmetros da maquinação EDM também podem ser apresentados no painel de controlo.

Heinz Häckh pode confirmar o excelente suporte FANUC durante todo o processo de conversão: "A especificação de requisitos que desenvolvemos para o processo de erosão foi realizada segundo um fluxo de trabalho triangular. Em primeiro lugar, interveio a filial alemã, em Neuhausen, onde temos um ponto de contacto competente no âmbito de todas as questões técnicas. Em seguida, a empresa-mãe no Japão disponibilizou uma valiosa experiência.

As ferramentas PCD estão a ganhar importância

Para o gestor de produtos Martin Hämmerle, as máquinas híbridas Helitronic Diamond representam um desenvolvimento de grande potencial. Como observou, o mercado das ferramentas PCD está a crescer entre oito e dez por cento anualmente. Prevê-se a continuação desta tendência. De acordo com Hämmerle, o principal fator impulsionador é a tendência no setor aeronáutico, automóvel e noutros setores, de redução do peso através dos materiais. Como resultado, verifica-se uma preferência pelos metais leves, como o alumínio e o titânio, bem como pelos plásticos e compostos, ideais para maquinação com ferramentas PCD. Estes materiais permitem atingir altas velocidades e obter acabamentos de superfície que, geralmente, tornam desnecessário o tratamento adicional.

Devido à sua rigidez e geometria, como os raios internos, as ferramentas PCD são, no entanto, extremamente difíceis de retificar e, como alternativa, tem de ser aplicada a erosão. É, por este motivo, que Martin Hämmerle considera as máquinas híbridas como uma oportunidade para os retificadores de ferramentas "entrarem no negócio de ferramentas PCD sem qualquer risco”. Este tipo de fornecedor de serviços pode utilizar a flexibilidade da Helitronic Diamond: para reafiação ou para a produção de ferramentas de carboneto ou HSS. A unidade de erosão está disponível para utilização com ferramentas PCD ou CBN."

Uma parceria com êxito:

Para Walter Maschinenbau, ficou demonstrado que a conversão para a tecnologia de controlo e de sistemas de acionamento da FANUC foi o passo correto. A FANUC, líder mundial de mercado em tecnologia CNC com mais de dois milhões de controlos CNC vendidos, é o parceiro ideal para a empresa internacional, graças à sua presença global, com fornecimento de serviços e peças sobresselentes a nível mundial.

A FANUC também é conhecida pela sua soberba qualidade, expressa na elevada disponibilidade e reduzidos custos de manutenção. "Podemos confirmá-lo com base na nossa própria experiência. A fiabilidade da tecnologia de controlo e de sistemas de acionamento da FANUC é tão extraordinária -, refere Martin Hämmerle -, que não tivemos praticamente quaisquer períodos de inatividade relacionados com o controlo nas nossas máquinas. É por este motivo que os nossos clientes estão muito satisfeitos com a FANUC. Muitas pessoas optam pelas nossas máquinas Helitronic precisamente devido à fiabilidade e disponibilidade de suporte em todo o mundo."

Além do serviço FANUC, as caraterísticas técnicas do controlo CNC 31i -A5 da FANUC são impressionantes. Em todas as máquinas de retificação de ferramentas da Walter, o FANUC Panel i baseado em PC é utilizado como painel de controlo. As aplicações de software Window Mode e Helitronic Tool Studio desenvolvidas pela Walter também são compatíveis com tecnologia de PC disponível adicionalmente. O segundo é essencialmente um sistema CAD proprietário da Walter, que permite a reconstrução 3D das peças de trabalho e facilita significativamente a programação. "Possuir uma interface de comunicação rápida entre o poderoso PC de controlo e o controlo CNC é importante para nós", raciocina o perito em controlos, Heinz Häckh. "Deste modo, podemos operar no modo DNC com todos os nossos programas, uma vez que os contornos são calculados no software Walter. Além disso, utilizamos de forma consistente a função de segurança de dois canais, integrada da FANUC, a Dual Check Safety, em todas as nossas máquinas. Deste modo, podemos poupar em componentes mecânicos, cablagem suspensa, espaço em bastidor e, consequentemente, nos custos. Também utilizamos o poderoso software de otimização FANUC Servo Guide para fins de diagnóstico e serviços, bem como para o comissionamento."

Operação e programação fáceis

Embora o utilizador das máquinas Helitronic possa trabalhar com a interface Walter sem quaisquer conhecimentos especializados da FANUC, o fabricante de máquinas envida todos os esforços no sentido da sua programação básica e adaptação. A Walter utiliza a programação DIN tradicional e as macros existentes, bem como o C executer. Permite funções especiais, por exemplo, que gerem a comunicação entre o gerador, a interface do utilizador e o programa CNC durante a erosão. Os programadores sedeados em Tübingen também utilizam os PMCs multicanal (PLCs integrados) para aceder ao nível de sensor/atuador e aos dispositivos de carregamento de controlo, por exemplo.

As máquinas Helitronic oferecem diversas opções de automação. Deste modo, estão disponíveis várias opções de carregamento nas máquinas Helitronic Mini Power, Helitronic Power e Helitronic Vision para garantir o fornecimento automático das peças de trabalho – para operações de retificação de ferramentas, estas são consideradas ferramentas. Começa com um carregador Eco básico, expande-se a um carregador de discos, até um carregador de paletes múltiplo com capacidade de armazenamento superior a 500 ferramentas. Estas opções, integradas diretamente na máquina, podem ser selecionadas em função dos requisitos do cliente. Além disso, estão ainda disponíveis máquinas com alternador de discos de alisamento, que podem incluir até doze conjuntos de mós e, assim, garantir uma flexibilidade muito elevada na maquinação. Está disponível um robô LRMate200i B da FANUC para a Helitronic Micro com configuração padrão, bem como para a Helitronic Power e para a Helitronic Vision como função adicional opcional. Como os robôs e o CNC são provenientes da mesma empresa, a comunicação entre os dois é implementada através da ligação padrão de instalação fácil, o FANUC I/O Link Bus.

Alta precisão através da nano-interpolação

Os rápidos ciclos de controlo possibilitam o controlo do servomotor e do fuso e a alta resolução do codificador de impulsos, com 1 000 000 impulsos por rotação, bem como a nano-interpolação e fornecem precisão e acabamento de superfícies com máxima qualidade à tarefa usinada. O segundo caso, por exemplo, baseia-se na função de nano alisamento, que, no controlo, converte movimentos lineares automaticamente em curvas NURBS. O nano alisamento examina o perfil de contorno gerado através dos programas CAD em pequenos passos lineares e suaviza-o em curvas em nano passos. No processo, é obtido um movimento rápido e suave e o acabamento da superfície da peça de trabalho é significativamente otimizado.

O software FANUC garante que os comandos de posição dos amplificadores e motores são processados em nano passos. É, por este motivo, que as máquinas Helitronic utilizam amplificadores e motores da série Alpha i, associados ao software de servomotor HRV Control (High Response Vector Control). Oferecem um controlo rápido e tempos de ciclo de serviço curtos. A Walter também atribui grande importância à alta eficácia energética. Martin Hämmerle explica: "Os motores apresentam uma alta eficiência e oferecem a opção de recuperação energética. Também apreciamos o design compacto dos componentes que requerem pouco espaço no armário de controlo."

Sucesso entre acionadores lineares

Além dos motores da série Alpha i, a Walter também implementa acionadores diretos em algumas máquinas. Heinz Häckh realça as vantagens: "Atualmente temos mais de dez anos de experiência em motores lineares e de binário. Deste modo, podemos garantir com toda a confiança aos nossos clientes, a alta qualidade, a longo prazo, das máquinas com os referidos equipamentos. O desgaste é mínimo e funcionam mais eficazmente do que com outros tipos de acionador. Eliminando os fusos de esferas, obtém-se maior resolução através de réguas de vidro de alta precisão. Além disso, os motores lineares podem ser prontamente implementados com um movimento oscilatório, que com os fusos de esferas produziria desgaste excessivo e outros problemas."

Tecnologia de retificação de ferramentas a partir de uma única origem.

Desde a década de 50, têm sido fabricadas máquinas de retificação de ferramentas na Walter Maschinenbau GmbH, Tübingen. A Walter conseguiu um grande avanço, em 1994, com a introdução da Helitronic Power. Desde setembro de 2004, a líder mundial de mercado, Walter Maschinenbau, pertence ao departamento de máquinas-ferramenta "Krber-Schleifring" da Körber AG. A Walter/Ewag é uma empresa de serviços e de tecnologia líder a nível mundial, orientada para o mercado da maquinação de ferramentas. Na sede da empresa, em Tübingen, trabalham 150 funcionários nos departamentos de organização e gestão do Walter Group, bem como nas áreas de desenvolvimento, vendas, protótipos, aplicações, engenharia e serviços. As únicas instalações de produção estão localizadas na cidade checa de Kurim, próximo de Brno. No total, a empresa emprega mais de 500 pessoas em todo o mundo. A gama de produtos inclui principalmente máquinas CNC para retificação e erosão de metais, madeira e ferramentas PCD, bem como peças de produção de rotação simétrica. Além disso, a Walter Maschinenbau disponibiliza a sua própria linha de máquinas de medição CNC óticas de alta precisão que permite a medição e registo de ferramentas de rotação simétrica.

Produtos FANUC utilizados