Processamento duplo de metais: inovação na fabricação

A Gleason conta com o sistema CNC SINUMERIK ONE da Siemens para máquinas-ferramentas de alta precisão na fabricação de engrenagens. A nova máquina de engrenagens 100HCD impressiona não apenas com sua velocidade e precisão, mas também com a integração de um novo processo de chanframento.

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Preciso como um relógio suíço

Quando o relojoeiro Karl Lüthy fundou a fábrica de máquinas Mikron em Biel em 1908, a empresa desempenhou um papel fundamental na industrialização da indústria relojoeira suíça com suas máquinas e ferramentas de corte de engrenagens. Atualmente, a Gleason Switzerland AG pertence à Gleason Corporation internacional e funciona como um centro de competência para fresamento, desvio de energia, processos integrados de chanframento e rebarbação e aprimoramento de engrenagens de alta precisão. A sede em Studen, perto de Berna, é um centro de tecnologia de ponta para fresar, esquiar, chanfrar e afiar engrenagens. Além disso, uma variedade de soluções secundárias de usinagem e automação são integradas.

Os clientes incluem empresas dos setores automotivo, robótico e aeroespacial, fabricantes de engrenagens industriais, bem como pequenos e grandes fabricantes terceirizados. “A montagem das máquinas ocorre em Studen”, explica o Dr.-Ing. Markus Krömer, Diretor de Tecnologia e Software da Gleason: “Trabalhamos com várias empresas locais, bem como com outras unidades da Gleason que fabricam componentes individuais para nós. Isso torna a Gleason Switzerland extremamente flexível para atender às necessidades dos clientes.”

Hobbing Gleason SINUMERIK ONE. A fresagem exige a mais alta precisão. A Gleason Switzerland usa o SINUMERIK ONE para todos os tipos de máquinas.

Combinação inovadora

As máquinas da Bernese Seeland são populares: em 2019, a Gleason entregou a milésima máquina da conhecida série P90. Durante o processo de fresagem, rebarbas indesejadas são criadas pelo deslocamento do material que deve ser removido. Através do processo de corte do chanfro, essas rebarbas afiadas são completamente removidas. O Dr. Krömer explica, usando o exemplo dos acionamentos elétricos, por que isso é importante: “Os acionamentos modernos estão se tornando cada vez mais silenciosos, as frequências perturbadoras individuais se destacam. Para atender aos requisitos, são usados processos especiais de acabamento rígido que podem ser prejudicados por componentes mal chanfrados.”

Com o “chanfro radial”, a Gleason integra um processo universal de chanframento de corte diretamente na fresadora ou na máquina de corte elétrico. Essa novidade do setor não apenas economiza tempo e espaço, mas também reduz o esforço de trabalho e os custos decorrentes da mudança para outras máquinas. Isso é interessante para fabricantes de engrenagens de todos os tipos, explica o Dr. Krömer: “Todo o processo de fabricação é acelerado e a eficiência da produção é aumentada. Graças às ferramentas de chanframento acessíveis usadas nesse processo, o método inovador também faz sentido para pequenas séries.”

Vantagens da transformação digital

“Especialmente no setor automotivo, os requisitos estão aumentando constantemente”, diz o Dr. Krömer: “Com um equipamento típico, agora alcançamos um desvio de cinco a um máximo de dez micrômetros nos flancos dos dentes — um décimo de um fio de cabelo humano”. A Gleason conta com a última geração de controle CNC SINUMERIK ONE. “O controle oferece uma função de acoplamento para ferramenta e peça. Esse chamado equipamento eletrônico é um recurso de qualidade importante para nós”, enfatiza Krömer. Na nova fresadora e chanfradeira 100HCD, um total de 18 eixos devem ser controlados. Isso é feito com os servomotores Simotics da Siemens. “Para controlar os menores desvios de velocidade ou posição, os eixos rotativos que definem o processo para ferramentas e peças são equipados com acionamentos diretos. Isso evita imprecisões causadas por correias ou engrenagens.”

Com o SINUMERIK ONE, a Siemens está impulsionando a transformação digital da indústria de máquinas-ferramenta. Todos os processos de desenvolvimento podem ser completamente mapeados digitalmente com o gêmeo virtual “Create My Virtual Machine”. Isso reduz significativamente os tempos de desenvolvimento de produtos e introdução no mercado de novas máquinas e traz flexibilidade: “O software da série 100H foi preparado por um funcionário no escritório doméstico — o gêmeo digital tornou isso possível”, explica o Dr. Krömer.

Anos de confiança como base

Em Studen, controles exclusivamente da Siemens são usados há muito tempo, diz o Dr. Krömer. “Recentemente, convertemos os controles CNC de todas as máquinas para o SINUMERIK ONE. Trabalhamos com a Siemens há décadas. Os controles da Siemens oferecem tudo o que precisamos e estão disponíveis em todo o mundo; isso é importante para nós.” Converter os controles junto com os negócios diários foi um grande desafio, diz Krömer, que obteve seu doutorado em engenharia mecânica na Universidade de Aachen. “A Siemens nos apoiou não apenas no design dos componentes de acionamento e controle, mas também durante a fase de implementação com um funcionário de atendimento ao cliente, o que agradecemos muito.”

Com a conversão do controle, a mais recente regulamentação de máquinas da UE também foi implementada. Isso não apenas garante a proteção dos funcionários, mas também integra firmemente a segurança de OT (tecnologia operacional) à máquina. Agora, cada pessoa precisa de uma chave pessoal com senha para operar uma máquina. No entanto, é importante que as máquinas possam ser operadas de forma simples e intuitiva, apesar dos altos padrões de segurança, enfatiza o Dr. Krömer. Depois de inserir os dados da peça e os parâmetros de usinagem por meio da interface de usuário GEMS “Gleason Engineering and Manufacturing System” desenvolvida pela Gleason no painel de controle, o controle CNC gera o código para fabricação a partir dessas informações.

Meça, analise, economize

Com as máquinas-ferramentas, o consumo de energia está cada vez mais em foco. Rolf Leutwyler, gerente de produto e consultor técnico da Siemens, diz: “Com nossa função de economia de energia Ctrl-E, os operadores de máquinas sempre têm em vista o consumo de energia e a recuperação de energia por meio de processos de frenagem. Essas informações formam a base para medidas de economia de energia e, portanto, também para um melhor balanço de CO2 na fabricação.”

No entanto, as máquinas da Gleason são econômicas de qualquer maneira, coloca o Dr. Krömer em perspectiva: “Em operação, o 100H consome em média 6.000 watts, a carga máxima é de 13.000 watts. Isso não é muito para uma máquina dessas. Mesmo quando tempos de ciclo rápidos ou torques fortes são decisivos para a aplicação, ele muda imediatamente para uma operação de economia de energia quando a utilização é baixa.” Além de usar motores eficientes e/ou lâmpadas LED economizadoras de energia, a Gleason dá grande importância ao dimensionamento correto dos componentes para evitar o desperdício desnecessário de recursos. E o fato de a Gleason Switzerland confiar exclusivamente na Siemens para controles e acionamentos também garante depósitos de peças de reposição enxutos. Isso significa que menos componentes precisam ser transportados expressamente em todo o mundo — outra vantagem para o clima.

O chanfro radial é uma maneira rápida e econômica de chanfrar engrenagens de todos os tipos.

Tecnologia em resumo

O Simatic PLC S7-1500 integrado ao SINUMERIK ONE é ideal para automação graças ao seu desempenho. O controle CNC permite o controle de até 31 eixos em 10 canais de usinagem. Uma parte integrante do CNC é um gêmeo digital “Create My Virtual Machine”. Os servomotores SIMOTICS são motores síncronos de ímã permanente compactos e altamente dinâmicos para amplo uso em ambientes industriais. Eles são caracterizados por alta densidade de potência e capacidade de sobrecarga.

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Gleason, Suíça AG

A Gleason Switzerland AG foi fundada originalmente em 1900 como Mikron AG em Biel. Como subsidiária da Gleason Corporation, com sede em Rochester, NY, EUA, ela agora funciona como um centro de competência para fabricação de engrenagens usando processos de fresamento, desvio elétrico, chanframento e afiação de engrenagens e integra várias opções de automação.