Processamento Dual Metal: Inovação na Manufatura

A Gleason conta com o sistema CNC da Siemens SINUMERIK ONE para máquinas-ferramentas de alta precisão no fabrico de engrenagens. A nova máquina de engrenagens 100HCD impressiona não só pela 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 as suas máquinas de corte de engrenagens e ferramentas. Hoje, a Gleason Switzerland AG pertence à Gleason Corporation internacional e funciona como um centro de competência para hobbing, power skiving, processos integrados de chanframento e rebarbação e polimento de engrenagens de alta precisão. A sede em Studen, perto de Berna, é um centro tecnológico de última geração para máquinas de hobbing, power ski, chanframento e refinamento de engrenagens. Além disso, uma variedade de soluções secundárias de maquinagem e automação estão integradas.

Os clientes incluem empresas das indústrias automóvel, robótica e aeroespacial, fabricantes de engrenagens industriais, bem como pequenos e grandes fabricantes contratados. “A montagem das máquinas ocorre em Studen”, explica o Dr.-Ing. Markus Krömer, Diretor de Tecnologia e Software da Gleason: “Trabalhamos com inúmeras empresas locais, bem como outros locais da Gleason que fabricam componentes individuais para nós. Isto torna a Gleason Suíça extremamente flexível no cumprimento dos requisitos do cliente.”

Hobbing Gleason SINUMERIK ONE. Hobbing requer a mais alta precisão. A Gleason Suíça utiliza 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 hobbing, as rebarbas indesejadas são criadas pelo deslocamento de material que deve ser removido. Através do processo de corte de chanfros, estas rebarbas afiadas são completamente removidas. O Dr. Krömer explica usando o exemplo dos acionamentos elétricos porque é que isso é importante: “Os acionamentos modernos estão a tornar-se cada vez mais silenciosos, destacam-se as frequências perturbadoras individuais. Para cumprir os requisitos, são utilizados processos especiais de acabamento duro que podem ser prejudicados por componentes mal chanfrados.”

Com o “chanframento radial”, o Gleason integra um processo universal de chanframento de corte diretamente na máquina de hobbing ou power skiving. Esta novidade da indústria não só poupa tempo e espaço, mas também reduz o esforço de trabalho e os custos decorrentes da mudança para outras máquinas. Isto é interessante para os fabricantes de engrenagens de todos os tipos, explica o Dr. Krömer: “Todo o processo de fabrico é acelerado e a eficiência da produção é aumentada. Graças às ferramentas de chanframento acessíveis utilizadas neste processo, o método inovador também faz sentido para pequenas séries.”

Vantagens da transformação digital

“Especialmente no setor automóvel, os requisitos estão a aumentar constantemente”, diz o Dr. Krömer: “Com uma engrenagem típica, atingimos agora um desvio de cinco a um máximo de dez micrômetros nos flancos dos dentes — um décimo de um cabelo humano.” A Gleason conta com a última geração de controlo CNC SINUMERIK ONE. “O controlo oferece uma função de acoplamento para ferramenta e peça de trabalho. Este chamado equipamento eletrónico é uma característica de qualidade importante para nós”, enfatiza Krömer. Na nova máquina de hobbing e chanfrar 100HCD, um total de 18 eixos devem ser controlados. Isto é feito com os servomotores Siemens Simotics. “Para obter os menores desvios na velocidade ou posição sob controlo, os eixos rotativos que definem o processo para a ferramenta e a peça de trabalho estão equipados com acionamentos diretos. Isso evita imprecisões causadas por cintos ou engrenagens.”

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

Anos de confiança como base

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

Com a conversão do controlo, o mais recente regulamento de máquinas da UE também foi implementado. Isto não só garante a proteção dos funcionários, mas também integra firmemente a segurança OT (Tecnologia Operacional) na máquina. Agora toda pessoa precisa de uma chave pessoal com palavra-passe para operar uma máquina. No entanto, é importante que as máquinas possam ser operadas de forma simples e intuitiva apesar dos elevados padrões de segurança, enfatiza o Dr. Krömer. Depois de introduzir os dados da peça de trabalho e os parâmetros de maquinação através da interface de utilizador GEMS “Gleason Engineering and Manufacturing System” desenvolvido pela Gleason no painel de controlo, o controlo CNC gera o código de fabrico a partir destas informações.

Medir, analisar, poupar

Com as máquinas-ferramentas, o consumo de energia está cada vez mais a entrar em foco. Rolf Leutwyler, Gestor de Produto e Consultor Técnico da Siemens, diz: “Com a nossa função de poupança de energia Ctrl-E, os operadores de máquinas têm sempre em vista o consumo de energia e a recuperação de energia através de processos de travagem. Esta informação constitui a base para medidas de poupança de energia e, portanto, também para um melhor equilíbrio de CO2 na indústria transformadora.”

No entanto, as máquinas da Gleason são económicas de qualquer maneira, o Dr. Krömer coloca em perspetiva: “Em funcionamento, o 100H consome uma média de 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, muda imediatamente para a operação de poupança de energia quando a utilização é baixa.” Além de utilizar motores eficientes e/ou lâmpadas LED economizadoras de energia, a Gleason atribui grande importância ao dimensionamento correto dos componentes para evitar o desperdício de recursos desnecessariamente. E o facto de a Gleason Suíça depender exclusivamente da Siemens para controlos e acionamentos também garante armazéns de peças sobressalentes enxutos. Isto significa que menos componentes têm de ser transportados expressamente ao redor do mundo — outra vantagem para o clima.

O chanframento radial é uma maneira rápida e económica de chanfrar engrenagens de todos os tipos.

Tecnologia em resumo

O Simatic PLC S7-1500 integrado no SINUMERIK ONE é ideal para automação graças ao seu desempenho. O controlo CNC permite o controlo de até 31 eixos em 10 canais de maquinação. Uma parte integrante do CNC é um gémeo digital “Create My Virtual Machine”. Os servomotores SIMOTICS são motores síncronos de ímã permanente compactos e altamente dinâmicos para ampla utilização em ambientes industriais. Caracterizam-se pela alta densidade de potência e capacidade de sobrecarga.

Para o relatório do utilizador (PDF)

Gleason Suíça AG

A Gleason Switzerland AG foi originalmente fundada em 1900 como Mikron AG em Biel. Como subsidiária da Gleason Corporation com sede em Rochester, NY, EUA, funciona agora como um centro de competência para o fabrico de equipamentos utilizando processos de hobbing, power skiving, chanframento, aperfeiçoamento de engrenagens e integra várias opções de automação.