Componentes usinados CNC – O dado deve sobreviver a cada operação

Um componente usinado CNC não é uma peça de operação única. É uma sequência: torneado, fresado em centro de usinagem, retificado em retificadora, inspecionado em CMM. Cada operação remove material, altera o estado de tensão e introduz variação. E cada vez que o componente é fixado novamente, o ponto de referência pode mudar – o furo que estava concêntrico após o torneamento fica 0,02 mm desviado após o fresamento, a face que estava plana após o fresamento fica 0,01 mm deformada após o fresamento.

Os componentes usinados CNC são avaliados pelo alinhamento dos recursos após cada operação – e não apenas após a primeira. O dado é o encadeamento que mantém a sequência unida. Se a referência mudar, os recursos não se alinharão e o componente não será montado, mesmo que cada operação individual atenda à sua tolerância.

Na Nuote Metals, produzimos componentes usinados CNC com um dado estabelecido na primeira operação e referenciado em cada operação subsequente. Este artigo aborda o desafio multiprocesso, o método de controle de dados e o que verificar antes de aceitar um componente.

O desafio multiprocesso – onde os componentes perdem o alinhamento

Um componente que requer torneamento, fresamento e retificação passa por pelo menos três máquinas e três configurações. Cada configuração é uma chance para o dado mudar.

O risco não é a tolerância de uma única operação – é o relacionamento entre as operações.Um furo com ±0,01 mm após o torneamento ainda será ±0,01 mm após o fresamento – se o ponto de referência for o mesmo. Mas se o acessório de fresagem fizer referência ao diâmetro externo em vez do furo, a posição do furo cruzado muda de acordo com a tolerância do diâmetro externo – e o componente falha.

Para componentes usinados CNC, o ponto de referência não é uma formalidade de desenho – é a referência física que deve ser preservada desde o primeiro corte até a inspeção final.

Um dado, cada operação – como controlamos a sequência

Estabelecemos o ponto de referência na primeira operação – normalmente a face torneada e o furo – e referenciamos esse mesmo ponto de referência em todas as operações subsequentes. O acessório é projetado em torno do ponto de referência e não em torno de uma superfície de fixação conveniente.

Virando: a face e o furo são usinados na mesma configuração — o furo é concêntrico à face por padrão. Este é o dado.

Fresagem: O acessório é fixado na face torneada e localizado no furo. Os furos cruzados e planos são usinados em relação ao furo - não ao diâmetro externo. Se o diâmetro externo estiver fora do círculo, o furo cruzado ainda estará alinhado ao furo.

Moagem: O acessório é fixado na mesma face e localizado no mesmo furo. O diâmetro retificado é concêntrico ao furo – não ao diâmetro externo anterior.

Inspeção: Os acessórios CMM são fixados na mesma face e furo. As características são medidas a partir da mesma origem usada na usinagem – e não de uma superfície conveniente.

Por que isso é importante:Um componente com tolerância de diâmetro externo de 0,02 mm e tolerância de posição de furo cruzado de 0,01 mm ainda pode ser montado - se o furo cruzado estiver referenciado ao furo. A tolerância DE não se acumula na posição de furo cruzado. O dado quebra a pilha.

Referência padrão:A prática de referência segue ASME Y14.5 e ISO 5459. As tolerâncias dimensionais seguem ISO 2768-mK, a menos que uma chamada mais restrita seja especificada.

O equipamento que torna possível a usinagem de um único ponto

A usinagem com um ponto de referência não é apenas um plano de processo – ela requer equipamentos que possam manter o ponto de referência em todas as operações.

Centros fresamento-torneamento de 5 eixos(DMG MORI NHX 5000, Mazak Integrex): Torneamento e fresamento em uma única configuração – a referência nunca sai do mandril. Para peças com furos cruzados, planos e recursos torneados, o centro fresamento-torneamento elimina a transferência entre o torno e o centro de usinagem.

Tornos CNC com ferramentas motorizadas(Haas ST-20Y, Okuma Genos L): Tornear, fazer furos cruzados e rosquear em uma configuração – o ponto de referência é estabelecido na face e no furo, e o furo cruzado é usinado em relação a ele sem reapertar.

CMM com sonda de digitalização(Zeiss Contura 7/10/6): Acessórios no mesmo ponto de referência usado na usinagem – a inspeção confirma a relação entre os recursos, não apenas as dimensões individuais.

Medição em processo:Para recursos críticos, o medidor é projetado em torno do ponto de referência – o furo ou a face – de modo que a medição reflita a condição de montagem e não uma superfície de fixação conveniente.

Para componentes usinados CNC, o equipamento não é uma lista de máquinas – é um sistema que preserva a referência desde o primeiro corte até a inspeção final.

Um exemplo real – alinhamento de furos cruzados salvo por um dado

Um fabricante alemão de equipamentos hidráulicos precisava de um corpo de válvula 4140 com furo torneado, face de montagem fresada e quatro furos cruzados. Os furos transversais tiveram que ser posicionados dentro de 0,02 mm da linha central do furo. O fornecedor anterior girou o corpo e, em seguida, fresou os furos transversais referenciando o diâmetro externo – a posição dos furos cruzados variou em 0,06 mm e 9% dos componentes falharam na montagem.

O que fizemos de diferente:

• Estabeleceu o furo como referência no torneamento – usinou o furo e a face em uma única configuração.
• Fresou os furos transversais em um centro de torneamento de 5 eixos – a peça nunca saiu do mandril e os furos transversais foram usinados em relação ao furo.
• Aterre o furo após o tratamento térmico usando o mesmo dado do furo – a concentricidade foi preservada.
• Verificou a posição do furo cruzado em uma CMM Zeiss Contura – fixada na referência do furo, não no diâmetro externo.
• Foram enviados 1.200 componentes sem nenhuma falha de montagem.

Uma lição que aprendemos:No início do nosso programa de multiprocessos, tivemos um lote em que o acessório de retificação fazia referência a uma superfície diferente da do acessório de torneamento – 3% dos componentes falharam na concentricidade. Esse lote foi retrabalhado às nossas custas e, desde então, tornamos a lista de verificação de transferência de dados uma etapa obrigatória antes do início de qualquer trabalho multiprocesso.

Limitação:Esta abordagem de um dado é validada para componentes onde o furo é acessível para fixação em todas as operações. Para componentes com recursos internos que não podem ser acessados ​​após a montagem, pode ser necessário transferir os dados e reavaliar a pilha.

Isto é o que os componentes usinados CNC devem oferecer:não apenas um componente que atende à tolerância de cada operação, mas um componente cujas características se alinham porque o dado foi preservado – e não restabelecido em cada configuração.

Perguntas frequentes

Q1: Por que um dado é importante para componentes usinados CNC de vários processos?

R: Porque toda vez que o componente é fixado novamente, o ponto de referência pode mudar. Um furo concêntrico após o torneamento pode ter um desvio de 0,02 mm após o fresamento – se o acessório de fresagem fizer referência ao diâmetro externo em vez do furo. Um dado – estabelecido na primeira operação e referenciado em todas as operações subsequentes – quebra a pilha de tolerâncias. Os recursos se alinham porque são medidos a partir da mesma origem, e não porque cada operação atendeu à sua própria tolerância.

Q2: Você pode usinar um componente completo em uma configuração?

R: Para muitos componentes, sim – em um centro fresador-torneamento de 5 eixos. O torneamento, o fresamento, os furos cruzados e as roscas são usinados sem reaperto e a referência nunca sai do mandril. Para componentes que requerem tratamento térmico ou retificação após a usinagem, a referência é transferida para o dispositivo de retificação – mas é a mesma referência, não uma nova. O objetivo é minimizar o número de transferências de dados, e não eliminá-las a qualquer custo.

P3: Como você verifica se o dado foi preservado nas operações?

R: Fixamos o componente no mesmo ponto de referência usado na usinagem – a face torneada e o furo – e medimos os recursos críticos em uma CMM. Se a posição do furo cruzado estiver dentro da tolerância quando medida a partir do furo, o ponto de referência foi preservado. Se estiver dentro da tolerância quando medido a partir do diâmetro externo, mas fora quando medido a partir do furo, o ponto de referência foi perdido – e o componente poderá falhar na montagem.

Q4: O controle de um dado adiciona custo ao componente?

R: Isso aumenta o custo de fixação e tempo de inspeção – as fixações devem ser projetadas em torno do ponto de referência e o CMM deve ser fixado da mesma maneira. Mas reduz o custo de montagem – menos componentes são rejeitados, menos são retrabalhados e a linha de montagem não para. Para componentes usinados CNC com vários recursos que devem ser alinhados, o custo total é menor com o controle de um dado – e não maior. Fornecemos um detalhamento de custos mostrando o custo de fixação e inspeção em relação à redução esperada de sucata de montagem.