Automação de máquinas de retificação CNC [Introdução]

Fabricantes e usuários de retificadoras CNC enfrentam os seguintes desafios diariamente.

• Aplicar manualmente a rebolo à peça de trabalho e observar a presença de faíscas/ouvir sons para confirmar a posição inicial da usinagem pode ser demorado.
• Funcionários veteranos e novatos não conseguem padronizar a variação de qualidade no processo de aplicação do rebolo.
• São utilizados sensores AE, mas a precisão é instável.

Em máquinas-ferramenta, as retificadoras CNC exigem usinagem de alta precisão para determinar as dimensões da peça de trabalho.
Portanto, mesmo quando o CNC é utilizado, a automação apresenta um alto grau de dificuldade, e muitos usuários enfrentam o desafio da escassez de mão de obra em suas instalações.

Este artigo oferece uma visão aprofundada dos esforços pioneiros da METROL no setor para automatizar completamente máquinas de retificação CNC usando sensores de Aire .

[Questão] Qual é o “processo de aplicação de rebolo” em uma retificadora CNC?

Normalmente, as duas operações de configuração a seguir são essenciais ao usinar uma peça em uma retificadora CNC.

• Indexação da posição inicial para usinagem com rebolo
• Posição inicial da Peça de trabalho

Em geral, o processo de determinar a posição inicial para a usinagem com rebolo (ou seja, o diâmetro do rebolo) é chamado de "processo de aplicação do rebolo".

Esse “processo de aplicação de rebolo” é uma tarefa difícil e desafiadora.

Implementando o “Procedimento de aplicação da rebolo”

A prática comum é primeiro aproximar manualmente e lentamente a rebolo rotativa da superfície da peça de trabalho, fazendo com que entre em contato com ela.
A “posição inicial de usinagem” pode ser determinada pelas faíscas e sons produzidos quando a rebolo entra em contato com a peça de trabalho.

Como o ponto de usinagem da rebolo é deslocado pelo deslocamento térmico e pelo desgaste da rebolo, é necessário corrigir a posição inicial da usinagem durante as operações periódicas de "aplicação da rebolo".

A seguir, explicaremos os riscos associados a esse “procedimento de aplicação de rebolo”.

Quais são os riscos no “procedimento de aplicação de rebolo” em uma retificadora CNC?

O “procedimento de aplicação da rebolo” descrito na seção anterior apresenta os seguintes problemas e riscos.

• Cada aplicação requer trabalho manual e a automação completa não é possível.
• A precisão da usinagem e as horas de trabalho não são consistentes entre trabalhadores novos e experientes.
• O contato direto da rebolo com a peça de trabalho faz com que ela seja danificada imediatamente após o dressamento.
• O risco de a rebolo atingir a peça de trabalho e causar um acidente.

Essas questões relacionadas a erros humanos e à aquisição de habilidades são difíceis de resolver da noite para o dia.
Para construir um sistema de produção sustentável e seguro, são necessárias soluções que envolvam a padronização e a automação de habilidades.

O que é a automatização do "procedimento de aplicação do rebolo" em uma retificadora CNC?

Na METROL, estudamos há muito tempo a automatização do "procedimento de aplicação de rebolo", que era um trabalho manual, e conseguimos isso com nosso método baseado em Sensor Air Gap .

O que é o “ Sensor Air Gap ”? O princípio de medição do sensor explicado.

O que é o “Sensor Air Gap” que automatiza máquinas de retificação CNC?

Em termos simples, o Sensor Air Gap é "um sensor de posicionamento de alta precisão que usa ar (bicos de ar) para detectar a distância até um objeto, classificando-a como válida ou inválida".
Um "limiar de distância" que serve como critério de Válido/Inválido é registrado previamente no sensor, e o sensor determina com precisão se a distância entre o objeto e o bocal de ar está mais próxima ou mais distante do que o valor do limiar.

[Explicação] Estudo de caso de uso do Sensor Air Gap

O uso do Sensor Air Gap é explicado por meio de um exemplo: "verificar se uma peça de trabalho está presente ou não".

Exemplo: Procedimento quando o limite do sensor estiver definido em 10 μm.

• Passo 1 : Registre o “limiar de distância de 10 μm” no sensor com antecedência.
• Etapa 2 : Mova a peça de trabalho para perto do bocal para detectar sua presença ou ausência (veja a Figura 2).

Quando a distância entre a peça de trabalho e o bocal for maior que o valor limite (=10µm) → Saída de sinal inválida. [Figura à esquerda]
Aproxima-se até que a distância entre a peça e o bocal seja de 10 μm ou menos → Alterna para o sinal Válido. [Fig. à direita]

Explicação da automação de retificadoras CNC utilizando sensores.

A ilustração e as fotos a seguir mostram como automatizar o procedimento de aplicação da rebolo usando um Sensor Air Gap . O alvo de detecção em retificadoras CNC não é a peça de trabalho, mas sim a "posição inicial da rebolo rotativa".

[Ilustração] Procedimento para detecção da posição inicial de usinagem usando um Sensor Air Gap.

• Instalação de bicos de ar em retificadoras CNC.
• A rebolo em rotação se aproxima do bocal de ar.
• Posição em que o sinal do sensor muda → Posição inicial da usinagem (ver Fig. 3)

[Descrição da foto] Procedimento para detecção da posição inicial de usinagem usando sensores de Folga de Aire .

O bocal de ar e o rebolo reais são mostrados em fotografias ampliadas para ilustrar o procedimento de detecção.

Procedimento 1: A rebolo em rotação se aproxima do bocal de ar.
A distância entre o bocal e o rebolo é maior que o valor limite, e o sensor está no estado de sinal inválido. (Consulte a Fig. 4)
A rebolo se aproxima do bocal até atingir a posição limite em que o sinal muda para "Válido".

Etapa 2: A posição em que o sinal é acionado corresponde à posição inicial da usinagem.
Quando a distância entre o rebolo e o bocal atinge o limite, o sensor muda para um sinal válido.
Ao ler as coordenadas em que o sensor alterna para o sinal válido, é possível determinar a “posição inicial de usinagem da rebolo”.

Etapa 3: Calcula o diâmetro do rebolo por meio de operação aritmética.
O diâmetro externo do rebolo pode ser calculado a partir das coordenadas da posição de referência do rebolo quando o sinal do sensor é emitido.

[Resumo] Automatização do procedimento de aplicação de rebolo.

Conforme descrito acima, através dos passos 1 a 3, o “procedimento de aplicação da rebolo”, que antes era realizado manualmente, agora está totalmente automatizado.
*Também é necessário detectar a “altura da peça” com uma sonda de contato ou dispositivo similar.

[Comentário em vídeo] Automação de retificadora CNC

O procedimento de medição para rebolos descrito no capítulo anterior é apresentado no vídeo, que mostra a retificadora CNC em funcionamento.

[Usar exemplo] Estudo de caso de automação de retificadora CNC

A “automatização do procedimento de aplicação da rebolo rotativa” foi adotada como um “sensor sem contato capaz de medir o diâmetro da rebolo” opcional nas retificadoras CNC da Okamoto Machine Tool Works, uma importante fabricante de retificadoras.

[Perguntas Frequentes] Sobre a automação de retificadoras CNC

A seguir, apresentamos respostas para perguntas frequentes sobre como medir a posição inicial na usinagem com rebolo.

Posso fazer a medição enquanto o fluido refrigerante ainda estiver no rebolo?

O Refrigerante deve ser interrompido durante a medição.
Após a interrupção do fluxo de fluido refrigerante, a rebolo deve ser girada por alguns segundos para remover a umidade antes da medição, a fim de obter resultados mais precisos. Rebolos que ainda contenham fluido refrigerante (umidade) podem não ser medidos com precisão devido à expansão.

Quantos sinais de sensores podem ser produzidos?

É possível registrar até 3 sinais. Definindo limites de acordo com o objetivo, é possível obter um controle altamente produtivo.
Exemplos incluem “sinais de medição” para verificar a posição da rebolo, “sinais de desaceleração” para controlar a velocidade de aproximação da rebolo e “ sinais de sobrecurso ” para evitar colisões.

Até que tamanho de grão é possível visualizar na rebolo?

Quanto mais fino for o abrasivo em uma rebolo de precisão, maior será a repetibilidade e, portanto, mais precisa será a medição.
Rebolos de Precisão, como os de diamante e CBN, podem ser medidos com repetibilidade de até 1 μm.
Por favor, entre em contato com nossa equipe para obter mais detalhes.

É possível medir rebolos de qualquer formato?

• Rebolo comum
• Rebolo tipo R
• Disco de corte fino (lâmina)
• Rebolo cônico para usinagem de ranhuras em V

Cada formato de rebolo requer um método de detecção diferente. Contato conosco para obter suporte.

A quantas rotações por minuto (rpm) a roda de esmeril deve ser medida?

Como guia, recomenda-se que as medições sejam feitas na mesma rotação por minuto (RPM) utilizada durante o processamento . Para RPM específica, entre em contato conosco para obter suporte.

Onde está instalado o Sensor Air Gap ?

Como quanto menor o comprimento da tubulação de ar entre o bocal de ar e o sensor, melhor a resposta, recomenda-se que o sensor seja instalado próximo ao bocal de ar.
O Sensor Air Gap possui IP67 e é resistente a óleo de corte, podendo ser instalado dentro da máquina.

É possível instalar em uma máquina convencional, em vez de uma retificadora CNC?

A instalação em máquinas comuns não é recomendada, pois é difícil alinhar o bocal com o rebolo.

Quais são os requisitos para introduzir a automação em retificadoras CNC?

Atualmente, possuímos um histórico comprovado de instalações em retificadoras CNC fabricadas pela Okamoto Machine Tool Works, Ltd. Não hesite em nos contatar para mais informações.
Agradecemos suas perguntas, mesmo em relação a retificadoras CNC de outros fabricantes.

Qual a diferença para um sensor AE?

Os sensores de Emissão Acústica (EA) são sensores de contato que detectam a forma de onda quando o rebolo é aplicado diretamente na peça de trabalho.

• Como a posição onde a peça é usinada é a posição inicial da usinagem, existe o risco de desvio dimensional após a usinagem.
• É difícil estabilizar a precisão da detecção quando as condições mudam.

O Sensor Air Gap é um sistema de detecção sem contato que utiliza ar para uma detecção estável sem danificar a peça de trabalho ou o rebolo.

[Comentário em vídeo] Automação de retificadora CNC

A automação de retificadoras CNC descrita até este ponto é explicada em um vídeo de fácil compreensão usando 3D.

Conclusão

O controle da posição do rebolo utilizando sensores de Aire foi adotado por diversos fabricantes de Folga , incluindo o maior fabricante do setor.

Com o aumento da escassez de mão de obra no futuro, a automação de processos manuais será uma das questões mais importantes.
Estabelecer um método de automação operacional que se adapte às necessidades da empresa será um ponto forte para os fabricantes no futuro.
Por favor, considere a “automação de máquinas de retificação” como uma das maneiras de alcançar esse objetivo.

Mais informações sobre os produtos apresentados neste artigo.

Consultas sobre os requisitos para a implementação da automação em retificadoras CNC.

Nossos engenheiros responderão às suas perguntas sobre a automação de máquinas de retificação CNC.
Contato conosco para obter suporte.