Oficina de máquinas CNC de precisão melhora a taxa de produção de peças fundidas de alumínio em mais de 80%

Alguns anos atrás, as condições de negócios em declínio no campo petrolífero estimularam a Ogden, LeanWerks de Utah, a buscar trabalho em outras indústrias (incluindo aeroespacial e automação de alta velocidade) para estabelecer uma base de clientes mais equilibrada e um fluxo de trabalho mais estável. A oficina terceirizada, agora registrada no padrão aeroespacial AS9100C, também começou a adaptar parte de sua capacidade de usinagem existente para atender melhor aos trabalhos de usinagem que encontraria nessas novas indústrias.

Reid Leland, presidente e co-fundador da empresa, cita um exemplo: uma fundição de alumínio para a carcaça do filtro de combustível de um motor a jato. Quando a LeanWerks foi apresentada a este trabalho, seu cliente de fundição aeroespacial estava quase um ano atrasado no cronograma de entrega porque seu processo de usinagem interno, portanto, a taxa de produção, era lento. Como resultado, seu cliente - o OEM do motor a jato no qual esta carcaça está instalada - estava perdendo a paciência, e o acúmulo causado pelos atrasos com este trabalho estava decepcionando outros clientes. Portanto, em um esforço para aliviar alguma carga em seus recursos internos de usinagem, a fundição contatou a LeanWerks para considerar a usinagem dessas peças fundidas.

Embora muitos engenheiros especifiquem fundição de investimento para seus projetos de peças porque oferecem complexidade de forma com boa precisão dimensional em relação a outros processos de fundição, esses componentes ainda requerem usinagem para obter ajuste preciso e função em montagens de alto desempenho.

No entanto, a variabilidade desses tipos de peças fundidas e seus complicados requisitos de retenção de trabalho associados fazem com que algumas oficinas evitem realizar esse tipo de trabalho de usinagem.

Por exemplo, a carcaça do filtro de combustível requer várias operações de usinagem, incluindo fresamento de furos profundos, mandrilamento, faceamento, furação, rosqueamento, ranhuramento de diâmetro interno e contorno 3D. Originalmente, a LeanWerks pensou que poderia concluir o trabalho usando várias configurações em uma fresadora de três eixos e uma configuração em um centro de torneamento. Por fim, decidiu que essa não era a melhor estratégia, porque as tolerâncias de posição rígidas da peça com esquema de referência complicado não seriam atingíveis devido às configurações múltiplas.

Em vez disso, a LeanWerks considerou como poderia tirar proveito da capacidade de fresamento de seu torno-fresador Mazak Integrex i200S para minimizar o número de vezes que a peça é tocada durante a usinagem. A oficina usou essa máquina principalmente para produzir inserções de válvula de plugue cônico para operações de bombeamento de alta pressão na indústria de petróleo e gás, como as necessárias para aplicações de fraturamento hidráulico e tubulação espiralada. O Integrex era adequado para a peça de inserção da válvula porque podia tanto transformar o diâmetro externo cônico da peça quanto fresar seus furos internos de fluxo de eixo cruzado. A máquina também pode fresar os orifícios associados ao O-ring, o que exigia uma operação de contorno de cinco eixos devido à superfície cônica dos orifícios.

Dito isso, a usinagem da peça da carcaça do filtro de combustível no torno-moinho, um trabalho que não exigia torneamento, apresentou uma variedade de desafios. Por exemplo, o alumínio fundido para aeronaves A356.0 tem alto teor de sílica e pode ser difícil para as ferramentas de corte.

Além disso, a geometria da peça tem vários recursos em vários ângulos em todas as faces (incluindo um encaixe crítico dentro da parte inferior da fundição de 13 polegadas de profundidade) e as áreas de paredes finas criam problemas de vibração durante a usinagem. Além disso, a peça com estrutura de referência complexa requer tolerâncias rígidas, incluindo tolerância de posição real de 0,25 mm em alguns recursos amplamente separados e tolerâncias de tamanho de 0,01 mm e tolerâncias de posição real de 0,05 mm para outros recursos menos separados.

Como resultado, a LeanWerks essencialmente realizou três etapas para permitir que sua fresadora usinasse efetivamente cinco faces da fundição de cera perdida em uma configuração. A primeira etapa foi projetar um dispositivo de fixação para segurar a peça fundida para permitir a usinagem em cinco lados da peça. Um componente-chave deste projeto de fixação é um berço que envolve o corpo principal da peça fundida enquanto oferece acesso aos recursos entre e ao longo das pernas do berço. Para prender a fundição ao berço, um mecanismo de corrente e polia foi instalado entre as pernas do berço para fornecer uma força de fixação uniformemente distribuída.