Projeto e implementação de um dispositivo de fixação para a maquinagem de múltiplos componentes na mesma montagem

Abstract

O tema “Projeto e conceção de um dispositivo de fixação para a maquinagem de múltiplos componentes no mesmo setup” surge por iniciativa da empresa AMG Unipessoal, Lda. A empresa tem uma marca própria de material desportivo, denominada de AMGRoller, e este tema surge principalmente devido à necessidade de aumentar a produtividade do processo de fabrico de um produto comercializado pela marca. Trata-se de um componente em liga de alumínio utilizado no desporto hóquei em patins, denominado de base, obtido integralmente através de processos de fresagem e tem como função estabelecer a ligação entre a bota e as rodas num patim. O principal objetivo a atingir com a realização deste trabalho é, efetivamente, conceder um dispositivo de fixação capaz de suportar o maior número de bases a maquinar quanto possível, que permita a realização de todas as operações de corte associadas ao fabrico de uma base na sua forma acabada. Para isso foi projetada uma torre de aperto (tombstone), assim como todos os componentes que fixam e posicionam as peças a maquinar, a montar num equipamento CNC de 4 eixos horizontal, onde é possível montar e maquinar 16 peças no mesmo setup de máquina CNC (4 em cada face da torre). Com isto é possível aumentar significativamente a produtividade do processo, essencialmente devido à diminuição dos tempos não produtivos, tais como desmontagem/montagem de peças e movimentos de troca e posicionamento rápido das ferramentas. Complementarmente, foram realizados estudos e testes de forma a desenvolver estratégias de corte mais eficientes para se realizarem as operações de remoção de material. Nesta parte da dissertação estudaram-se as ferramentas mais indicadas para realizar determinada operação de corte, assim como percursos da ferramenta de corte (toolpaths) mais competentes durante o arranque de apara, com o objetivo de reduzir o tempo de corte, aumentar a qualidade superficial do produto e estender a vida útil das ferramentas utilizadas. Em suma, com a implementação do dispositivo de fixação concebido e das estratégias de corte desenvolvidas, foi possível: diminuir a intervenção humana, reduzir os tempos não produtivos, reduzir o tempo de corte associado a cada base e manter/melhorar a qualidade do produto maquinado. Como resultado final têm-se um aumento da cadência de produção de bases em mais de 50% ao ano, em relação ao processo de fabrico atualmente implementado na empresa.

The theme “Design and conception of a clamping device for the machining of multiple components in the same setup” arises from the initiative of the company AMG Unipessoal, Lda. The company has its own brand of sport equipment, called AMGRoller, and this subject araises mainly due to the need to increase the productivity of the manufacturing process of a product wich is comercialized by the brand. This is an aluminum alloy component used in roller hockey, called base, obtained entirely through milling technologys and has the function of establishing the connection between the boot and the wheels on a roller skate. The main goal to achieve with the realization of this work is, in fact, to provide a clamping device capable of holding as many parts as possible to be machined, wich allows the execution of every cutting operations associated with the manufacture of a base in its finished form. For that purpose, a clamping tower (tombstone) was designed, along with all the componentes that clamp and locate the parts to be machined, wich will be assembled on a horizontal 4-axis CNC machine, where 16 parts can be assembled and machined on the same CNC machine setup (4 on each face of the tombstone). This significantly increases the productivity of the process, essentially due to the reduction of non-productive times, such as part disassembly/assembly and rapid tool change and positioning movements. In addition, studies and tests were carried out in order to develop more efficient cutting strategies to perform the material removal operations. In this section of the thesis, the most suitable tools to perform a given cutting operation were studied, as well as the most competent toolpaths during chip removal, aiming the reduction of the cutting time, the increase of the product surface quality and the extension of tool life. In summary, with the implementation of the designed clamping device and the developed cutting strategies, it was possible to: decrease human intervention, reduce non-productive times, reduce the cutting time associated with each base and maintain/improve the quality of the machined product. The outcome is na increase in the production rate of bases by more than 50% per year, compared to the manufacturing process currently implemented in the company.