A Sopa de Nozes de Matrizes e Moldes

Descrever a indústria de matrizes e moldes como ampla ou abrangente é como chamar um canivete suíço de chave de fenda sofisticada. Matrizes de estampagem progressivas, ferramentas para dobradeiras, moldes de sopro, moldes de fundição sob pressão e matrizes de forjamento - esses são apenas alguns dos produtos usinados que uma pessoa pode aprender a construir ao obter seu certificado de ferramentas e matrizes na instituição técnico-vocacional local (que mais jovens deveriam buscar), um lugar que ajuda a manter as rodas da civilização girando.

Apesar do título deste artigo, ele está longe de ser um mergulho abrangente na fabricação de ferramentas. Isso exigiria muitas centenas de páginas e informações de dezenas de especialistas do setor. No entanto, fornecerá algumas informações sobre a tecnologia de usinagem por trás das formas tridimensionais complexas encontradas em moldes de injeção de plástico, bem como algumas orientações sobre o software necessário para projetar, simular e otimizar essas montagens sofisticadas.

Além disso, muito do que é descrito aqui se aplica igualmente a outras aplicações de fabricação de ferramentas, como matrizes de estampagem usadas para formar painéis de carroceria de automóveis ou moldes para embalagens termoformadas que mantiveram seu jantar quente na viagem para casa ontem à noite. O mesmo acontece com as ferramentas de corte, máquinas CNC e software CAM usados ​​para produzir essas superfícies altamente precisas, muitas vezes de forma livre, todas as quais são tão necessárias para produzir os componentes encontrados em indústrias como aeroespacial e médica. A questão então se torna: o que há de tão especial no trabalho com matrizes e moldes?

Sean Shafer, gerente de segmento do mercado de matrizes e moldes da Makino Inc., tem algumas ideias. O construtor de máquinas de Mason, Ohio, é bem conhecido por sua presença neste setor, e Shafer - junto com o gerente de marketing de produto Dave Ward - está na empresa há mais tempo do que muitos leitores têm suas carteiras de motorista. Os veteranos do setor listaram vários diferenciais importantes entre esse e outros tipos de usinagem, começando pela complexidade.

“Tem sido muito escrito ultimamente sobre a Tesla e a Giga Press do Idra Group, mas isso é apenas a ponta do iceberg”, disse Shafer. "A indústria automobilística em geral percebeu o valor da combinação de vários componentes estruturais em uma única fundição sob pressão. Isso reduz o tempo de instalação, diminui o peso e adiciona rigidez estrutural ao veículo."

No entanto, como Ward apontou, a produção dessas peças requer moldes maiores e mais profundos do que no passado, trabalho para o qual os tradicionais centros de usinagem de três eixos são menos produtivos. "Você precisa da capacidade de inclinar o fuso para obter o ângulo de ataque mais eficaz e alcançar esses recursos profundos sem ter que esticar muito a ferramenta. Essa abordagem não apenas melhora a vida útil da ferramenta e o acabamento superficial, mas também aumenta significativamente a remoção de metal cotações."

Eles estão falando sobre centros de usinagem CNC de cinco eixos, tecnologia que está mudando a forma como oficinas de todos os tipos fabricam peças. A Makino recentemente expandiu sua oferta nesta área com duas máquinas, a V100S e a D2, ambas "construídas do zero especificamente para grandes componentes de moldes e matrizes". A empresa também continua a oferecer automação na forma de robótica integrada e sistemas de troca de paletes. Rindo, Ward observou: "Visitamos muitas lojas e há três tendências principais no momento: cinco eixos, cinco eixos e automação".

A usinagem em uma fresadora de três eixos significa que a fresa está sempre orientada perpendicularmente à peça de trabalho, apontou Ward. Isso é bom para furação, fresamento de face e outras operações de usinagem comuns, mas com cavidades de molde, que normalmente são usinadas com acabamento usando fresas de ponta esférica, a ponta da ferramenta geralmente faz grande parte do corte. Infelizmente, as velocidades de superfície se aproximam de zero quanto mais perto você chega desse "ponto nulo", reduzindo bastante as taxas de remoção de metal.

"Agora, se você puder inclinar a fresa em um ângulo como em uma máquina de cinco eixos, estará cortando com a periferia da esfera", disse Shafer. "Você pode obter seis canais efetivos em vez de um. Isso gera uma ação de cisalhamento muito melhor e, como você pode cortar a ferramenta, elimina a vibração e pode avançar de maneira muito mais agressiva. São benefícios como esses que estão tornando os centros de usinagem de cinco eixos a máquina-ferramenta preferida em muitas oficinas de moldes e matrizes. Eles são o único caminho a percorrer, não importa o tamanho do trabalho que você está fazendo."