GibbsCAM Permite Veículos de Exploração Irem à Marte pela Terceira Vez.

23 de março de 2018

Next Intent conta com o GibbsCAM e VoluMill para remover material e reduzir peso de peças para a próxima missão de exploração em Marte.

Como um especialista em usinagem de peças aeroespaciais e montagem para aplicações aeroespaciais e militares, Next Intent Inc. esta acostumada com desafios fora da terra. O primeiro veio em 2000, quando a empresa ganhou um contrato para fazer as rodas e outros componentes para o veículo de exploração a Marte 2003 - Spirit and Opportunity.

O sucesso permitiu trabalhar em muitos componentes para o projeto 2011 Mars Science Laboratory (MSL) Rover – Curiosity. A usinagem foi feita com máquinas CNC de 3 eixos, usando 4 eixos para peças mais complexas.

Desde então, de acordo com Rodney Babcock, Presidente e CEO da Next Intent, a empresa cresceu para 34 funcionários e para uma área de 1096 m² localizada em San Luis Obispo, CA. A fábrica também começou à usar regularmente o GibbsCAM 5 eixos e adicionou o GibbsCAM VoluMill da 3D Systems (Moorpark, CA) para o desbaste de peças em altas velocidades, principalmente em titânio, aço inoxidável, e ligas de alumínio. O mais recente desafio da Next Intent é fazer componentes para o Rover 2020. O veículo esta equipado para avaliar recursos naturais e perigos com instrumentação que incluí 23 câmeras e um compartimento para coletar pedras perfuradas e amostras do solo, as quais serão devidamente guardadas na superfície Marciana para futuro recolhimento. Além das 7 diferentes peças que a Next Intent esta fazendo para o Jet Propulsion Laboratory (JPL; Pasadena, CA), ela está fazendo a montagem de um chassi, tampa e painel para a Arizona State University a qual está fornecendo a instrumentação óptica para o mesmo projeto.

Peças aeroespaciais frequentemente desempenham uma combinação de funções para manter o peso total baixo, como um componente estrutural que também abriga cabos e instrumentos. Peças que desempenham múltiplas funções podem ser muito complexas, apresentando desafios extras de usinagem. Duas dessas peças estão entre os componentes do Rover o qual a Next Intent esta fazendo.

Uma delas é o componente da plataforma de montagem para o conjunto de armazenamento. A peça começa como uma chapa plana de titânio Ti-6Al-4V medindo aproximadamente 915 x 410 x 70 mm. Depois de muitas semanas de usinagem, a peça resultante de paredes finas mede 900 x 390 x 50 mm. JPL frequentemente específica como uma peça deve ser usinada, e se o fornecedor desejar mudar o processo específicado, JPL precisa aprovar a mudança. Para essa peça, JPL recomendou 3 passadas de desbaste, em 12, 9 e 3 mm até a geometria final, e exigiu a retirada da peça da máquina depois de cada passe de usinagem para avaliar a distorção e determinar se alívio de stress adicionais eram necessários na peça.

Esta peça não é a mais difícil de usinar, de acordo com o programador CNC, Galen Moyer. Porém, o excesso de detalhes, deixa a peça desafiadora. Por exemplo, algumas das cavidades possuem três, quatro, ou cinco profundidades, e muitas paredes internas são cortadas para reduzir peso. Enquanto o desbaste progride, diferente áreas abrem, e algumas paredes alargam, portanto cada passagem de desbaste é diferente. Após, as paredes cortadas precisam ser terminadas com uma ferramenta de forma.

O Uso do VoluMill

Para aumentar a velocidade de desbaste, Moyer usou GibbsCAM VoluMill extensivamente nesta peça enquanto mantinha uma carga constante na ferramenta de corte, eliminando trepidações, alongamentos, e gritos agudos nos cantos, e extendendo a vida da ferramenta. VoluMill segue o volume especificado de remoção, ou tamanho do cavaco, e gera um continuo, sem parar/iniciar trajetória da ferramenta de corte que minimiza o tempo que a ferramenta fica fora de contato com a peça enquanto mantém a constante carga especificada quando estiver em contato com a peça.

O posicionamento 5 eixos tornou-se crítico para “adentrar” as cavidades cortadas. Um desafio era estabelecer o posicionamento angular que não iria exigir ferramentas de corte muito extensas. Para fazer isto, Moyer ganhou vantagem de uma outra característica de redução de tempo do GibbsCAM, o qual ajuda a estabelecer o sistema de coordenada a ser usado pela máquina. Geralmente, isto é uma seleção rápida de plano X-Y e o vector Z, mas quando uma peça precisa ser rotacionada, uma pode parametricamente rotacionar o sistema de coordenadas.

Sistema de Coordenadas a Partir da Vista

Entretanto, as peças não são tão simples, então GibbsCAM inclui uma característica chamada “Coordinate System from View”, o qual poupou Moyer de muitas tediosas tentativas e erros. “Eu iria rotacionar a peça para que eu pudesse alcançar o que eu precisava usinar sem obstruções, escolher essa como meu sistema de coordenada, então usinar com essas características.” ele explicou. “Haviam muitas características externas naquela peça, mas o que foi realmente difícil foi realizar todas as características de corte internas. Eu precisei de quatro ou cinco reposicionamento para alcançar todas as características e cantos à serem cortados.”

VÍDEO: GIBBSCAM Perfil do Cliente: NEXT INTENT

O resultado é remoção de material mais rápido do que as tradicionais rotinas de desbaste, menor tensão vertical na ferramenta de corte quando ela entra em trabalho, e significante menor tensão na máquina de corte dos inícios, paradas, e mudanças repentinas na direção. Carga constante também permite maior profundidade de corte, usando mais da ferramenta e reduzindo o número de passadas até o fim. Entretanto, para isto e outros grandes peças finas, profundidade é restrita para minimizar distorção.

Outra peça, um encaixe de retenção de roda, começa como um tarugo de alumínio 7050 medindo grosseiramente 342 x 228 x 127 mm pesando em torno de 27 kg. Além das múltiplas características ao redor do exterior da peça, múltiplos cortes foram exigidos dentro de toda lateral de uma grande e quadrada cavidade, à quase 90° com a lateral. Moyer disse que ele usou muitas das funções de usinagem em superfície 3D do GibbsCAM depois do posicionamento cinco eixos para muitas características da peça.

Simulação de Usinagem e Material Remanescente

Para certificar-se que ele não estava raspando ou enterrando na superfície da peça, ele usou a "renderização de corte de peça" do GibbsCAM, o qual mostra a peça usinada, incluindo o acabamento da superfície. Moyer conta com "mudança de material remanescente" como sua opção preferida para analisar a peça cortada, o qual compara o programa dele contra um escolhido modelo de referência, dentro de uma tolerância que ele específica. Aqui, ele compara a peça usinada contra a peça acabada. Qualquer raspada ou enterrada na superfície da peça, aparecerá o caminho em vermelho, enquanto o material remanescente como cantos não acabados são mostrados em verde escuro, indicando se e onde correções são necessárias. Nesses casos, o GibbsCAM permite mudar a geometria ou operações simples e imediatamente é atualizado só aquele segmento do programa, sem ter que rodar o programa inteiro novamente.

Alguma dificuldade foi percebida na usinagem. Uma ferramenta que alcança ou aproxima pode causar um problema, em cada caso o operador teria que explicar o problema. Moyer encontraria um ângulo alternativo que eliminou interferência ou permitiu usar ferramentas mais curtas. “Ser capaz de fazer mudanças em operações individuais e atualizando rapidamente o programa foi uma grande ajuda na avaliação da peça”, ele disse.

Enquanto eles avaliavam o programa, ele encontrou outra característica CAM para reduzir o tempo. “Nós re-ordenamos algumas operações para fazer as coisas trabalharem melhor, algo muito fácil de ser fazer com o GibbsCAM” Moyer explicou. “Na maioria dos casos, é somente puxar e arrastar. Se você está fazendo uma operação "material remanescente" você pode precisar clicar em "refazer", porém caso contrário é realmente simples.” No GibbsCAM, operações de usinagem são representadas por quadrados verticamente alinhados na tela. O programador pode mover qualquer operação movendo esse quadrado para cima ou para baixo até a posição desejada, sem qualquer processamento depois.

Para o encaixe de retenção de roda, JPL exigiu desbaste para 4 mm, depois alívio de stress, depois desbaste até entre 1 – 2 mm, e finalmente, alívio de tensão antes da usinagem final. “Essas peças tiveram muito tempo de máquina”, Moyer adicionou, “com um monte de posicionamento 5 eixos.”

Desde que começamos a usar GibbsCAM em 1996, a complexidade do trabalho tem aumentado, e GibbsCAM tem mantido o ritmo conosco, nos possibilitando ter nas fresas / tornos, posicionamento 5 eixos, ou 4+1, e total utilização de 5 eixos ,” disse Babcock.

Nós temos suporte dos fornecedores de um sistema CAM que possui todas as ferramentas que precisamos.”

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