Como escolher software de fresagem CNC para produção: pós-processadores, estratégia de percurso da ferramenta e custo total

A maioria das comparações de software responde à pergunta errada. Indicam qual a plataforma que tem a lista de funcionalidades mais extensa, quando a decisão que realmente determina se uma compra é bem-sucedida é mais específica: será que este software vai fazer funcionar as máquinas que já possui, nos tempos de ciclo que indicou, com os programadores que consegue efetivamente contratar?

Este guia apresenta um método de seleção, em vez de uma classificação de produtos. Aborda os cinco critérios que determinam o resultado, explica por que razão o pós-processador representa o maior risco oculto em qualquer mudança de fornecedor, mostra como calcular os custos ao longo de três anos em vez de se basear apenas no preço de tabela e indica como realizar um teste comparativo que comprove a afirmação antes de assinar qualquer contrato. Se preferir ver primeiro a análise por plataforma, o nosso comparação de dez plataformas CAM para fresagem CNC aborda os níveis de preços e o suporte a eixos, e a comparação direta entre o Mastercam, o SolidCAM, o Fusion 360 e o hyperMILL aprofunda a análise das trajetórias de ferramentas e da simulação.

Qual é o papel do software de fresagem CNC numa oficina de produção

O software de fresagem CNC converte um modelo 3D em código G verificado e específico para a máquina. Na produção, isso implica quatro tarefas simultâneas: gerar percursos de ferramenta eficientes, simular toda a máquina para detetar colisões antes de o fuso começar a girar, enviar código que um controlador específico aceite sem necessidade de edição manual e manter a associação com o CAD, para que um modelo revisto não implique reprogramar do zero.

Esta distinção é importante porque as oficinas de protótipos e as oficinas de produção falham por razões diferentes. Uma oficina de protótipos é prejudicada pela lentidão na programação. Uma oficina de produção é prejudicada pela inconsistência: dois programadores que produzem tempos de ciclo diferentes a partir do mesmo modelo, ou uma etapa de pós-processamento que requer limpeza manual em cada trabalho. Opte por evitar o modo de falha que realmente se verifica no seu caso.

Os cinco critérios que determinam o resultado

As listas de funcionalidades são extensas e, na sua maioria, sobrepõem-se. Na prática, são cinco aspetos que distinguem uma boa escolha de um erro dispendioso.

1. Cobertura do pós-processador para os controlos que efetivamente executa

Um pós-processador converte dados genéricos de trajetória da ferramenta no dialecto que o seu sistema de controlo compreende. A Fanuc, a Siemens, a Heidenhain, a Haas, a Mazak e a Okuma diferem todas na forma como lidam com desvios de trabalho, compensação do comprimento da ferramenta, ciclos pré-definidos, limites dos eixos rotativos e comportamento de retração segura. Um pós-processador que seja próximo, mas não exato, produz código que parece estar correto no ecrã, mas que danifica a peça na prática.

Peça aos fornecedores um programa de comando testado para a sua configuração exata de controlo e máquina, e não um programa genérico da mesma família. Se tal programa não existir, pergunte quais são os custos de desenvolvimento personalizado e quanto tempo demora, porque esse valor deve ser incluído no seu orçamento desde o primeiro dia, e não surgir como uma surpresa no terceiro mês.

2. Profundidade da estratégia de percurso da ferramenta em função da sua combinação real de peças

O desbaste adaptativo ou dinâmico, a maquinação de retalhos, a ranhura trocoidal e o acabamento com engate constante são as estratégias que influenciam o tempo de ciclo. A importância destas estratégias depende do seu mix de peças. Uma oficina que corta placas de alumínio com cavidades abertas beneficia menos do desbaste avançado do que uma oficina que corta cavidades em aço temperado, onde o engate controlado da ferramenta é o que prolonga a vida útil das fresas.

Classifique os seus últimos cinquenta trabalhos em três categorias: 2,5D simples, 3 eixos prismáticos com alguma indexação 3+2 e multieixos verdadeiramente simultâneos. Compre equipamento para a categoria intermédia e para o topo da sua gama, não para trabalhos que possa vir a conseguir um dia. Se o tempo de ciclo for o seu gargalo, o nosso guia para parâmetros de fresagem CNC de alta velocidade explica quais as estratégias que reduzem efetivamente o tempo de corte e quais as que apenas transferem o problema para o desgaste da ferramenta.

3. A associatividade no CAD e a forma como as revisões se refletem no sistema

Na produção, os modelos sofrem alterações. O CAM integrado no seu sistema CAD atualiza os percursos das ferramentas quando a geometria se altera. Um CAM autónomo que importa um ficheiro neutro, como o STEP ou o Parasolid, normalmente não o faz, o que significa que uma pequena alteração pode exigir uma reprogramação completa.

O teste prático não consiste em saber se o fornecedor afirma que o sistema é associativo. Trata-se de verificar o que acontece quando um orifício se desloca 2 mm e um filete aumenta de tamanho: a operação regenera-se, falha com um aviso claro ou mantém silenciosamente o antigo percurso da ferramenta? Peça para ver isso numa demonstração com o seu próprio ficheiro.

4. Simulação que modela a máquina, e não apenas a ferramenta

A verificação do percurso da ferramenta mostra a remoção de material. A simulação da máquina modela a cinemática real, incluindo a mesa, o munhão, o dispositivo de fixação, o porta-ferramentas e os limites de deslocamento dos eixos. No trabalho de 3 eixos, a diferença é suportável. No trabalho 3+2 e no trabalho simultâneo, é a diferença entre detetar uma colisão com o munhão no escritório e descobri-la numa máquina em funcionamento.

Se realizar ou pretender realizar trabalhos multieixos, considere a simulação cinemática completa como um requisito e não como uma opção adicional. Os programas verificados também reduzem o tempo de configuração, uma vez que o operador está a confirmar uma sequência que sabe que funciona, em vez de a testar a uma velocidade de avanço reduzida. A nossa apresentação de Procedimento de configuração da máquina CNC mostra em que casos a simulação elimina o tempo de validação e em que casos não.

5. Disponibilidade dos programadores e curva de aprendizagem

A plataforma mais avançada não vale nada se não for possível contratar pessoal qualificado para a utilizar. Alguns sistemas são amplamente lecionados em institutos técnicos e contam com um vasto leque de candidatos locais. Outros são poderosos, mas especializados, pelo que é necessário dar formação internamente e assumir o risco associado à dependência de pessoas-chave.

Antes de fazer a pré-seleção, consulte os sites de emprego da sua região para ver se há programadores especializados em cada sistema. Uma plataforma com dois candidatos locais é uma situação bem diferente de uma com quarenta, independentemente do que diga a matriz de funcionalidades.

Um sexto fator que vale a pena verificar: a biblioteca de ferramentas

As empresas subestimam o tempo necessário para criar e manter uma biblioteca de ferramentas. Um bom sistema armazena porta-ferramentas, extensões, dados de corte por material e comprimentos-padrão num único local, reutilizando-os depois em todos os programas. Um sistema deficiente obriga os programadores a redefinir as ferramentas trabalho a trabalho, o que é moroso e constitui uma fonte de risco de colisão quando um porta-ferramenta é modelado com um comprimento inferior ao do conjunto real.

Faça duas perguntas durante a avaliação. A biblioteca consegue importar dados do seu fornecedor de ferramentas e contém toda a geometria do porta-fresas e da extensão necessária para a simulação? Uma biblioteca que armazene apenas o diâmetro e o comprimento da fresa não detectará um choque do porta-fresas, por melhor que seja o motor de simulação.

Escolha o software de acordo com a sua lista de máquinas, e não com uma ficha de características

Comece pelo equipamento. Faça uma lista de todas as máquinas, dos respetivos sistemas de controlo, da configuração dos eixos, dos percursos e da capacidade do trocador de ferramentas. Em seguida, questione-se sobre quais são as capacidades de programação de que cada máquina necessita efetivamente.

Este exercício costuma eliminar imediatamente dois ou três candidatos e, muitas vezes, revela que o nível mais caro que estava a considerar resolve um problema que ainda não tem. Adquira o nível que abrange as suas máquinas atuais, além da próxima máquina para a qual já reservou verba no orçamento.

Custo total de propriedade ao longo de três anos

O preço de compra é a linha mais pequena do modelo. Calcule esse valor desta forma, utilizando os seus próprios números em vez de uma estimativa do fornecedor.

1. Custo da licença para as licenças de que necessita, incluindo qualquer módulo que um tipo específico de função exija.
2. Manutenção anual ou renovação da subscrição por um período de três anos, uma vez que o desconto do primeiro ano raramente se repete.
3. Desenvolvimento e validação do pós-processador para cada controlo executado, bem como revalidação sempre que for adicionada uma máquina ou um controlo.
4. Dias de formação por programador, com o preço calculado com base no custo total da mão-de-obra, acrescido da produção perdida durante a formação.
5. A perda de produtividade durante a migração, que é o aspeto que a maioria das empresas ignora e que mais prejudica.
6. Atualize o hardware se o software necessitar de maior capacidade gráfica ou de memória do que a oferecida pelas suas estações de trabalho atuais.

O custo da migração merece especial atenção. Os programas legados não são transferíveis entre sistemas CAM. Cada trabalho já validado tem de ser reprogramado no novo sistema ou permanece no antigo, o que implica utilizar dois sistemas e pagar por ambos. Decida desde o início se vai reprogramar o catálogo atual, reprogramar na próxima encomenda ou manter uma única licença do sistema antigo para trabalhos de arquivo. Essa decisão altera o total de três anos mais do que o nível de licença.

Licença perpétua ou subscrição

A licença perpétua tem um custo inicial mais elevado e implica uma taxa de manutenção anual que garante o fornecimento contínuo de atualizações e assistência. A subscrição tem um custo inicial mais baixo e adapta-se facilmente ao número de utilizadores, mas os pagamentos nunca terminam e o acesso cessa quando estes cessam.

O fator decisivo é, normalmente, a estabilidade da procura, e não a aritmética. Um número constante de licenças ao longo de muitos anos tende a favorecer a licença perpétua. As empresas com oscilações sazonais, contratação de pessoal com base em projetos ou incerteza genuína sobre qual a plataforma que ainda estarão a utilizar daqui a cinco anos obtêm um valor real da flexibilidade de uma subscrição. Faça simulações para ambos os modelos ao longo do mesmo período de três anos, com os mesmos pressupostos, antes de tomar uma decisão.

Faça um teste prático antes de comprar

As demonstrações dos fornecedores utilizam componentes dos próprios fornecedores. Isso não prova nada sobre o seu trabalho. Em vez disso, organize a avaliação como se fosse um teste controlado.

1. Escolha duas tarefas reais: uma que represente a tarefa com maior volume de trabalho e outra que represente a tarefa mais difícil.
2. Envie ficheiros CAD idênticos, definições de material em stock, listas de ferramentas e requisitos de tolerância a todos os fornecedores da lista de pré-seleção.
3. Peça a cada um que registe o tempo de programação, desde a abertura do ficheiro até ao código publicado, e que indique o tempo de ciclo previsto com base na sua própria simulação.
4. Publica o código do teu controlo exato e analisa-o. Procura alterações manuais, alturas de retração inesperadas e verifica como são geridas as compensações de trabalho e a compensação do comprimento da ferramenta.
5. Execute o candidato vencedor na máquina num teste simulado e, em seguida, com material, e compare o tempo de ciclo real com a previsão.
6. Repita o passo quatro após uma revisão deliberada do modelo, para testar a associatividade de forma imparcial.

Daí resultam dois valores: as horas de programação por peça e o tempo de ciclo por peça. Ambos se convertem diretamente em dinheiro com base na tarifa da sua própria oficina, o que transforma um argumento de preferência num cálculo. Um tempo de ciclo previsto que se desvie significativamente do tempo real constitui, por si só, uma constatação, uma vez que o planeamento da produção depende da fiabilidade dessa estimativa.

Erros comuns que custam dinheiro a sério

• Adquirir capacidade para realizar trabalhos que a oficina ainda não tem, para depois ter de pagar a manutenção de módulos que não são utilizados durante anos.
• Aceitar um pós-processador genérico e lidar com a edição manual de código em cada trabalho como algo normal.
• Ignorando o custo da reciclagem profissional de programadores experientes, que são os menos dispostos a mudar de emprego e os mais caros de se perder.
• Basear a decisão apenas no tempo de ciclo quando o tempo de programação é a verdadeira restrição, o que é comum em oficinas com grande variedade e baixo volume de produção.
• Prescindimos do requisito de simulação na máquina para o trabalho «3+2», uma vez que a simulação de 3 eixos parecia adequada.
• Realizámos o ensaio com peças simples, porque a peça mais complexa era necessária na linha de produção nessa semana.

Quando a subcontratação é mais vantajosa do que comprar mais uma licença

A aquisição de software é uma forma de aumentar a capacidade. Nem sempre é a opção mais económica. Se o trabalho que motiva a decisão representar uma pequena parte do seu volume de trabalho, ou exigir funcionalidades que só utilizaria ocasionalmente, o custo por licença, somado à formação e ao suporte pós-desenvolvimento, pode exceder o custo de adquirir esses componentes já prontos.

A comparação é simples, uma vez que se disponha do modelo de custo total. Compare o custo total do software ao longo de três anos com o preço orçamentado para a externalização das mesmas peças durante o mesmo período e inclua as horas de programação que gastaria internamente. É nos trabalhos complexos de fresagem de 5 eixos e de fresagem pesada que esta análise favorece mais frequentemente a externalização, porque esses são os módulos com o nível de licença mais elevado, a curva de aprendizagem mais longa e o número mais reduzido de programadores disponíveis.

A Yicen Precision opera desde 3 eixos até 5 eixos simultâneos Serviços de fresagem CNC numa unidade em Shenzhen, sendo que a programação, a montagem em gabaritos e a inspeção são realizadas internamente. Se estiver a ponderar entre investir em software e subcontratar o trabalho, envie o mesmo ficheiro da peça para Precisão Yicen Solicitar um orçamento permite-lhe obter um valor real de subcontratação para comparar com o seu modelo de custos de três anos, em vez de uma estimativa.

Perguntas frequentes