As 10 principais características das máquinas de perfuração Mcb que deve conhecer

Problema real de produção: “Como fabricante de produtos elétricos de baixa tensão, nossas pontas de contato de MCB tendem a desalinharem-se após a perfuração; estamos buscando um mecanismo que nos permita alcançar uma precisão de ±0,02 mm e permitir a conversão de 1P/2P/3P/4P em menos de 5 minutos.” — Engenheiro de Processos, Fabricante de Produtos Elétricos de Baixa Tensão.

“Perfuração” em relação à produção de MCB significa o processo de usinagem rápida usado para criar componentes metálicos, incluindo materiais de contato à base de prata, terminais de cobre, tiras bimetálicas e núcleos magnéticos, em altas taxas. Uma máquina de perfuração de MCB é uma máquina de precisão e não deve ser classificada como uma prensa metálica padrão — ela é diretamente integrada com outras linhas de montagem automáticas ou sistemas de soldagem. Este artigo descreve dez características definidoras de máquinas de perfuração industriais de padrão profissional, conforme identificamos em linhas de produção reais usando dados de desempenho de produção baseados em uso histórico documentado em linhas de muito alto volume.

Este artigo aborda:

• Dez recursos indispensáveis das unidades de perfuração de MCB (mecânico, controle e processo)
• Como a precisão da perfuração afeta a montagem e os testes a jusante
• Faixas de especificação reais dos equipamentos de produção de MCB existentes
• Defeitos comuns de perfuração e como evitá-los
• Perguntas frequentes sobre perfuração na fabricação de MCB

Repetibilidade de perfuração sub-micron (±0,01 mm)

A repetibilidade de posicionamento do punção de ±0,01 mm é crítica. Componentes pequenos, como contatos e terminais de MCB (<5 mm), podem ser afetados por uma variação de 0,05 mm, resultando em soldagem inadequada ou ajuste ruim. A combinação de guias de cilindro acionadas por servo e unidades de perfuração rígidas em C permite que as novas unidades de perfuração acionadas por servo para MCB alcancem valores de Cpk superiores a 1,33 em suas guias em C e extremidades de solda em C. Por exemplo, os módulos de perfuração nas operações de soldagem de conjuntos de disparo térmico de MCB podem manter a precisão de localização do punção de ±0,01 mm por milhões de ciclos.

Sistema de ferramentas de troca rápida (<5 minutos)

Fabricantes de disjuntores miniatura operam em muitos locais diferentes e com diferentes números de polos (1, 2, 3 e 4) e com classificações de corrente variadas (6 a 125 amperes). Consequentemente, há um impacto muito alto na OEE devido ao tempo de troca de ferramentas. Fabricantes que possuem as melhores máquinas de perfuração produzem MCBs usando um suporte de punção e matriz que é pré-centralizado com um sistema de fixação automático. O operador então carrega uma cassete de ferramentas na máquina e a máquina baixa automaticamente a receita correta de curso/força para a troca. Dados verificados coletados das linhas de montagem automáticas mostram que 80% de todos os modelos de interruptores podem ser trocados em menos de 5 minutos.

Monitoramento de desgaste do punção em linha

Os punções tornam-se menos eficazes após um número de usos (geralmente de 200.000 a 500.000). Punções cegas criam rebarbas e requerem mais força para serem utilizadas. Algumas máquinas de punção avançadas vêm com detectores de força piezoelétricos para comparar a força de pico com um valor de referência. Se a quantidade de força aumentou em relação à linha de base em 10‑15%, um aviso será exibido para indicar que um punção precisa ser substituído. Este recurso é geralmente encontrado em máquinas automáticas de montagem MCB de múltiplos polos de alta qualidade.

Força de punção variável com controle em malha fechada

Diferentes tipos de material (cobre, óxido de prata-estanho, latão, aço) em várias espessuras (0,3 mm a 1,5 mm) requerem diferentes quantidades de força para serem processados. Uma boa prensa de punção MCB pode ser programada para aplicar forças de 500 N a 30.000 N com uma precisão de ± 2%. O sistema de feedback em malha fechada da prensa de punção ajusta continuamente o cilindro em tempo real com base na força real sendo aplicada ao material enquanto é punçado; isso é particularmente importante ao punçar materiais duros e quebradiços, como contatos de prata, onde força excessiva pode quebrá-los. Muitas máquinas de soldagem e montagem MCB estão equipadas com um módulo de prensa de punção a montante no processo de fabricação.

Ciclo de punção em alta velocidade (≤0,5 segundos por peça)

As linhas de montagem de hoje produzem de 3 a 5 MCBs a cada segundo, portanto, para serem o mais eficientes possível, todas as formas de punção devem ser realizadas rapidamente. As máquinas mais rápidas disponíveis podem realizar um golpe em menos de 0,5 segundos, e algumas máquinas que utilizam matrizes progressivas podem realizar um golpe em menos de 0,2 segundos. As eficiências de desempenho são devidas a perfis de came otimizados e designs de cilindro muito leves — essas são as mesmas performances de throughput exigidas pelas linhas de produção MCB inteligentes da IOT.

Separação e contagem automática de sucata

O processo de punção cria sucata (resíduos) na forma de rebarbas. Alguns materiais de alto valor, como ligas de prata, exigem que toda a sucata seja coletada. As mais novas unidades de punção MCB estão equipadas com sucção a vácuo ou ar soprado para remover as rebarbas da máquina através de canais que levam a um recipiente de parafusos. Um contador mede os golpes para ajudar a determinar o rendimento do material. Alguns sistemas também fornecem integração com um Sistema de Execução de Manufatura (MES) para fornecer dados em tempo real sobre as taxas de sucata.

Design anti-rebarba e desbarbação em linha

Quando rebarbas estão presentes em componentes punçados, elas criam problemas com respingos de solda, bem como desalinhamento da superfície de contato durante a soldagem. Os punções de mais alta qualidade têm matrizes que foram projetadas com base em uma otimização de folga de (tipicamente 5-10%) a espessura do material sendo punçado; além de ter uma estação de micro-desbarbação integrada (por exemplo, uma escova rotativa ou um sistema de tumbling). Isso é particularmente importante para tiras bimetálicas, pois a presença de rebarbas impactará a calibração térmica durante o processo de soldagem. Assim, a MCB fornece micro-desbarbação integrada ao longo de suas linhas automáticas de soldagem de quadro de suporte bimetálico.

Compatibilidade com alimentação de fita ou bobina

Máquinas de soldagem automáticas para os disparadores magnéticos dos MCBs vêm com um endireitador e alimentador que alimenta o material de forma contínua para garantir uma alimentação uniforme do material automaticamente.

Portanto, as máquinas de soldagem automáticas para o disparador magnético do MCB são capazes de perfurar o material na forma de bobina e soldá-los juntos ao mesmo tempo.

Registro de dados em tempo real e SPC

Rótulos de código de barras são atribuídos a cada parte perfurada. Unidades de perfuração modernas estão equipadas com contadores de golpes, força de pico e gravadores de ID de peça que enviam dados para um banco de dados comum. Tendências relacionadas à força e ao desvio de dimensão podem ser visualizadas em gráficos de controle de processo estatístico (SPC), que suportam manutenção preditiva. Estes fornecem evidências dos requisitos delineados na IEC 60898 para rastreabilidade em linhas de teste automáticas de MCB e são prevalentes em instalações de produção de MCB. As partes perfuradas também são testadas eletricamente como uma segunda operação após terem sido perfuradas usando uma máquina de perfuração de MCB.

Segurança e mitigação de ruído

Máquinas de perfuração criam muito som quando em operação (mais de 90 dB). Máquinas de perfuração de maior qualidade possuem recursos de atenuação de ruído, como envoltórios acústicos e pés de amortecimento de vibração, de modo que seu nível de ruído a 1m seja inferior a 80 dB. Como regra, cada máquina de perfuração deve ser equipada com controles de duas mãos, cortinas de luz e botões de parada de emergência. Algumas máquinas também têm uma função de segurança chamada “monitoramento de freio”, que impede que o cilindro se mova quando sua distância de parada excede um limite predeterminado. Este recurso protege o operador, garantindo que o cilindro não possa começar a se mover prematuramente enquanto o operador está trocando ferramentas na máquina.

Como esses recursos se aplicam à sua linha de produção de MCB

Uma máquina de perfuração de MCB com alto desempenho não é uma máquina isolada. As partes perfuradas frequentemente acabam sendo usadas em uma montagem automatizada (por exemplo, uma máquina de montagem multipolar de MCB), soldagem (no caso de soldagem de conjunto de disparo térmico) e teste (em uma unidade de teste automática). Quaisquer problemas relacionados à baixa qualidade na perfuração podem levar a problemas nessas etapas subsequentes, resultando em produtos rejeitados. Portanto, ao avaliar uma Unidade de Perfuração de MCB, use as dez primeiras características como uma lista de verificação durante sua avaliação. Como parte desse processo, peça uma demonstração de repetibilidade, tempo de troca e monitoramento de força enquanto utiliza seus próprios materiais.

Perguntas frequentes (FAQ)

Qual é a força de perfuração típica para contatos de prata de MCB?

Materiais de ponta, como pontas de prata sólida ou óxido de prata-estanho, requerem uma força na faixa de 1500 a 4000N na superfície da ponta; enquanto se o terminal for feito de cobre, a força necessária pode ser tão alta quanto 5000 a 8000N. A máquina deve compilar a força a ser aplicada em incrementos de 100N ao programar a força.

Uma máquina de perfuração de MCB pode lidar com pontas de contato redondas e retangulares?

Sim, o conjunto de matrizes correto é essencial para usar o tipo apropriado de punção moldada para evitar a rotação da ponta em pontas redondas e alinhar as pontas retangulares em sua orientação correspondente. Unidades mais avançadas agora têm a capacidade de guiar visualmente a orientação de uma ponta retangular para eliminar possíveis alimentações incorretas.

Com que frequência os punções devem ser substituídos?

A vida útil média de um punção pode variar de 200 mil a 800 mil golpes, dependendo do material usado para criar o punção (o cobre durará mais que as ligas de prata), e um monitor de força mostrará um aumento na força de 10% – 15% antes de falhar. Certifique-se de sempre ter um conjunto de ferramentas como backup.

A máquina de punção requer ar comprimido?

Na maioria das máquinas de punção, um motor servo (totalmente elétrico) será usado para a punção em vez de usar ar comprimido; no entanto, o ar comprimido pode ser usado para ejeção ou para mover sucata da máquina de punção. Se você estiver operando uma linha “sem ar”, deve selecionar uma máquina de punção que utilize um método elétrico para mover a sucata para longe da máquina.

Pode ser integrado à minha linha de montagem MCB existente?

A maioria de seus fornecedores oferece protocolos para comunicação com seus produtos (Ethernet/IP, Profinet, Modbus TCP). O equipamento de punção enviará um sinal indicando que está pronto, que pode ser enviado tanto para o robô que coloca os itens quanto para a mesa de indexação usada para montagem. Se tanto o equipamento de punção quanto o de montagem foram adquiridos do mesmo fornecedor, a interface entre os dois teria sido mais fácil de criar — como pode ser feito em uma linha de produção MCB totalmente automatizada.

Escolher uma máquina de punção MCB requer mais do que simplesmente especificar “alta precisão” como uma de suas especificações. As seguintes dez características de design afetarão diretamente sua produção de montagem e rendimento do produto MCB em comparação com o número de produtos testados: Repetibilidade sub-micron; troca rápida de ferramentas; monitoramento de desgaste; controle de força em malha fechada; produção em alta velocidade; separação de sucata; design sem rebarbas; alimentação de bobinas; registro de dados; e segurança são apenas alguns exemplos de características que você deve considerar ao selecionar o fornecedor certo. Ao avaliar o fornecedor de uma nova máquina de punção MCB, solicite ver dados CPK reais e testemunhar um operador realizar uma troca de ferramentas com o equipamento desse fornecedor. Uma máquina de punção bem projetada, combinada com sua linha de soldagem ou montagem automatizada, ajudará a manter o desperdício de material ao mínimo e garantirá que você receba MCBs de qualidade consistente das máquinas que adquirir.