Desarrollo de productos ms rpido mediante el mecanizado 1a2v6j

• Fotos

sandvik coromant - mundocompresor.com

Los fabricantes tienen que acelerar los ciclos de desarrollo de productos para satisfacer la rpida evolucin de la demanda del mercado, pero tambin pierden cientos de horas de produccin por tiempos de inactividad de los equipos y cambios de herramientas innecesarios.

Staffan Lundstrm, director de producto y especialista en aplicaciones de torneado de Sandvik Coromant, especialista en herramientas de corte, explica cmo el innovador torneado en el eje Y puede evitar retrasos y acelerar la produccin.

Las exigencias a los fabricantes pueden resumirse as: fabricar productos innovadores y de mayor calidad, ms rpidamente y en menos tiempo! Los fabricantes deben aplicar estrategias integrales para mantenerse por delante de la competencia.

Pero qu implica una estrategia global en el taller de maquinaria? Entre los antdotos contra la subida de los precios de la energa y las materias primas, sugeridos en el informe de PwC Achieving excellence in production and supply (Alcanzar la excelencia en la produccin y el suministro), figura la idea de que las empresas deberan supervisar y optimizar sus procesos para hacerlos lo ms eficientes posible.

Esto supone tambin que los fabricantes deben acelerar sus ciclos de desarrollo de productos para cumplir las normas de alto rendimiento y seguridad, que cambian con rapidez. Una forma de hacerlo es mediante la fabricacin bajo demanda, en la que los fabricantes entregan exactamente lo que un cliente quiere en una cantidad determinada y con unas especificaciones de fabricacin concretas. La fabricacin bajo demanda es posible gracias a las ltimas tecnologas de fabricacin aditiva (AM, por sus siglas en ingls), como la impresin 3D, que acelera la fabricacin y el prototipado. En otros lugares, los fabricantes utilizan la inteligencia artificial (IA) y los conceptos de la Industria 4.0 para optimizar sus procesos.

Estas tecnologas presentan claras ventajas. Sin embargo, los fabricantes no deben pasar por alto los ltimos avances vanguardistas en el mecanizado CNC. Conceptos de fabricacin que, a primera vista, tienen dcadas de antigedad tambin tienen el potencial de mejorar en gran medida los ciclos de desarrollo de los productos. Asimismo, se puede modificar el ngulo con el que una plaquita corta la pieza, la forma en que se mueve la propia herramienta (cambios de direccin ms rpidos, por ejemplo) y las caractersticas de rendimiento de las herramientas diseadas con mayor resistencia al desgaste o para favorecer una mayor seguridad del proceso. Y de repente, lo que pareca un concepto de hace dcadas es mucho ms sofisticado de lo que se perciba en un principio.

Estos enfoques van de la mano de la continua evolucin del software de fabricacin asistida por ordenador (CAM, por sus siglas en ingls). Con ellos, los fabricantes pueden realizar diseos ms complejos e innovadores sin sacrificar la calidad del producto, lo que agiliza los ciclos de desarrollo del producto en general. Analicemos el cmo con ms detalle.

Generar recorridos de la herramienta

El software CAM es capaz de indicar a una mquina cmo fabricar un producto generando recorridos de herramienta. Por ejemplo, un factor esencial para un mecanizado ms eficaz es el ngulo de posicin con el que la herramienta de corte interacta con la pieza: un ngulo demasiado elevado provoca un filo de corte dbil y destrozos. Un ngulo demasiado pequeo puede provocar que la herramienta roce a altas velocidades de avance, creando una rpida acumulacin de calor y fallos en la herramienta.

Con el software CAM, es posible programar la herramienta de corte para que encaje en la pieza de trabajo con el mejor ngulo de posicin posible, y mantenerlo constante para mejorar enormemente el control de la viruta. El software puede optimizar el momento en que la herramienta corta la pieza o se retira de ella, antes de desplazarse con rapidez y seguridad al siguiente punto y repetir el proceso.

Sin embargo, el software CAM por s solo no puede satisfacer las necesidades de los fabricantes de producir formas ms complejas e innovadoras. Entre los requisitos expresados por los propios clientes de Sandvik Coromant (talleres de maquinaria en los sectores de la automocin, el aeroespacial, la ingeniera general, etc.) se incluye la necesidad de una mayor eficiencia en el corte de metales y una mejor predictibilidad en sus procesos de mecanizado. En resumen, aumentar la produccin sin sacrificar la calidad de los componentes.

Otro requisito importante es aumentar la utilizacin de la mquina. Segn Forbes, el fabricante medio experimenta 800 horas de tiempo de inactividad de sus equipos al ao, lo que equivale a ms de 15 horas a la semana, algo inaceptable si se tiene en cuenta la rpida evolucin de los requisitos del mercado actual. Los cambios de herramienta tambin suponen una prdida de tiempo: saba que se puede tardar hasta 20 segundos en cambiar una herramienta de corte?

Estas son las razones por las que los especialistas de Sandvik Coromant buscaron desarrollar una solucin que permitiera mecanizar varias caractersticas con una sola herramienta. Se decidi que estos mtodos deban garantizar que las fuerzas de corte se dirigieran al portaherramientas, para una mayor estabilidad del proceso, con un ngulo de posicin constante y fijo para mejorar drsticamente el control de la viruta. El resultado fue el torneado en el eje Y.

Formas complejas

Cmo funciona el torneado en el eje Y? Como el propio nombre indica, el nuevo mtodo utiliza el eje Y, de modo que se emplean los tres ejes simultneamente al mecanizar. La herramienta gira alrededor de su propio centro, la plaquita est posicionada para mecanizar en el plano Y-Z, y el eje del husillo de fresado interpola durante el torneado. Esto permite mecanizar formas complejas con una nica herramienta.

El torneado en el eje Y ofrece mltiples ventajas. La posibilidad de mecanizar varias caractersticas con una nica herramienta reduce el tiempo de ciclo. Adems, el hecho de no tener que cambiar de herramienta minimiza el riesgo de los puntos de fusin, como las irregularidades entre superficies mecanizadas adyacentes.

Con el torneado en el eje Y, es posible influir en las fuerzas de corte dirigidas a la herramienta, que afectan directamente a la estabilidad del mecanizado. Esto tambin minimiza las vibraciones entre la herramienta y la pieza de trabajo, que causan imperfecciones en la superficie del producto, y proporciona un mayor rendimiento y seguridad del proceso. Mientras tanto, el ngulo de posicin constante mejora el control de la viruta y ayuda a evitar el atasco de viruta.

Las plaquitas Wiper tambin pueden mantenerse perpendiculares a la superficie y en una superficie cnica. Las plaquitas Wiper estn diseadas con un filo Wiper situado donde el filo recto se encuentra con el radio de punta. En comparacin con los rompevirutas convencionales, el acabado superficial no se deteriora aunque se duplique la velocidad de avance. El mecanizado a altas velocidades de avance mejora la eficiencia del corte, adems de favorecer la calidad del producto.

Adems, Sandvik Coromant ha desarrollado dos nuevas herramientas para el torneado en el eje Y. La nueva variante de CoroTurn Prime ha sido diseada para ejes, bridas y componentes con rebajes. Y est la herramienta doble CoroPlex, que incorpora plaquitas de perfilado CoroTurn TR y se utiliza mejor con un ngulo de posicin de entre 60 y 90 para un mecanizado ms eficaz y productivo. Por ltimo, las plaquitas redondas CoroTurn 107 con asiento estriado se pueden utilizar para componentes con cavidades.

Adems de la posibilidad de mecanizar varias caractersticas con una sola herramienta, lo que reduce significativamente- el tiempo de cambio de herramientas, el desgaste uniforme de las plaquitas aumenta la vida til de la herramienta. Asimismo, las fuerzas de corte se dirigen al portaherramientas, lo que proporciona una gran estabilidad al proceso. El mtodo del eje Y tambin es especialmente adecuado para mquinas multitarea.

Software CAM

En los ltimos aos se ha producido un inmenso desarrollo en el rea del torneado, con innovaciones como el mtodo de mecanizado en todas direcciones PrimeTurning de Sandvik Coromant para el torneado no lineal y el torneado con interpolacin. Estos avances, junto con las capacidades progresivas de las mquinas modernas y el software CAM, han despejado el camino para el nuevo mtodo de torneado en el eje Y.

De hecho, PrimeTurning y el torneado en el eje Y son ahora totalmente compatibles con el software GibbsCAM 2023 utilizado para programar, simular y controlar cualquier mquina CNC. En combinacin con GibbsCAM, se ha demostrado que el mtodo PrimeTurning reduce los tiempos de ciclo hasta en un 50% y aumenta la vida til de la plaquita hasta en un 500%. Sandvik Coromant PrimeTurning adapta la velocidad de avance para gestionar constantemente el espesor de viruta, lo que resulta ideal para entornos de gran volumen y desatendidos, como en la produccin 24/7 o con luces apagadas.

De cara al futuro, Sandvik Coromant prev que PrimeTurning o el torneado no lineal se combinen con el torneado en el eje Y para elevar an ms la productividad de los talleres de maquinaria. Con el mtodo y, parafraseando a Reinertsen en su libro The Principles of Product Development Flow: Second Generation Lean Product Development, los talleres de maquinaria pueden priorizar y evitar los retrasos que afectan a la rentabilidad y, de este modo, acelerar sus ciclos de desarrollo de productos.