Un coche de carreras en un mundo de tractores con remolque

Por qué construir máquinas para velocidad y eficiencia significa hacer las cosas de manera diferente.

Lo he escuchado cientos de veces. En ferias comerciales, durante demostraciones, en foros en línea, en las redes sociales... Suele ser así:

La persona pregunta:"¿Cuánto pesa esta máquina?"

Respondo:“Este DATRON pesa (____) mil libras”

La persona responde:“¡¿Eso es todo?! ¡Mi (Marca CNC aquí) pesa el doble!” O algo por el estilo.

Honestamente, no es una pregunta injusta. Uno de los principios predominantes de una máquina CNC precisa es tener mucha masa en el ensamblaje. El razonamiento detrás de esto es bastante simple:cuanto más pesada es la máquina, más estable es. Además, la masa adicional sirve para absorber cualquier vibración creada por el fresado. Es por eso que no es raro ver grandes máquinas CNC con marcos de hierro fundido, con un peso tan inmenso que es necesario verter una base especial solo para soportar el peso.

También se presta mucha atención al hecho de que las máquinas DATRON son máquinas de estilo pórtico/puente, a diferencia del estilo típico de "bastidor en C" tan comúnmente utilizado en los centros de mecanizado vertical (VMC). Esto genera comparaciones con los enrutadores CNC, que suelen ser máquinas livianas y algo endebles que se construyen para el mecanizado básico de madera y materiales blandos. Entonces, ¿cómo puede una máquina similar a un enrutador competir con la competencia? La respuesta es simple:un DATRON está diseñado con un propósito.

¿Confundido? Por favor, permítanme explicar. Su VMC típico está diseñado para hacer un poco de todo, desde cortar pequeñas piezas de plástico hasta fresar aleaciones aeroespaciales como Inconel y mecanizar moldes grandes hechos de acero para herramientas. Si bien esto es excelente en términos de amplia capacidad, no es terriblemente eficiente. Una máquina herramienta que puede cortar todo, pequeño o grande, suave o duro, por lo general no será la mejor en nada. Ahí es donde DATRON es diferente:diseñamos máquinas destinadas a fabricar piezas DATRON (para ver ejemplos de buenas piezas DATRON, consulte nuestra página de aplicaciones de fresado CNC).

Se trata de tener las herramientas adecuadas para el trabajo. Siempre me gusta hacer analogías para transmitir este punto:si eres un neurocirujano, necesitas un bisturí, no un machete. Un carpintero necesita un martillo sacaclavos, no un mazo. Si eres un piloto de carreras, necesitas un Porsche, no un Peterbilt. Ese último es mi favorito, personalmente. Un semirremolque es fantástico para transportar cargas pesadas, pero miserable para manejar curvas cerradas. Si tiene las piezas correctas, usar un VMC normal en lugar de un DATRON es como conducir un camión con remolque en una pista de carreras:puede terminar la carrera, pero no se lleva el oro a casa.

Entonces, analicemos lo que hace que DATRON sea un auto de carreras en el mundo CNC.

Es tan pesado como debe ser

En primer lugar, vale la pena señalar que DATRON no es una máquina liviana, simplemente no es tan pesada como una máquina comparable de su fabricante típico de VMC. Por ejemplo, a pesar de su pequeño tamaño, un neo pesa más de 1500 libras. Un M8Cube pesa alrededor de 3000 libras, un MLCube pesa casi 3 toneladas y un MXCube pesa tanto como ambos juntos. Pocos pueden argumentar que una máquina de 4 toneladas es "ligera". La mayor parte del peso de la máquina está en la fundición primaria. Para la serie Cube, esa es la mesa de la máquina, mientras que en la neo, es el portal. Soporte que es un marco de acero rígido de alta resistencia.

En Cubes, el pórtico está diseñado críticamente para ser lo más ligero posible, manteniendo al mismo tiempo una alta rigidez torsional y rígida. Este énfasis en mantener los componentes tan pesados ​​como sea necesario da grandes frutos cuando llega el momento de mecanizar.

Pocos lo expresan mejor que Tim Paul, Gerente de Producto de Fusion 360 CAM en Autodesk (@oneeartim en Instagram),

Gracias al peso y la rigidez de los componentes, un DATRON tiene excelentes capacidades de aceleración que a menudo superan a la competencia. Si bien no es imposible que un VMC grande y pesado alcance velocidades similares, posteriormente requiere motores mucho más grandes, un mantenimiento más frecuente y cantidades mucho mayores de energía eléctrica. Al final, un DATRON está diseñado en torno al tipo de piezas que fresa mejor y, por lo tanto, no necesita ser construido en exceso.

Está hecho de los materiales adecuados

Otra decisión de diseño clave que ayuda a que nuestras máquinas sean lo más rígidas posible es el uso de hormigón polímero para la fundición de la mesa/pórtico. En la industria de VMC, es común el uso de hierro fundido para el material del marco. Tiene sentido, después de todo, ya que el hierro fundido es pesado y relativamente estable térmicamente. Sin embargo, el hierro fundido tiene una pequeña desventaja en lo que respecta a la amortiguación de vibraciones. La amortiguación de vibraciones es esencialmente la capacidad de los materiales para absorber la energía de vibración en lugar de transferir la oscilación por toda la estructura. El hormigón polimérico (a veces denominado granito epoxi) es mucho mejor para absorber las vibraciones que el hierro fundido u otros materiales de base comunes.

Una buena analogía para esto es pensar en un platillo en una batería. La razón por la que está hecho de aleaciones de bronce es por su poca capacidad para absorber vibraciones; por lo tanto, resuenan cuando las golpeas. En una batería, eso es genial, pero en una máquina CNC, es terrible. La vibración excesiva puede provocar un acabado superficial deficiente, inexactitud de la pieza y una vida útil reducida de los componentes de la máquina. Para superar este problema en un VMC tradicional que usa un marco de hierro fundido, debe confiar en agregar más masa para contrarrestar la vibración. Sin embargo, con DATRON, la estructura central está reforzada con hormigón polimérico, lo que agrega un peso considerable y tiene propiedades superiores de amortiguación de vibraciones.

Uso de estrategias de mecanizado de alta velocidad

Una de las razones importantes por las que se puede construir un DATRON de esta manera se reduce a cómo se usa. En una máquina tradicional, las revoluciones bajas y los husillos de alto torque son comunes, y las inmensas fuerzas de corte que se crean requieren una máquina robusta para manejar la vibración y las tensiones. DATRON es intrínsecamente diferente desde el principio:dado que las máquinas se centran en piezas y materiales específicos, la elección del husillo se puede adaptar de forma mucho más adecuada, y eso lo cambia todo.

El husillo DATRON más lento tiene una velocidad máxima de 30 000 RPM, mientras que otros alcanzan las 60 000 RPM. El razonamiento detrás de esto es claro:un enfoque en herramientas de corte pequeñas. Dado que las herramientas nunca superan 1 pulgada de diámetro, la necesidad de baja velocidad y alto par simplemente no es necesaria. Cuanto más pequeña sea una herramienta de corte, más rápido necesitará girarla para que sea eficiente. Este es otro lugar donde un DATRON avanzará considerablemente con respecto a un VMC tradicional:cuando las herramientas están por debajo de 1/4”, la eficiencia comienza a disminuir rápidamente. Esa es también la razón por la que DATRON desarrolla nuestra propia línea de herramientas de corte, para ser aún más eficientes y productivas con un husillo de alta velocidad.

Junto con la eficiencia al usar herramientas pequeñas, un DATRON puede aprovechar su rápida aceleración para utilizar estrategias de mecanizado de alta velocidad (HSM) que se han vuelto bastante populares con el software CAM moderno (por ejemplo, Dynamic Motion de MasterCAM, Adaptive Milling de Autodesk). Estas estrategias de fresado hacen un gran trabajo al reducir las fuerzas de corte generadas por el fresado de cavidades (especialmente en esquinas estrechas), lo que puede ser especialmente útil para mantener la vida útil de la herramienta para cortadores pequeños. Todas las máquinas pueden beneficiarse de estas estrategias, pero los beneficios son aún mayores en una máquina diseñada específicamente para el mecanizado de alta velocidad.

Entonces, para resumir, hay muchos VMC típicos en el mercado, pero DATRON no es uno de ellos. Esto es muy intencional, ya que los diseñamos desde su concepto inicial para un ámbito de trabajo limitado, de modo que realmente puedan sobresalir en las aplicaciones correctas. Como dije, es como tener un auto de carreras en un mundo de semirremolques. ¿Estás listo para competir?