Los VTL invertidos facilitan el flujo de una sola pieza

Pocas empresas de mecanizado cuentan con un producto estrella con el factor "genial" del Argo, un vehículo anfibio todo terreno (ATV) que se ha utilizado en actividades de exploración, búsqueda y rescate, industriales y recreativas desde finales de los años 60. Sin embargo, solo durante los últimos cinco años, el fabricante Ontario Drive and Gear (ODG) ha invertido más de $10 millones en nuevos equipos para respaldar una parte más importante de su negocio:los servicios de fabricación de engranajes que comenzó a brindar en 1985 para capitalizar las lecciones aprendido del diseño y la fabricación de la transmisión del Argo. Entre ese equipo se encuentra un grupo de máquinas que ha tenido efectos de gran alcance en la fabricación de engranajes en ODG:cuatro tornos de torreta vertical invertida (VTL) EMAG para los cuales la automatización no es un accesorio, sino una parte integral del diseño. Estas máquinas han sido un impulsor principal detrás de un movimiento hacia una estrategia de fabricación celular de flujo de una sola pieza que ha mejorado significativamente el rendimiento, la flexibilidad y la calidad de las piezas para una parte crítica de la línea de productos de la compañía. La regla 80/20 Ahora que celebra su 50.° año en el negocio, ODG opera dos plantas en New Hamburg, Ontario:una dedicada a la producción de vehículos todo terreno, la otra para el lado del negocio de engranajes y transmisiones, que incluye diseño de engranajes y sistemas, ensamblaje de transmisiones y pruebas de rendimiento. ODG Gear se mudó a esta última instalación en 2000. Abarca 56,300 pies cuadrados de espacio de fabricación con clima controlado que alberga una variedad de talladoras, moldeadoras y rectificadoras de engranajes CNC, así como tornos y fresadoras CNC. Los 115 empleados de la planta trabajan para producir más de 850 números de pieza distintos en cantidades que van desde uno hasta 75 000. Aproximadamente la mitad del equipo en la planta se utiliza para operaciones previas al tratamiento térmico y la otra mitad se dedica al tratamiento posterior al calor. Los cuatro EMAG VTL brillan en ambos roles, dice Joel Wright, gerente general de ODG. Actualmente están emparejados en dos celdas para operaciones de torneado previas y posteriores al tratamiento térmico, respectivamente. El trabajo principal de las máquinas consiste en engranajes de acero carburizado, planos y relativamente pequeños que no miden más de 2 pulgadas de espesor y 6 pulgadas de diámetro. Estos componentes representan solo 40 números de pieza diferentes. Sin embargo, como es el caso de muchos fabricantes, esas 40 piezas diferentes representan una parte significativa del trabajo de la división de engranajes. “En general, alrededor del 20 por ciento de las piezas representan el 80 por ciento del volumen aquí”, dice el Sr. Wright. Parar y seguir La importancia de este trabajo lo convirtió en un objetivo principal para las mejoras de eficiencia. No obstante, la secuencia de operaciones sigue siendo esencialmente la misma que antes de que se instalaran los VTL. La producción comienza con dos operaciones de torneado ("Op 10" y "Op 20"), una para cada lado de un engranaje en bruto. Las piezas proceden al brochado para crear las estrías internas necesarias y luego al tallado para formar los dientes del engranaje. Después del desbarbado, se envían para un tratamiento térmico antes de regresar a la planta para el torneado duro en cada lado y las operaciones finales de rectificado. Ahora, sin embargo, el tiempo requerido para todo este proceso se mide en horas en lugar de semanas. El Sr. Wright explica que la principal diferencia no es la secuencia de producción, sino una nueva estrategia sobre cómo fluyen las piezas a través de esa secuencia, una estrategia facilitada por los VTL. Antes de instalar estas máquinas, un enfoque de producción por lotes y en cola hacía que la ineficiencia fuera prácticamente inherente al proceso. “Hacíamos las operaciones iniciales de torneado en un lote de 600 o mil, luego nos deteníamos y movíamos todo a la brochadora, y así sucesivamente”, dice el Sr. Wright. “Siempre fue un hombre, una máquina, con carga y descarga manual. A pesar de lo fuerte que podría haber sido cualquier combinación de operador-máquina, el hecho de que todo fuera siempre totalmente dependiente del operador fue un gran inconveniente”. Incluso los descansos justificados para tomar café o almorzar podrían afectar directamente el tiempo del ciclo. Los estrictos requisitos de control estadístico de procesos (SPC) que dictaban frecuentes inspecciones durante el proceso no ayudaban mucho. Además, si bien los errores no eran de ninguna manera comunes, los errores simples podrían tener efectos dominó en el futuro. Por ejemplo, el Sr. Wright dice que puede recordar algunos casos de operadores que cargaron incorrectamente piezas en los mandriles de los tornos horizontales utilizados antes de los VTL. Dejar que fluya ODG compró su primer EMAG VTL, un VL3 con un mandril de 8 pulgadas, en 2010. En ese momento, la empresa estaba reemplazando equipos obsoletos, una rutina que se repite cada pocos años, dice Ed Das, gerente de desarrollo de procesos. Al final resultó que, los elementos de diseño de la serie VL provocaron una renovación del problemático proceso de producción por lotes y colas. A fines de 2011, el taller había integrado tres VL5, que cuentan con mandriles de 10 pulgadas. “No es que los EMAG nos hayan llevado allí por sí solos, pero su tamaño compacto y la automatización integrada nos llevaron a adoptar un enfoque más celular para la fabricación”, dice el Sr. Das. Ese enfoque comienza con las operaciones iniciales de torneado suave Op 10 y Op 20, cada una de las cuales se realiza en un VL5 separado. Todas las máquinas de la serie VL están equipadas con transportadores integrados que transportan piezas hacia y desde la zona de trabajo. A diferencia del proceso anterior, que requería múltiples pasos de carga/descarga para cada engranaje en blanco, los operadores pueden organizar hasta 14 piezas a la vez en el transportador del primer VL5. Esto es rápido y fácil gracias a los prismas portadores hexagonales en cada estación que aseguran una carga constante, dice el Sr. Das. Siempre que una parte se coloque en algún lugar del prisma, explica, encajará dentro de las esquinas creadas por la forma hexagonal, independientemente de su forma o tamaño. Dentro de la zona de trabajo, el husillo orientado verticalmente de la máquina desciende desde arriba para agarrar piezas y presentarlas a una torreta de herramientas tipo disco de 12 estaciones en la base de la máquina para torneado Op 10. La construcción vertical asegura que las virutas y el refrigerante caigan lejos de la herramienta y la pieza de trabajo, señala el Sr. Das. Luego, las piezas se mueven automáticamente al transportador del segundo VL5 a través de una estación de volteo simple que une las dos máquinas. Cuando las piezas salen del ciclo en el transportador de la segunda máquina después de la operación 20, el operador las mueve a un transportador diferente que conduce al brochado, tallado y otros procesos posteriores, a veces realizando una inspección en una estación de medición antes de hacerlo. “Las partes no se detienen, simplemente se mueven de un proceso a otro”, dice. “Los programas no se ejecutan más rápido, pero la automatización y la consistencia de las máquinas, a diferencia de un operador, permite tasas de producción que suelen ser un 40 por ciento más rápidas que antes. Simplemente escupe partes como palomitas de maíz”. Tal vez igual de significativo es el hecho de que la automatización integral de la máquina permite a la empresa desglosar esta celda dedicada a voluntad para adaptarse a los requisitos de producción cambiantes. En aras de las comparaciones, el Sr. Das cita el ejemplo de un centro de torneado de dos husillos. Pasar piezas entre el husillo principal y el secundario podría proporcionar los mismos beneficios que la estación de volteo que se une a los VL5. Asimismo, un cargador de pórtico o accesorio similar podría desempeñar el mismo papel que los transportadores integrados. Sin embargo, esta solución carecería de la ventaja de tener husillos operados de forma independiente que puedan separarse fácilmente y trasladarse a diferentes secciones de la planta sin perder la capacidad automatizada. Como dice el Sr. Wright, "Podemos combinarlos y volver a combinarlos como Legos". Los VTL también han contribuido a mejorar la calidad de las piezas. En última instancia, eso es tan importante como el ahorro de tiempo, aunque en este caso, los dos van de la mano, dice el Sr. Wright. En un sentido directo, la construcción rígida de los modelos VL3 y VL5 utilizados para el torneado posterior al tratamiento térmico permite tolerancias de +/- 0,0005 pulgadas, a diferencia de +/- 0,001 pulgadas con los sistemas anteriores. Sin embargo, también son notables las mejoras indirectas en la calidad derivadas del movimiento hacia el flujo automatizado de una sola pieza. Esto permite a los operadores pasar menos tiempo atendiendo el proceso y más tiempo inspeccionando piezas. “Si puede hacer un engranaje en blanco mejor, finalmente tendrá mejores datos de referencia y hará un mejor trabajo de tallado, rectificado de engranajes, etc. en el futuro”, concluye el Sr. Wright. “Las máquinas EMAG han mejorado drásticamente nuestra capacidad en ese sentido”.