El impacto de la multitarea en las tiendas de hoy

La disponibilidad de una variedad de configuraciones de máquinas herramienta multitarea permite a los talleres seleccionar la mejor combinación de componentes y capacidades para sus aplicaciones específicas.

Los continuos avances en la tecnología de máquinas herramienta multitarea están llevando a los talleres a niveles de productividad más altos que nunca. La capacidad de producir piezas de la más alta complejidad en una sola configuración, limitando la intervención humana y ahorrando mucho tiempo, proporciona incluso a los talleres pequeños una solución rentable para competir en el desafiante entorno de fabricación actual.

Con una variedad de configuraciones disponibles y constructores que continúan ofreciendo nuevos diseños, los talleres deberían poder encontrar la combinación correcta de componentes y capacidades para satisfacer sus necesidades. Joe Wilker, gerente del grupo de productos de Mazak Corp., nos ofreció algunas ideas sobre el estado actual de la tecnología multitarea y cómo las tiendas pueden aprovecharla mejor.

Nuevas funciones en máquinas multitarea

Entre las muchas características que los talleres han llegado a buscar en la multitarea se encuentran husillos de torneado dobles y torretas de herramientas múltiples con estaciones de herramientas rotativas y capacidad de eje Y fuera de la línea central, junto con husillos de fresado de eje B rotatorio/inclinable, mesas rotativas/inclinables y almacenes de herramientas de gran capacidad. Según el Sr. Wilker, los desarrollos más nuevos incluyen torretas estilo leva de rodillos con motor integral, torretas inferiores mejoradas, husillos de fresado de accionamiento directo y contrapuntos de perforación servocontrolados. Las capacidades avanzadas adicionales incluyen fresado simultáneo utilizando torretas de máquina superior e inferior y operaciones de taladrado largas.

Las torretas de motor integral que utilizan sistemas de transmisión de levas de engranajes de rodillos antiretroceso ofrecen una indexación digital suave, de alta velocidad y alta precisión, así como capacidad de expansión. Estas torretas versátiles suelen albergar 12 posiciones de herramientas con la capacidad de expandirse hasta 24. Una mayor capacidad de herramientas equivale a tiempos de ejecución ininterrumpidos más prolongados y la capacidad de usar herramientas más comunes, lo que ayuda a reducir el inventario general de herramientas. Este diseño de torreta elimina la necesidad de acoplamientos curvic/index, y la capacidad de expansión es posible porque la torreta se indexa digitalmente a cualquier posición sin cambios en su carcasa. Y una vez en posición, los sistemas de sujeción hidráulicos integrales se utilizan normalmente para garantizar la máxima rigidez.

Como es el caso de sus contrapartes superiores, el Sr. Wilker afirma que las torretas inferiores en máquinas multitarea también continúan evolucionando y expandiéndose en términos de capacidades, junto con sus capacidades de herramientas. Las torretas inferiores ahora son más robustas y potentes y, por lo general, ofrecen hasta nueve posiciones de herramientas con opciones para husillos de fresado en vivo.

Algunos fabricantes de máquinas configuran torretas con inclinaciones de 45 grados. Este diseño maximiza las capacidades de carga de mecanizado de la torreta y proporciona un amplio acceso al husillo de la máquina y espacio para transferencias de piezas desde el husillo de torneado principal al secundario.

Para una mayor productividad y versatilidad en el procesamiento de piezas, las torretas inferiores pueden trabajar simultáneamente con las torretas superiores en la misma pieza de trabajo. O bien, las torretas inferiores pueden funcionar en combinación con el husillo de fresado de una máquina que se puede aplicar a cualquier lado del cabezal de la máquina para reducir aún más los tiempos del ciclo de mecanizado.

Las torretas de máquinas multitarea de hoy cuentan con husillos de herramientas rotativas que implementan tecnología de accionamiento directo que las hace más rápidas y potentes que sus predecesoras. Los motores de fresado de accionamiento directo ofrecen rpm del husillo que son hasta un 24 % más rápidas, junto con niveles de par que son hasta un 60 % más altos. Estas capacidades equivalen a aumentos en la versatilidad del procesamiento, la productividad y la vida útil de la herramienta, junto con una mejor calidad del acabado de la superficie de la pieza. Los talleres pueden adquirir máquinas multitarea con husillos de herramientas rotativas de torreta que ofrecen 10 hp y 6000 rpm como estándar. O pueden optar por aquellos que entregan hasta 10,000 rpm y generan hasta 52 libras-pie de torque.

Los últimos contrapuntos servoaccionados NC permiten procesos automatizados. Estos contrapuntos son totalmente programables y funcionan con sus propios servomotores de CA y husillos de bolas. A través de programas de piezas, los contrapuntos pueden extenderse a posiciones conocidas y con velocidades de avance de aproximación específicas y hacer contacto con las piezas de trabajo a presiones de sujeción constantes. Debido a sus sistemas de transmisión independientes positivos, estos contrapuntos también pueden perforar orificios en las líneas centrales del eje, lo que agrega versatilidad a los trabajos que puede procesar una máquina multitarea.

En la mayoría de los casos, los ajustes de empuje del contrapunto se pueden ajustar en incrementos de pie-libra específicos de fuerza. Esta función permite a los talleres establecer niveles de empuje de acuerdo con el material y la forma de la pieza de trabajo para eliminar el riesgo de daños en la pieza y, al mismo tiempo, proporcionar sujeción y soporte seguros. O bien, los talleres pueden ajustar la configuración de empuje sobre la marcha mientras los contrapuntos están activados, lo que permite operaciones de taladrado, mandrinado y rectificado que de otro modo involucrarían herramientas en la torreta de herramientas de la máquina. Por lo tanto, los contrapuntos con tal capacidad operativa, a su vez, abren posiciones en las torretas de máquinas herramienta.

A medida que un número cada vez mayor de talleres se enfrentan a piezas de trabajo de tipo eje más largas, más grandes y más complejas, las máquinas multitarea pueden ofrecer longitudes de bancada extendidas junto con innovaciones tales como portaherramientas/taladros largos. Estas máquinas aumentan significativamente la velocidad de procesamiento y la eficiencia de esas piezas desafiantes.

Para las operaciones de pozos profundos, los almacenes de herramientas largas permiten que las máquinas manejen y almacenen varias herramientas, por lo general hasta tres, cada una de unas 40 pulgadas de largo. Los almacenadores están ubicados sobre el segundo husillo de la máquina o, según la versión de la máquina, su contrapunto para mantener las herramientas fuera del camino, pero accesibles rápida y fácilmente.

Máquinas multitarea en aplicaciones médicas

Lowell Inc. eliminó las operaciones manuales y aumentó el rendimiento general con tres máquinas multitarea que brindan una capacidad completa de procesamiento de piezas en una sola configuración.

Un taller está aprovechando los beneficios del mecanizado multitarea, eliminando las operaciones manuales y aumentando el rendimiento general, en la producción de sus piezas más desafiantes. Lowell Inc. es un fabricante médico por contrato en Minneapolis, Minnesota, que se especializa en dispositivos implantables, como implantes ortopédicos para los mercados de columna, traumatismos y extremidades, y piezas cardiovasculares para soporte circulatorio mecánico y reparación de válvulas. Estos ensamblajes de componentes múltiples típicamente muy complejos, como tornillos pediculares, placas cervicales, conectores cruzados y dispositivos de asistencia ventricular izquierda (LVAD), son casi todos sistemas de piezas múltiples en los que los componentes individuales deben funcionar correctamente cuando se combinan entre sí. Los diseños varían de un cliente a otro, por lo que básicamente todos los trabajos en Lowell son personalizados.

La demanda de personalización y capacidad de ajuste, junto con dispositivos más pequeños para cirugía mínimamente invasiva, presenta desafíos de mecanizado notables. Una vez que el taller descubre cómo sujetar estas piezas pequeñas, debe mecanizar en ellas características diminutas, intrincadas y muy complejas, utilizando regularmente herramientas de corte de menos de 1 mm de diámetro.

Para manejar estas piezas desafiantes, Lowell instaló tres máquinas multitarea Mazak Integrex i-150, agrupadas en una configuración de celda. Las máquinas brindan una capacidad completa de procesamiento de piezas en una sola configuración para eliminar las operaciones manuales y aumentar el rendimiento general. Simplifican la sujeción de trabajos a solo pinzas y mandriles; manejar fácilmente piezas que varían de un cliente a otro; y, en muchos casos, reducir los tiempos de ciclo de mecanizado de piezas.

Cada Integrex i-150 cuenta con un husillo de torneado controlado por CNC en el eje C, un husillo de fresado en el eje B vertical y un tornillo de banco de trabajo posterior/centro de soporte de piezas para torneado, contorneado completo de cinco ejes, múltiples caras y múltiples ángulos. Lowell también optó por los husillos de fresado de alta velocidad de 20 000 rpm y los cargadores de carga frontal con capacidad para 72 herramientas para sus máquinas.

Los husillos de fresado se inclinan de -10 grados a +190 grados, y los mandriles del eje C cuentan con amplios orificios pasantes que se adaptan a diámetros de barras de hasta 2,56 pulgadas. Para operaciones fuera de la línea central, las máquinas ofrecen rangos del eje Y de ±3,94 pulgadas. Los recorridos del eje de 14,57 pulgadas en X, 17,13 pulgadas en Z y un giro máximo de 15,75 pulgadas de diámetro permiten que las máquinas procesen una variedad de tamaños y formas de piezas, todo dentro de un espacio de 91,3 pulgadas por 99,6 pulgadas.

Con las tres máquinas configuradas de manera idéntica y dispuestas una cerca de la otra, los maquinistas pueden moverse fácilmente de una máquina a otra sin tener que aprender una máquina o un lenguaje de programación completamente diferente.

En los Mazak, Lowell genera prácticamente todas las piezas, desde barras de 0,375 pulgadas hasta 1,250 pulgadas de diámetro. Los alimentadores de barras LNS Quick Load Servo 65 alimentan automáticamente barras de 40 pulgadas de largo en las máquinas. El taller eligió varias opciones de máquinas que mejoran aún más el rendimiento de la máquina. Estos incluyen enfriadores de refrigerante, básculas en todos los ejes y funciones avanzadas de control CNC para mecanizado de alta velocidad.

La máquina multitarea QTN350-II MSY cuenta con capacidades de fresado y eje Y, así como un segundo husillo de torneado, lo que permite a LCP Machine Inc. mecanizar características muy pequeñas y muy complejas en componentes de implantes médicos.

Las máquinas han ayudado a agilizar todo el proceso de mecanizado de piezas, incluida la programación y la configuración. La versatilidad del procesamiento de piezas y el rendimiento mejorado permiten que el taller continúe expandiéndose a nuevas aplicaciones.

La defensa también da un giro

Otro taller, LCP Machine Inc. de Bunnell, Florida, es un proveedor de Nivel II y III en aeroespacial y defensa, así como de Nivel I en petróleo y gas. Actualmente procesa más de 200 trabajos individuales diferentes por mes, con cantidades que van desde una hasta 10.000 piezas. Algunos trabajos se repiten, pero la mayoría son únicos.

La empresa cuenta con 14 máquinas Mazak, siendo las más recientes una máquina multitarea Quick Turn Nexus (QTN) 350-II MSY y algunos centros de mecanizado vertical de cinco ejes Vertical Center Universal (VCU) 400 5X y 300 5X. La máquina multitarea presenta capacidades de fresado y eje Y, así como un segundo husillo de torneado para procesar cada una de las piezas de LCP en una sola configuración.

Otras máquinas en el piso incluyen QTN multitarea con capacidades de fresado, centros de mecanizado vertical Vertical Center Nexus (VCN) de tres ejes y un centro de mecanizado vertical VCN Compact.

LCP fabrica la mayoría de sus piezas con aluminio, acero inoxidable y aleaciones de níquel, junto con latón, cobre y varios tipos comunes de plásticos. Las piezas miden entre 0,030 pulgadas y 18 pulgadas de diámetro y 60 pulgadas de largo. Las tolerancias pueden variar desde ±0,001 pulgadas hasta 0,0002 pulgadas, y los tiempos de mecanizado varían desde 10 segundos hasta ocho horas.

Utilizando tecnologías como la multitarea y el mecanizado completo de cinco ejes, el taller a menudo completa piezas en configuraciones individuales. Una de esas piezas es un recinto para un dispositivo de sonar militar mecanizado en el QTN, que se adquirió específicamente para ese trabajo y puede producir la pieza por la mitad del costo de las capacidades anteriores del taller. El taller vende alrededor de 10 000 de estas piezas al año.

La parte del sonar requiere torneado OD e ID y algo de fresado. El verdadero desafío es el acabado de la superficie del ID, que LCP primero pensó que requeriría que la pieza se subcontratara para pulirla. La operación de bruñido habría agregado mucho tiempo al trabajo. Pero conociendo las capacidades de la QTN, LCP le explicó al cliente que adquirir la máquina permitiría fabricar la pieza en una sola operación manteniendo el acabado superficial requerido solo en las áreas necesarias, manteniéndose así dentro del precio del cliente y dejando LCP un cómodo margen de beneficio. La máquina puede completar una de estas partes en minutos.

Como taller de precisión en la producción de componentes aeroespaciales y de defensa, junto con los de petróleo y gas y otras industrias, LCP sabe que sus clientes seguirán exigiendo mayor calidad y precios más bajos. Depende de la tecnología multitarea para cumplir con estos requisitos.

Hacer más con menos

Cuando los fabricantes de máquinas-herramienta refinan y mejoran los diseños de máquinas multitarea, aumenta la versatilidad del procesamiento y se mejoran aún más los beneficios principales de la multitarea. La combinación de operaciones reduce las imprecisiones que pueden ocurrir cuando se mueven piezas entre varias estaciones de trabajo y elimina el inventario de trabajo en proceso que, de lo contrario, podría permanecer entre máquinas herramienta independientes. Como se ha visto en muchos casos, las máquinas multitarea permiten a los talleres lograr más con menos y aumentar la competitividad.