Producción torneando a CNC

Automatic Products en Sumner, Washington, comenzó como un taller con máquinas automáticas de leva a principios de la década de 1990. Ahora tiene más de 50 máquinas CNC. El taller comenzó a reemplazar las máquinas automáticas de leva con máquinas Lico LNTS en 2017. El propietario Joel Gregory dice que fue una decisión difícil ya que había aprendido el oficio de las máquinas automáticas de leva, pero los problemas laborales lo forzaron. El nuevo equipo CNC supera a los automáticos de levas en un 37%. Además, para muchos trabajos, el taller hace funcionar las máquinas sin luz y ha eliminado las herramientas de forma (y el rectificado de herramientas de forma), así como la necesidad de máquinas de segunda operación, todo con menos empleados. Créditos fotográficos:Absolute Machine Tools

A mediados y finales del siglo XIX, la necesidad de la industria de una mayor producción de mecanizado llevó a la automatización de tornos de torreta manuales con accionamiento por leva. Utilizando ejes con tambores giratorios o levas planas, los tornos de torreta se volvieron capaces de producir piezas con una interacción humana mínima. Varias iteraciones de estas máquinas dominaron el mundo del torneado de producción durante más de 100 años. Durante ese tiempo, hubo actualizaciones a las máquinas de tornillo de uno y varios husillos que aumentaron la productividad, la capacidad y la seguridad, mientras que la mecánica básica permaneció igual:las levas giratorias impulsaban el enlace mecánico, junto con mano de obra altamente calificada y herramientas especiales necesarias para configurar y operar las máquinas.

El advenimiento de la tecnología CNC en la década de 1960 trajo a la industria grandes centros de torneado CNC que, si bien eran precisos y versátiles, eran relativamente lentos. Estos progresaron a lo largo de la década de 1970 y eventualmente se convirtieron en los tornos CNC de hoy. Estas máquinas ahora son capaces de dejar piezas complejas completas usando subhusillos, pero tal vez no hayan abordado completamente las necesidades de los talleres de torneado de producción que ejecutan lotes de piezas de volumen medio a alto.

La industria de tornos de cabezal deslizante de tipo suizo fue la primera en aplicar la tecnología CNC al torneado de producción en la década de 1970 (las máquinas CNC de un solo husillo se introdujeron en esa misma época). Los tipos suizos fueron inicialmente populares en Europa, pero pasó algún tiempo antes de que se adoptaran ampliamente en América del Norte. Por lo general, tienen un precio competitivo, tienen una capacidad sustancial y ofrecen abundante herramienta motorizada en una zona de trabajo pequeña.

El uso de herramientas también es una cualidad única de las máquinas de tornillo accionadas por leva de los últimos 100 años. Es decir, la capacidad de obtener múltiples herramientas en el corte simultáneamente. Mientras que algunos equipos fuera de las máquinas multihusillo pueden tener solo dos herramientas acopladas durante un corte, las nuevas máquinas CNC de un solo husillo (como las que ofrece Lico y disponibles en los Estados Unidos a través de Absolute Machine Tools) pueden tener tres acopladas simultáneamente, por lo tanto aumentando la productividad y reduciendo los tiempos de ciclo.

Tendencia hacia CNC

Las razones principales por las que los talleres se están alejando de las máquinas accionadas por leva incluyen la antigüedad y el estado del equipo, y una mano de obra calificada disponible limitada. Además, los clientes piden tolerancias más estrictas y mejores acabados, las piezas son cada vez más complejas y los tamaños de los lotes son cada vez más pequeños. Desde el lado de la máquina, el equipo CNC ofrece menos mano de obra por pieza y una mayor utilización del husillo. Y, desde el punto de vista normativo, es mucho más probable que las máquinas CNC se adhieran a los estándares de OSHA que las máquinas automáticas de leva más antiguas.

La grave escasez de mano de obra calificada para las máquinas automáticas accionadas por leva ha sido el caso durante muchos años, pero ahora se está agudizando. Un estudio realizado hace 10 años encontró que la edad promedio de una persona que configuraba esas máquinas era de 55 años. Hoy en día, muchas de esas personas están a punto de jubilarse. Y, durante este tiempo, pocas empresas estaban capacitando a nuevo personal, a menudo debido a la dificultad de localizar a alguien que quisiera dedicarse a esta línea de trabajo. Se necesitan años para desarrollar una persona de configuración bien capacitada para las levas automáticas.

Global Precision Parts tiene máquinas modelo Lico LNTS y ​​LNDD en sus tres ubicaciones. El ingeniero de procesos Mike Naticchia ha encabezado su éxito en trabajos de corta, mediana y larga duración que anteriormente se ejecutaban en máquinas automáticas de levas e incluso en otras plataformas CNC. El presidente de la empresa, Randy Mueller, dice que las máquinas CNC han ayudado a reducir el contenido de mano de obra por pieza, al mismo tiempo que aumentan el rendimiento entre un 200 y un 300 %.

Al mismo tiempo, muchas de las automáticas de leva han caído en condiciones inferiores a las óptimas. Los repuestos son cada vez más escasos y más caros. Además, las personas que poseen el conocimiento para realizar reparaciones pueden ser más raras que las propias piezas. El costo de restaurar un eje único puede oscilar entre $ 10,000 y $ 40,000, mientras que los de varios ejes pueden oscilar entre $ 40,000 y $ 250,000, según las necesidades de reparación.

Los talleres de torneado de producción, que están viendo requisitos de tolerancia más estrictos, más características que requieren operaciones secundarias cuando se ejecutan en máquinas de leva tradicionales, y la necesidad de mejores acabados, a veces pueden abordar estas situaciones mediante el uso de herramientas de afeitado o herramientas de pulido. Pero algunos de ellos están limitados a secciones rectas en automáticos de leva. Las máquinas CNC pueden tener tolerancias mucho más estrictas y pueden tornear o perforar piezas hasta acabados Ra de 32 micropulgadas o mejores con las selecciones de herramientas adecuadas. Las tolerancias que requerirían un ajuste constante en las levas automáticas se pueden mantener con una mínima interferencia humana en las máquinas de tornillo CNC. Además, la mayoría de las máquinas de tornillo CNC tienen herramientas axiales y radiales vivas y, cuando se combinan con el eje C, pueden realizar fresado, taladrado transversal y roscado, y taladrado y fresado axial. Algunas máquinas de tornillo CNC tienen ejes B e Y disponibles y pueden dejar completas incluso piezas muy complejas.

Otra razón común para la transición a CNC es el tiempo de configuración. Las máquinas de leva de un solo husillo pueden tardar de 2 a 6 horas en configurarse; Las máquinas de levas de varios husillos pueden tardar de 6 a 16 horas. Eso significa que la máquina no solo no genera dinero en el taller durante ese tiempo, sino que uno de los empleados más caros del taller está parado frente a la máquina todo el tiempo. Por el contrario, una vez que se califica un trabajo en una máquina CNC de un solo husillo, las configuraciones a menudo se pueden realizar en menos de una hora o incluso más rápido en trabajos repetidos.

Una ventaja más que ayuda aún más a reducir el costo por pieza en los equipos CNC es la capacidad de hacer funcionar las máquinas con poca atención o sin luz. Los alimentadores de barras de cargador también permiten que los equipos CNC logren una mayor utilización del husillo y requieran una mano de obra muy reducida para mantener las máquinas abastecidas de material. Algunos talleres llenan el cargador del alimentador de barras y hacen funcionar la máquina hasta que se agota. Algunos ejecutan su lote actual fuera del turno, luego comienzan un nuevo trabajo en el primer turno. Otros pueden reducir los requisitos de personal para el segundo o tercer turno porque las máquinas funcionan sin mucha atención. Esto les permite realizar configuraciones en el primer o segundo turno y ejecutar trabajos durante todo el día.

Northland Screw Products, St. Francis, Minnesota, ha trasladado muchos trabajos de husillos múltiples accionados por leva a la plataforma LNTS. El maquinista sénior Alex Martinson ha liderado estos esfuerzos, procesando piezas en tamaños de lote económicos con una interfaz humana mínima.

Otra consideración más es la limpieza y la seguridad. Las automáticas CNC están completamente cerradas, generalmente con enclavamientos de seguridad en las puertas del gabinete. Esto reduce la posibilidad de resbalones y caídas al mantener el aceite y el refrigerante en la máquina y fuera del piso. A menudo se conectan fácilmente a los sistemas de evacuación de neblina, lo que mejora la calidad del aire para los trabajadores. Los enclavamientos efectivos entre la puerta y el PLC en el CNC aseguran que los empleados estén libres y alejados del área de corte mientras la máquina está funcionando, lo que reduce las oportunidades de lesiones por el funcionamiento del equipo.

Las automáticas de leva heredadas tienen puertas corredizas pesadas (o no tienen puertas), no tienen enclavamientos de seguridad y, a menudo, una multitud de espacios en la protección a través de los cuales los fluidos e incluso las virutas pueden salir de la máquina y crear condiciones resbaladizas y peligrosas en el taller. La gran cantidad de posibles puntos de pellizco en las levas automáticas más antiguas también son difíciles de proteger, y la fabricación de gabinetes completamente metálicos para proteger a los trabajadores, reducir los niveles de sonido durante la operación y contener fluidos tiene la desventaja de que hacen que las configuraciones de las máquinas sean más difíciles y más largas de completar. .

Experiencias de compras

Varios talleres han hecho la transición de máquinas accionadas por levas a equipos Lico CNC de un solo husillo por las razones mencionadas anteriormente. Por ejemplo, Vanamatic de Delphos, Ohio, comenzó a utilizar máquinas Lico en 2008. Han añadido varias a lo largo de los años y ahora utilizan nueve máquinas modelo LNTS. Han aumentado las tasas de producción y mejorado la calidad de las piezas al mover algunas familias de piezas aeroespaciales de máquinas de ocho husillos y máquinas de segunda operación al mecanizado completo en los modelos LNTS. Según Jared Wiltsie, un ingeniero de Vanamatic, el taller corta una gran cantidad de material inoxidable difícil y, mientras que un operador necesitaba atender continuamente una máquina de 8 husillos, un operador ahora puede atender tres o más máquinas LNTS que producen piezas completas.

Air-Way Manufacturing en Olivet, Michigan, es un fabricante y distribuidor de accesorios hidráulicos para uso de OEM. La empresa utiliza actualmente cuatro máquinas Lico LNDD en dos plantas diferentes. Según Troy Newman, director de tecnología de fabricación, utiliza estas máquinas para descargar piezas de tiradas cortas a medias de husillos múltiples accionados por leva, lo que permite que las máquinas CNC ejecuten parte del trabajo fuera del turno.

De manera similar, Quality Switch en Newton Falls, Ohio, compró piezas mecanizadas con tornillos de proveedores externos mientras producía algunas piezas de mayor diámetro en tornos CNC multifunción. Jeremy Sewell, vicepresidente, dice que la empresa ha ahorrado dinero al ejecutar internamente las piezas más pequeñas en sus máquinas LNDD. Además, la empresa mecaniza esas piezas para sus propios productos, por lo que ahora también tiene un mejor control en términos de programación de fabricación.

Las fotos a lo largo de esta historia destacan otros ejemplos. Algunos talleres se adelantaron a la curva de adopción, mientras que otros abandonaron las máquinas de leva debido a la necesidad. Los recursos de mano de obra reducidos, las tolerancias y los acabados más estrictos, los tiempos de configuración más cortos y un entorno de trabajo más seguro son poderosos motivadores para pasar al torneado de producción CNC. Los talleres también han descubierto que las máquinas de tornillo CNC modernas contribuyen en gran medida a su éxito financiero.