El tiempo de programación ahorra costos de configuración y herramientas

En Jaktool LLC (Cranbury, NJ), un equipo de jóvenes ingenieros inquisitivos está invirtiendo el tiempo para explorar todo el potencial de su software y máquinas de fabricación para asumir los trabajos complejos que nadie más quiere. Usando el software de programación Mastercam CAD/CAM de CNC Software Inc. (Tolland, CT), Jaktool puede ahorrar tiempos de configuración y costos de herramientas, y reducir los tiempos de ciclo, al tiempo que brinda un servicio al cliente excepcional a una diversa sección transversal de industrias.

Una empresa de tecnología de prototipos de alta precisión, Jaktool se especializa en servicios analíticos, desarrollo de procesos de fabricación y fabricación de prototipos para los mercados de defensa, médico, de laboratorio e industrial, y trabaja con casi todos los tipos de materiales, desde plásticos hasta aleaciones con alto contenido de níquel, titanio y acero inoxidable. Alrededor del 50 % de su trabajo es para las fuerzas armadas:sistemas de prototipos de armas de apoyo y componentes de hardware balístico para aplicaciones aéreas, de superficie y subterráneas.

Las piezas pueden ser remaches tan pequeños como de 0,040″ (1 mm) para una aplicación aeroespacial o tan grandes como de 18″ (457 mm) de diámetro para aplicaciones subterráneas. Los volúmenes de prototipos van de una a 5000 piezas, con un promedio de 50 piezas. En el taller de máquinas, entre el 65% y el 70% de su trabajo es el torneado; el resto es la molienda. El trabajo se realiza en tornos CNC de dos ejes, tornos de doble husillo de cinco ejes y fresadoras de tres a cinco ejes.

Cada uno de los 10 ingenieros mecánicos y eléctricos de Jaktool es capaz de llevar las piezas desde la impresión hasta el producto final, según Ryan Hollywood, gerente de ingeniería de fabricación, "Este no es un taller de trabajo típico donde tenemos dos programadores y entregamos el resto a los operadores de máquinas. Todos los muchachos que están haciendo las partes son los mismos que programan las partes. Cada persona tiene la propiedad de una pieza y la sigue a través de todos los procesos de fabricación:torneado, rectificado, roscado y todo lo demás hasta que la pieza está terminada. Debido a que cada persona tiene muchas funciones, incluida la operación simultánea de dos máquinas, necesitamos mover el producto a través del taller de manera rápida y eficiente para que todos puedan realizar su trabajo”, dijo Hollywood.

CNC Software, a través de su red de revendedores, ha sido un recurso valioso para capacitar a los empleados de Jaktool que son en gran medida autodidactas a través de la experiencia, los manuales de Mastercam y los foros a los que asisten. La tienda fue un sitio beta para Mastercam 2017 donde, a través de prueba y error, los empleados pudieron descubrir sus nuevas y poderosas funciones de programación. La primera vez que se implementó una nueva función, por ejemplo, se tardó aproximadamente una vez y media más de lo que normalmente se tarda en programar una pieza. Sin embargo, en el segundo intento, el equipo redujo aproximadamente un 25 % del tiempo del ciclo, y luego redujo un 25 % el tiempo de configuración.

Jaktool mantiene un programa de pasantías sólido y gratificante. En función de sus puntos fuertes, intereses y voluntad de dedicar tiempo, se alienta a los pasantes a ir más allá de presionar botones y terminar tareas. Si bien ambos juegan un papel importante en el aprendizaje y la apreciación de los procesos de fabricación, el verdadero valor de un pasante como futuro ingeniero se descubre cuando se convierte en un solucionador de problemas. Kevin Zheng, quien es pasante y estudiante de ingeniería eléctrica, es típico. Continuamente explora diferentes formas de programar las trayectorias para llevar las máquinas a su máxima capacidad. Y no duele que realmente le guste hacer papas fritas.

Cuando está en el taller, Zheng se dedica a tiempo completo a las operaciones de fresado. Prefiere proyectos que no sean repetitivos y que lo desafíen a investigar las muchas funciones de Mastercam. Cuando el estudiante de último año de la universidad comenzó su pasantía, Jaktool estaba haciendo trabajos de cuatro ejes que eran ideales para la superficie. Cuando Hollywood soltó a Zheng en el software, aprendieron más funciones, lo que les permitió realizar trabajos más complicados utilizando las máquinas de cuatro ejes.

Anteriormente, el posicionamiento de cuatro ejes se programaba a mano. Un proyecto inicial involucró un diseño de pieza con características que estaban en un patrón radial que requería mecanizado en cuatro ejes. Con la función Transformar de Mastercam, Zheng pudo tomar trayectorias existentes y traducirlas, rotarlas o reflejarlas para mecanizar múltiples partes (u agujeros) que eran exactamente iguales. “Podríamos poner esta parte en un tornillo de banco con cuatro o cinco operaciones diferentes, pero queríamos ver cómo podíamos hacerlo en una sola operación en el cuarto eje. Lo hicimos creando planos para cortar desde cada ángulo. Se dedica más tiempo a programar la pieza, pero el resultado final es una pieza más precisa porque no se repara varias veces”, dijo Zheng.

Según Hollywood, Mastercam 2017 facilita la transición de su software de diseño Solidworks a Mastercam cuando la pieza debe programarse desde el sólido. Además, cuando una pieza se diseña en Solidworks y la pieza necesita compensación durante la fabricación, la pieza se vuelve a dibujar en Mastercam.

“Esta capacidad es especialmente útil cuando se realizan trabajos para el Ejército de los EE. UU. debido al formato en el que recibimos las órdenes”, dijo Hollywood. “Cuando creamos una estructura alámbrica a partir de su IGES o su sólido, a veces necesitamos volver a dibujarlo para optimizar las trayectorias. Para torneado y fresado, redibujamos muchas partes con la excepción de partes muy complicadas. En ese caso, se importa un IGES al software CAD/CAM y las coordenadas se restablecen en los planos correctos para que el XYZ los ejes están en la ubicación correcta.”

A la tecnología de movimiento dinámico de Mastercam se le atribuye el papel principal en la capacidad de Jaktool para reducir el tiempo de fabricación. “Cuando se trata de fresado, cada programa que escribo tiene algo de movimiento dinámico porque descubrí que es mucho más fácil eliminar material”, dijo Zheng. Elige el material, luego una estructura alámbrica, una herramienta y un paso a paso, y lo programa en la trayectoria de alta velocidad, a menudo creando geometrías complejas y operaciones de desbaste al mismo tiempo. Dynamic Motion elimina el material rápidamente gracias a los algoritmos patentados del software que detectan de manera inteligente los cambios en el material, lo que permite que la herramienta permanezca en contacto constante con el material con poco o ningún paso. Debido a que la herramienta está constantemente comprometida con el material, también hay menos roturas de herramientas.

“Aprendí a hacer cosas sin Dynamic y luego, cuando comenzamos a usar la tecnología, redujo los tiempos de ciclo a la mitad cuando se trataba de repeticiones de desbaste. Prolongó la vida útil de la herramienta entre un 20% y un 30%”, dijo Hollywood. Debido a que Jaktool no hace los mismos trabajos todos los días, las altas velocidades posibles con Dynamic Motion brindan al equipo los medios para llevar las máquinas a su máximo potencial mientras optimizan todo el proceso de fabricación. Por ejemplo, el equipo tenía un trabajo repetido que requería 910 piezas. Sabían que tardaron entre 12 y 13 minutos en correr. Recientemente, programaron la pieza usando una máquina de doble husillo, programándola con un husillo izquierdo y un husillo derecho en Mastercam y luego completando la transferencia. El tiempo de ciclo se redujo en un 20%. "A la larga, los minutos suman días, por lo que nos dimos cuenta de un ahorro de tiempo de una semana y media", dijo Hollywood.

Uno de los trabajos más difíciles que aceptó Jaktool fue para una pequeña forma tubular con 120 bolsillos radiales con una pared delgada. Todos los bolsillos necesarios para cortar el eje, poniendo la operación de fresado en aproximadamente una hora por pieza. Según Hollywood, nadie más tocaría el trabajo. El equipo joven y experimentado citó entre 50 y 60 minutos para completar, debido a su imprevisibilidad. Aproximadamente una semana antes, Zheng aprendió a usar la función Transformar/Rotar del software, lo que le permitió programar siete u ocho bolsillos por fila y aproximadamente de 24 a 36 posiciones angulares, en lugar de 120 bolsillos individuales manualmente.

“Solo tuve que programarlo una vez y establecer que se repita para ir en una fila, y otra repetición para recorrer toda la parte”, dijo Zheng. “Reduje nuestro tiempo de ciclo a 15 minutos y no rompí ni una sola herramienta durante toda la ejecución”. Se utilizaron aproximadamente 90 kg (200 lb) de material, según Hollywood. El tiempo de configuración fue de tres a cuatro veces mayor que el de la programación de sólidos, pero al utilizar todas las funciones de transformación/rotación, Jaktool pudo reducir el tiempo del ciclo al 25 % del presupuesto original.

Las estrictas tolerancias exigidas en las especificaciones militares plantean un desafío particular en las operaciones de torneado. Muchos trabajos tienen una tolerancia de más o menos una milésima de pulgada, en piezas que pueden medir de 10 a 12″ (254–305 mm) de diámetro. Los requisitos de acabado también son estrictos. “Hay mucha ciencia detrás de las partes que estamos haciendo. Estas no son solo piezas estándar con más o menos cinco milésimas. Somos capaces de asumir muchos desafíos con diferentes piezas y, como equipo, nos hemos agrupado, resuelto, resuelto problemas y fabricado estas piezas que otros talleres evitarían”, dijo Hollywood. “El software nos ayuda a hacer eso”.

Para obtener más información acerca de Mastercam/CNC Software Inc., visite www.mastercam.com o llame al 860-875-5006.