Los EDM dan un gran paso hacia la erosión desatendida

La automatización de los procesos de electroerosión requiere más que una buena maquinaria

En su mayor parte, EDMing es un proceso desatendido, o al menos ligeramente atendido. A diferencia de los tornos CNC y los centros de mecanizado, donde un cortador roto durante la noche puede convertirse en una mañana realmente mala, hundir una cavidad de molde o cortar un troquel de moldura requiere poco trabajo de niñera:¿por qué no dejar que la máquina funcione por sí misma? propia después de que todos se hayan ido a casa por el día? Si el cable se rompe, el EDM simplemente enhebrará uno nuevo. Si el 'trode se corta, el control hará todo lo posible para recuperarse o simplemente apagará todo hasta que su maestro humano venga al rescate. No es gran cosa.

Sin embargo, hacer que EDM realmente se apague requiere mucho más que enhebradores automáticos y circuitos inteligentes. Significa invertir en robots que no solo cargan electrodos en la platina, sino que también los transfieren hacia y desde un centro de mecanizado cercano para su procesamiento. Significa máquinas de electroerosión por hilo con eliminación automática de residuos y capacidades de cambio de hilo. Significa monitoreo remoto, sistemas de medición en proceso y paletización de piezas. Sobre todo, significa una excelente organización y un compromiso con la mejora continua. Es una gran inversión tanto en tiempo como en dinero, pero para cualquiera que esté dispuesto a abordarla, no hay ninguna razón por la que los costosos activos de EDM no puedan mantenerse funcionando las 24 horas.

Consigue un agarre

Uno de los pasos más fáciles en cualquier viaje de automatización es colocar un robot frente a un EDM de penetración, donde puede realizar una tarea que a primera vista puede parecer extraña para muchos maquinistas. “Muchos clientes con robots los están utilizando como cambiadores de herramientas gigantes”, dijo Mike Bystrek, gerente nacional de productos de electroerosión por hilo en MC Machinery Systems Inc. (Elk Grove Village, IL). “Un fabricante de moldes podría necesitar varias docenas de electrodos para una cavidad grande, y un taller de producción podría tener cien o más electrodos funcionando en varios trabajos, por lo que es común usar un robot para esto en lugar de un carrusel o un cambiador de herramientas estilo bastidor”.

Un robot puede dar servicio a múltiples máquinas, tomando electrodos de un EDM a un molino de grafito o centro de mecanizado. Puede llevar electrodos a una máquina de medición por coordenadas (CMM) para su calificación antes de la configuración, llevar piezas de trabajo terminadas a esa CMM, esperar hasta que se hayan medido y colocarlas en el estante o llevarlas de vuelta al hundidor para un mecanizado adicional. si necesario. También se puede utilizar para cambiar bases de moldes o insertos, siempre que se ajusten a la capacidad de carga del robot.

“Esta última parte realmente depende del tamaño de la pieza de trabajo”, dijo Pat Crownhart, gerente de productos de MC Machinery National Sinker. “Cuanto más grande es la pieza de trabajo, más grande y más caro es el robot, pero como regla general, cualquier cosa que quepa en un palet cuadrado de 12″ (304,8 mm) probablemente sea un juego justo para la automatización”.

Ambos estuvieron de acuerdo en que el uso de la robótica está en aumento con la electroerosión por penetración, pero Crownhart ofreció varias razones por las que es mucho menos común en las máquinas de alambre, siendo la principal la gestión de slug. "Con el trabajo tradicional de punzonado y troquelado, o en piezas aeroespaciales en las que se elimina una gran cantidad de material, por lo general no se presta a la automatización".

Construyendo una mejor tienda

Cualquiera que sea el tipo o la marca de EDM, aquellos que han automatizado sus equipos claramente obtienen grandes beneficios. Los plazos de entrega son más cortos. La calidad de la pieza mejora. Y a pesar de lo que inicialmente podría parecer una inversión masiva, los costos operativos se reducen y los márgenes de beneficio aumentan (a menudo sustancialmente) cuando la automatización se implementa correctamente.

Pero no tan rápido. Según John Bradford, gerente de automatización y llave en mano de VMC/EDM en Makino Inc. (Mason, Ohio), los propietarios y operadores de EDM deben estabilizar y luego optimizar sus procesos metalúrgicos antes de emprender cualquier proyecto de automatización. Hacerlo no solo allana el camino para el siguiente paso, sino que también hace que el taller sea más capaz.

“Con frecuencia nos contactan clientes entusiasmados con el zumbido”, dijo. “Quieren saber cómo pueden emplear la automatización, pero no entienden que primero debe tener un proceso consistente y confiable; automatizar uno ineficiente no lo hará más eficiente”.

Brian Pfluger, gerente de línea de productos EDM de Makino, dijo que lograr procesos confiables comienza con tener una máquina confiable y de alta calidad. “Sin la plataforma de máquina adecuada, una que sea proporcional a la calidad deseada de la pieza, intentar operar en un entorno sin luz no funcionará. La masa de la máquina, los sistemas de retroalimentación de posicionamiento, la estabilidad térmica, todos son componentes clave de la base necesaria para construir un entorno automatizado”.

La triste verdad

Ya sea que estén hundiendo cavidades, torneando ejes o fresando cavidades, la verdad incómoda sobre nuestra industria es la siguiente:la utilización en máquinas herramienta independientes normalmente no supera el 40 %, y la electroerosión por electroerosión no es una excepción. Es cierto que los talleres con tiempos de ciclo que duran todo el día o los que fabrican millones del mismo dispositivo cada año disfrutan de valores superiores a este, pero la tendencia hacia piezas cada vez más complejas en volúmenes de producción más bajos, sin mencionar la escasez perpetua de trabajadores calificados, significa que los talleres deben automatizar o morir.

Pero, ¿qué significa realmente la automatización? Amontonar tantas piezas como sea posible en la mesa y dejar que la máquina funcione sin luz es una definición, aunque este enfoque conduce a un mayor trabajo en curso (WIP), sin importar la posibilidad de desechar un montón de piezas.

En un mundo perfecto, el flujo de una sola pieza es la regla. Los tiempos de configuración son tan largos como los necesarios para cambiar los programas, y la máquina no necesita una persona para ejecutar esa configuración. Los costos de los accesorios son mucho más bajos que en el escenario de sujeción de trabajos de alta densidad que se acaba de describir, el cliente puede obtener piezas mucho más rápido y nunca hay más de una pieza defectuosa, si es que eso ocurre.

Se necesitan herramientas repetibles y de alta precisión para lograr este objetivo, así como un paquete de software capaz de controlar los procesos de mecanizado. Piense en toda la información necesaria para configurar una electroerosión por penetración:la ubicación de la pieza, la forma y el tamaño de cada electrodo, sus patrones de órbita y los requisitos dimensionales y de acabado. Existen requisitos similares para la CMM común en cualquier celda automatizada, la fresadora e incluso el robot. Todo esto ahora debe administrarse automáticamente, y el "paquete digital" resultante debe acompañar a cada pieza a medida que el robot la mueve hacia la máquina.

“La gestión de datos es un aspecto crucial de la automatización”, dijo Bradford. “El objetivo aquí debería ser eliminar por completo a los operadores del entorno físico y trasplantarlos a uno virtual, sentados frente a la pantalla de una computadora donde pueden planificar y programar trabajos, escribir programas e ingresar su conocimiento en un plan de proceso. El resultado es un tiempo de actividad mucho mayor en comparación con estar frente a una máquina herramienta y proporcionarle esta información manualmente”.

Las tiendas están escuchando. De todos los equipos EDM que Makino citó durante el año pasado, los que incluían automatización disfrutaron de una tasa de ganancias casi tres veces superior a la de las máquinas independientes. “Dejando de lado la complejidad, no se puede discutir con las tasas de utilización”, explicó Pfluger. "Mientras que una máquina independiente podría alcanzar un 35 % de tiempo de actividad, la automatización básica lo llevará a alrededor del 60 %, y si agrega un controlador de celda a la mezcla, obtendrá un 80 % o más".

El Factor Personas

Toda esta charla sobre automatización puede poner nerviosos a los operadores de EDM acerca de sus trabajos, pero Bob Ianitelli, presidente y director de operaciones de Belmont Equipment and Technologies Co., (Madison Heights, MI) dijo que hay poco de qué preocuparse. “Los robots no pueden hacerlo todo y, en muchos casos, es más rentable utilizar un operador humano”, dijo. “Por ejemplo, trabajamos con empresas aeroespaciales que realizan dos o tres turnos. Tienen suficientes personas calificadas en el lugar, por lo que es posible que no exista la necesidad inmediata de automatizar. Sin embargo, se debe considerar la automatización siempre que un taller necesite producción adicional pero no pueda encontrar la mano de obra calificada necesaria para el personal del equipo más allá de las horas normales de trabajo”.

Al igual que con las otras fuentes en este artículo, Ianitelli señaló que 2018 ha sido un año excepcional para la automatización, "más que cualquier otro", dijo. Gran parte de esto se debe a la escasez de personal, así como al aumento de la demanda que muchos en la industria están experimentando actualmente. Para resumir, la necesidad de automatización no desaparecerá pronto.

Ianitelli estuvo de acuerdo con las recomendaciones ofrecidas hasta ahora para herramientas de alta precisión, consumibles de primer nivel y equipos confiables, pero señaló una consideración que se puede pasar por alto:la extinción de incendios. “Con las máquinas que usan un dieléctrico de aceite, existe un potencial de incendio”, dijo. “Es posible que esto no sea una preocupación tan grande cuando un operador está presente y tiene acceso a un extintor, pero cualquier operación de apagado de luces que se ejecute bajo el agua debe invertir en un sistema de extinción de incendios de alta calidad. Los clientes deben consultar con su municipio local sobre los códigos y restricciones, ya que estos pueden variar”.

Dependiendo de la complejidad, el costo de estos sistemas puede ser sustancial, pero al igual que con el resto de la inversión en automatización, son fáciles de justificar. “Cada taller es diferente y obviamente hay muchas variables a considerar antes de hacer un gran gasto en herramientas, robots, sistemas de software y todo lo demás”, explicó Ianitelli. “Dicho esto, muchos de nuestros clientes recuperan su inversión en dos años, otros en tan solo seis meses. Todo depende de la aplicación y de lo que intente lograr”.

Suelta el Tanque

Evan Syverson, gerente de marketing de Sodick Inc. (Schaumburg, IL), advierte a los talleres que se eduquen a fondo antes de hacer cualquier inversión en automatización. “EDM ya es un proceso bastante no tripulado; la automatización solo lo lleva al siguiente nivel”, dijo. “Lo principal es evaluar sus requisitos y asegurarse de tener el equipo adecuado para el trabajo. Recientemente visité un taller que estaba convencido de que necesitaban una celda de producción lineal completa. En realidad, todo lo que necesitaban era un robot relativamente simple para mantener su sonda alimentada con electrodos. Podrían haber gastado mucho más de lo necesario”.

Tampoco es un requisito previo que los talleres inviertan en una nueva máquina, siempre que una electroerosionadora más antigua siga siendo mecánicamente sólida, tenga características como un tanque de caída para facilitar el acceso del robot y algunos medios de monitoreo remoto. Luego, por todos los medios llévalo al redil de automatización.

“Puede automatizar todo lo que quiera, pero si no hay nadie allí para decirle que algo salió mal o cuál es el estado, perderá un tiempo valioso de la máquina”, dijo Syverson. “Esta es un área en la que Internet industrial de las cosas (IIoT) está teniendo un gran impacto. Ahora es mucho más fácil administrar equipos de forma remota, programar trabajos y realizar un mejor seguimiento de todo; las tiendas se están volviendo mucho más flexibles, más eficientes y están abriendo muchas puertas para las personas”.

Recto y Estrecho

Syverson reconoció que su cliente no necesitaba una celda de fabricación lineal, pero ese no es el caso para todos los talleres de electroerosión. Fred Holzmacher, gerente regional de Erowa Technology Inc. (Arlington Heights, IL), dijo que hay buenas razones para invertir en un sistema de este tipo.

“Los talleres de moldes más grandes y aquellos que desean automatizar múltiples piezas de equipo encuentran que las celdas lineales son más rentables”, dijo. “Suponiendo que tiene el trabajo para mantener el robot ocupado y los tiempos de ciclo son lo suficientemente largos para que pueda dar servicio a cada máquina, la inversión general se reduce. Puede comenzar poco a poco y agregarlo a medida que crezcan sus necesidades agregando unos pocos pies de pista a un extremo. Es fácil usar el mismo robot en una platina, un cable, un molino de electrodos, cualquier máquina que use la misma plataforma de herramientas. Y las celdas lineales generalmente vienen con un controlador de celda, lo que aumenta en gran medida la flexibilidad de programación y la facilidad de uso”.

Este último punto es especialmente importante para los talleres que luchan por encontrar operadores calificados, que en estos días son prácticamente todos; Debido a que los controladores de celdas están equipados con software sofisticado, el ajuste a las cargas de trabajo cambiantes se vuelve más simple. “Digamos que su cliente acaba de llamar y dijo que su línea no funciona y quiere saber cuándo puede obtener una pieza de repuesto”, explicó. “Con un controlador de celdas, simplemente tomas el siguiente trabajo en la pantalla y lo sueltas donde quieras. El software se encarga del resto”.

Sin un controlador de celda, esta actividad diaria debe ser administrada por un ser humano, alguien que entienda qué trabajos pueden ejecutarse y dónde, vaya a la planta de producción y reprograme el robot. Con un controlador de celda, las colas de producción con docenas o incluso cientos de trabajos diferentes se administran fácilmente y se evitan errores costosos.

“Realmente obtienes más por el dinero con un sistema lineal”, dijo Holzmacher. “Gracias al controlador, obtienes un mayor nivel de inteligencia que un robot estándar. Puede programar trabajos por más tiempo y es más fácil decidir qué máquinas ejecutan qué trabajos y cuándo. Eso no quiere decir que los robots independientes no tengan su lugar, todavía vendemos muchos de ellos, pero los sistemas lineales te llevan al siguiente nivel".

Beber Kool-Aid

Mark Cicchetti ha estado allí y lo ha hecho. Antes de asumir su trabajo como director técnico de la división EDM en Absolute Machine Tools Inc. (Lorain, OH), Cicchetti tenía su propio taller, donde enfrentó muchas de las mismas dificultades que sus clientes actuales. ¿Su consejo? Perfeccione sus procesos tanto como sea posible antes de perseguir la automatización.

“Comenzamos instalando el mismo sistema de sujeción de piezas en todas las máquinas del taller”, dijo. "Puede llevar una pieza o un electrodo desde el cable hasta la platina, desde el molino hasta la amoladora, desde el torno hasta la CMM, y hacerlo sin cambiarlo de posición".

La sujeción de trabajos estandarizada permitió a Cicchetti y su equipo preconfigurar aproximadamente 600 trabajos por mes fuera de línea en una CMM, sin más retoques en la máquina. Les permitió verificar fácilmente que las características de la pieza coincidían con los datos CAD en cualquier paso del proceso de fabricación:no más accesorios de inspección, no más tiempo perdido recogiendo puntos de referencia. Y debido a que ahora sabían dónde estaba todo, todo el tiempo, los procesos podían simularse fuera de línea, los programas resultantes y las compensaciones agrupadas en un paquete ordenado listo para cargar en la máquina herramienta.

El resultado final es el siguiente:la sujeción de piezas estandarizada permitió a Cicchetti aumentar la utilización de EDM de 3500 horas anuales a más de 5000, sin automatización.

“En lugar de que tres personas instalaran dos máquinas cada uno, ahora tenía una persona que configuraba seis máquinas y lo hacía en aproximadamente una quinta parte del tiempo”, dijo. "Hicimos todo eso sin un robot; si hubiéramos tenido uno, los resultados habrían sido aún mejores".

Primero lo primero

La ironía de todo esto es que, ahora que Cicchetti está del otro lado de la valla, se encuentra desafiando a los propietarios y gerentes de las tiendas a repensar sus procesos para mejorar la utilización de la maquinaria y trabajar hacia la automatización. “No es raro que vendamos una máquina y que el cliente regrese por una segunda al año siguiente”, dijo. "Cuando me dicen que solo registraron 3500 horas, sugiero que echar un vistazo a sus procesos de fabricación podría ser una mejor idea".

Como regla general, la utilización promedio cae en la segunda máquina y cae aún más en la tercera, explicó Cicchetti. Pero al adoptar las herramientas correctas desde el principio, todo se simplifica. Impone disciplina en el taller, allanando el camino para la máxima utilización de la máquina. La repetibilidad está asegurada. Y si la automatización tiene sentido, el taller y su gente están listos.

“Puede agregar maquinaria, puede agregar herramientas, pero si no optimiza los procesos y las responsabilidades de todos los involucrados, nunca tendrá éxito”, dijo. “Toda la cultura tiene que cambiar. Sin una visión, un cambio de paradigma, la transición a la fabricación automatizada será mucho más difícil. Pero para aquellos que pueden lograrlo, la automatización es un jonrón”.