Los alimentadores de barras evolucionan hacia la interconectividad

La necesidad de reducir el costo por pieza, mejorar la productividad, administrar la calidad del producto y obtener una ventaja competitiva impulsa a los fabricantes a examinar todos los aspectos de sus procesos de producción. Para aquellos que utilizan máquinas de torneado para fabricar piezas a partir de barras, el empleo de alimentadores de barras modernos puede tener un gran impacto en el logro de estos objetivos, especialmente ahora que los alimentadores de barras han entrado en la era del Internet industrial de las cosas (IIoT).

Durante muchos años, cargar barras de material era una práctica puramente manual que ralentizaba la producción y hacía poco para mantener la calidad del producto. También existía un peligro significativo de lesiones para los operadores de máquinas que podían ser golpeados por barras de material expuestas que giraban a altas velocidades. De hecho, los primeros cargadores de barras eran simplemente dispositivos de sujeción o guía que limitaban las velocidades del husillo, producían vibraciones significativas y, a menudo, dañaban las piezas de trabajo y las máquinas herramienta.

En los años posteriores, los alimentadores de barras evolucionaron de dispositivos principalmente mecánicos a sistemas sofisticados que incorporan servomotores, codificadores absolutos y una variedad de componentes automáticos autoajustables. Estos avances, a veces grandes avances, a veces incrementales, han mejorado constantemente la velocidad de carga de barras, el soporte, la seguridad y la confiabilidad. Para proporcionar las mejores soluciones para una variedad de aplicaciones, los alimentadores automáticos de barras ahora están disponibles en versiones que se adaptan a barras de 12 pies, 6 pies y de longitud de husillo y funcionan con máquinas de torneado de cabezal fijo y deslizante (tipo suizo).

La conexión Ethernet

Uno de los avances más dramáticos en la tecnología de alimentación de barras ha sido la incorporación de conectividad Ethernet para permitir que el alimentador de barras se comunique bilateralmente con el controlador de la máquina CNC. Este intercambio de datos brinda a los fabricantes una serie de beneficios, incluida la reducción del desperdicio de material y la posibilidad de cambios automáticos sobre la marcha de los programas de piezas.

Permitir que las máquinas herramienta se interconecten con otros equipos de fábrica ha sido un tema candente en la fabricación durante los últimos años. En algunos casos, las incursiones en la interconectividad han tenido una aplicación práctica limitada. Sin embargo, el sistema de comunicaciones Ethernet e-Connect, desarrollado por el fabricante de alimentadores de barras LNS para la interconectividad entre el alimentador de barras y la máquina herramienta, está diseñado para proporcionar soluciones IIoT del mundo real para fabricantes de cualquier tamaño, desde producción de alto volumen hasta lotes pequeños. carreras de partes mixtas.

Reducción de costos de materiales y mano de obra

Para muchos talleres, el costo de todas las barras de material, especialmente materiales como titanio y aleaciones exóticas, hace que la reducción de desechos sea una consideración importante. Tirar un remanente de estos costosos materiales es como tirar billetes de dólar a la chatarra. Con e-Connect, el uso de material se monitorea continuamente y se comunica al control de la máquina CNC. Cuando los datos compartidos indican que no queda suficiente material para fabricar la siguiente pieza en una ejecución determinada, el sistema escanea el programa maestro de producción para encontrar otra pieza en la cola que se pueda fabricar a partir del remanente. Cuando se identifica la pieza, la máquina herramienta y el alimentador de barras se ajustan automáticamente para fabricar la pieza o piezas seleccionadas. Una vez que se agota la barra, el alimentador de barras carga la barra siguiente y el sistema repite el proceso hasta que fabrica todas las piezas programadas.

Además de un mejor uso del material, también hay ahorros sustanciales en costos de mano de obra porque el cambio, dentro del rango de diámetro, se realiza sin la intervención del operador. Menos toques por parte del operador de la máquina mejora el rendimiento, reduce la posibilidad de error humano y permite que un operador atienda múltiples estaciones de trabajo. Este nivel de automatización, junto con el control remoto del estado del alimentador de barras, también hace posible la producción sin supervisión, incluso para lotes de piezas mixtas.

Para aumentar aún más la producción sin iluminación, el sistema e-Connect proporciona monitoreo en tiempo real de otros periféricos LNS, incluidos transportadores de virutas, sistemas de alta presión, colectores de aceite/niebla y otros dispositivos para una producción nocturna sin preocupaciones. Los datos de todos estos dispositivos fluyen a través de e-Connect, por lo que no hay necesidad de líneas de datos dedicadas de cada producto.

Un ejemplo de ello

Un ejemplo de un taller CNC que usa este nivel de interconectividad para reducir el costo por pieza mientras cumple con los requisitos de entrega justo a tiempo del cliente es American Punch (Cleveland, Ohio). La empresa fabrica punzones y troqueles de precisión para aplicaciones de gran calibre, como componentes de bastidores de camiones y puentes, así como piezas de calibre más ligero para productos de consumo, como electrodomésticos y piezas de automóviles.

Como los clientes de la empresa requerían lotes más pequeños de 5, 10 o 20 piezas a la vez, en lugar de tiradas de gran volumen, American Punch tuvo que repensar sus procesos de producción. Un enfoque era continuar haciendo tiradas largas y acumular el exceso de inventario para entregas futuras. Aunque la empresa ya almacenaba una cantidad de repuestos de alta rotación para ciertos clientes, agregar existencias de repuestos de menor volumen inmovilizaría capital de trabajo adicional y espacio de piso.

Esta celda de trabajo utiliza el sistema de comunicaciones LNS e-Connect Ethernet, compartiendo datos entre el alimentador automático de barras de longitud de husillo LNS Quick Load Servo 80 S2 y el programa maestro del centro de mecanizado Doosan.

Una solución más atractiva sería agrupar de alguna manera una familia de piezas similares que tengan una variedad de longitudes y ejecutarlas todas al mismo tiempo con una sola configuración. El sistema e-Connect lo hace posible al comunicarse con el programa maestro de producción integrado de la máquina CNC. Una vez que la máquina herramienta completa la ejecución de una pieza, examina el programa de producción, selecciona la siguiente pieza que se producirá y envía estos datos al alimentador de barras. Luego, el alimentador de barras consulta su Biblioteca de piezas interna, en la que se almacenan todos los parámetros para cientos de programas de piezas. Aquí, encuentra los datos para el programa que coincide con el elegido por el programa maestro de la máquina CNC y se ajusta automáticamente para la nueva ejecución de la pieza.

En esta instalación, el sistema e-Connect reside en el alimentador de barras LNS Quick Load Servo 80 S2 de longitud de eje, completamente eléctrico, servocontrolado y completamente automático que carga barras de 14 a 63 pulgadas (sin exceder la longitud del eje ) con diámetros que van desde ¼ de pulgada hasta 3 1/8 de pulgada. El operador de la máquina carga el alimentador de barras con una barra de acero para herramientas de 1 ½ pulgadas y ejecuta un programa macro que permite que el control de la máquina CNC y el alimentador de barras cambien de una familia de piezas a otra sobre la marcha.

Una configuración típica incluiría cargar la barra de material de diámetro adecuado para hacer varias cantidades de piezas de diferentes longitudes. Por ejemplo, usando barras de 1 1/2 pulgada de diámetro para producir 50 partes de 2,500 pulgadas de largo, 10 partes de 3,025 pulgadas de largo, 75 partes de 3,500 pulgadas de largo, y así sucesivamente. Las partes también pueden variar en forma. Anteriormente, el operador de la máquina cargaba las barras y se paraba junto a la máquina mientras fabricaba un pequeño lote de piezas. Luego reinició la máquina CNC y el alimentador de barras para hacer la pieza del siguiente tamaño. Ahora, el operador simplemente configura la ejecución, carga la barra de material y pone en marcha las máquinas. Como la celda de trabajo produce todo el ciclo de piezas mixtas sin supervisión, el operador tiene la libertad de ocuparse de otras celdas de trabajo y realizar tareas adicionales.

La empresa cuenta actualmente con cuatro celdas de trabajo que utilizan el sistema LNS e-Connect y alimentadores de barras para procesar más de 300 000 piezas cada mes. La celda de trabajo más nueva consta de un alimentador de barras LNS Quick Load Servo 80 S2 que carga material en barra en un centro de torneado con capacidades de fresado, taladrado y roscado. Además de interactuar con el alimentador de barras LNS, la máquina CNC también se comunica con un sistema de alta presión programable ChipBlaster para aplicar la cantidad precisa de refrigerante para cada operación de mecanizado.

Según el ingeniero de producción de la empresa, “Estas celdas de trabajo han logrado una mejora significativa en nuestro costo por pieza a través de la operación desatendida y al agregar un turno nocturno sin mano de obra. Igualmente importante ha sido la mejora en nuestra capacidad para satisfacer las demandas de entrega de nuestros clientes. Sin el sistema e-Connect, luchábamos constantemente para estar al tanto de los pedidos. Ahora, no solo solucionamos el problema del tiempo de entrega, sino que ampliamos nuestra capacidad para asumir trabajo adicional”.

Soluciones personalizadas

Un componente clave en el sistema e-Connect para alimentadores de barras es la función de biblioteca de piezas que contiene cientos de programas de piezas y es más que adecuada para la mayoría de los usuarios. Sin embargo, en algunos casos, e-Connect se puede personalizar fácilmente para aplicaciones inusuales. Por ejemplo, en una situación, un taller de CNC ejecuta miles de una familia de piezas que tienen el mismo diámetro y forma, pero varían en longitud de 2,5 pulgadas a 49 pulgadas en incrementos de 0,5 pulgadas.

La pantalla LNS e-Connect muestra el estado actual de todos los datos que se intercambian entre el alimentador de barras LNS y la máquina herramienta CNC. Los datos se actualizan continuamente para todos los periféricos LNS conectados.

Por lo general, estos programas se cargarían en la biblioteca de piezas, que ajustará automáticamente todos los parámetros del alimentador de barras para cumplir con el programa de la máquina herramienta que se ejecutará. En esta situación, debido a que la única variable es la longitud de cada parte, e-Connect simplemente transmite solo los datos de longitud apropiados directamente al alimentador de barras cuando se cambia de un programa de partes a otro. Dado que todos los demás parámetros son iguales, la eliminación de la necesidad de acceder a los datos completos del programa de piezas agiliza aún más el proceso de cambio. Multiplicar este ahorro de tiempo por miles de piezas tiene un impacto significativo en la productividad.

Hoy y mañana

Agregar este nivel de interconectividad a los muchos otros beneficios de los alimentadores de barras puede marcar una diferencia sustancial para las instalaciones de producción de piezas torneadas de cualquier tamaño. Permite tiradas cortas más rentables y una producción de alto volumen sin problemas. En el futuro, la interconectividad de este tipo junto con la Inteligencia Artificial (IA) puede abrir aún más oportunidades para reducir los costos de tiempo, materiales y mano de obra.

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