Cómo reducir las fallas de herramientas con la detección de rotura de herramientas CNC

La rotura de herramientas siempre ha sido un desafío para las operaciones de mecanizado. Estas roturas pueden ocurrir durante ciclos regulares de maquinado debido al desgaste de la herramienta que eventualmente resulta en una falla. También pueden ocurrir debido a configuraciones incorrectas, errores humanos, mal funcionamiento del equipo o por una variedad de otras razones.

Cuando las herramientas se rompen, los costos se acumulan. El tiempo de inactividad significa menos piezas de primera calidad y posibles entregas perdidas. También aumenta los costos de mano de obra y materiales de la chatarra y la mano de obra adicional para piezas reelaborables.

Sin embargo, en los últimos años se ha visto un crecimiento en los sistemas de monitoreo de herramientas precisos y confiables que funcionan junto con el monitoreo de producción para prolongar la vida útil de las herramientas o predecir su falla.

Este artículo definirá la rotura de la herramienta, analizará las tecnologías comunes de detección de rotura de la herramienta y abordará las formas de evitar una rotura costosa.

¿Qué es la detección de rotura de herramientas CNC?

Existe una amplia variedad de herramientas utilizadas en el mecanizado CNC. La detección de rotura de herramienta consiste en tecnologías de sistemas de control en las que la rotura de una herramienta señala al operador la rotura.

Cuando ocurren estas alarmas, el ciclo de mecanizado puede detenerse, lo que permite a los operadores reemplazar la herramienta y evitar daños a la máquina. Según el tipo de rotura, la detección de herramientas puede ayudar a recuperar una pieza antes de que se convierta en desecho.

Tipos de tecnologías de rotura de herramientas

La detección de rotura de herramientas ofrece muchos beneficios, entre ellos:

• Mejor precisión
• Reducción de desechos y reelaboración
• Costos más bajos
• Mayor eficiencia
• Manejo reducido del operador

Hay varias tecnologías activas utilizadas en el mecanizado CNC que permiten a los fabricantes obtener estos beneficios. El tipo de sistema utilizado para la detección de rotura de herramientas puede consistir en una o más de las siguientes tecnologías.

A menudo están vinculados a sistemas de monitoreo de producción e, idealmente, plataformas IIoT que pueden analizar datos de herramientas en la nube para predecir mejor las roturas en el futuro. Una innovación en el área de las tecnologías sin contacto es el uso de datos de alta frecuencia que ayudan a diagnosticar, predecir y evitar fallas. Esta tecnología no tiene sensores y utiliza datos instantáneos en tiempo real extraídos a una velocidad extremadamente alta para crear modelos precisos de detección de fallas de herramientas.

Tecnologías cableadas

Los sistemas de detección de rotura por cable son sencillos. El hardware utilizado para detectar roturas está conectado físicamente a los componentes clave de la máquina donde pueden producirse roturas. Por lo general, son menos costosos que otras tecnologías porque los dispositivos de comunicación no necesitan estar integrados en el hardware.

Los sistemas cableados son una buena opción para la detección de rotura de herramienta en equipos donde el movimiento necesario para trabajar la pieza es directo. Sin embargo, la calidad del análisis, la velocidad de alarma y la velocidad de respuesta cuando se producen interrupciones marcarán la diferencia. Los sistemas cableados son tan buenos como la velocidad de la respuesta, la calidad del análisis y la información proporcionada.

Una ventaja de la tecnología cableada es que se puede vincular directamente a una solución de monitoreo de herramientas de toda la fábrica. Esto mejora enormemente la calidad del análisis de la rotura de la herramienta, lo que permite implementar estrategias predictivas y prescriptivas para mejorar la vida útil de la herramienta y reducir la rotura.

Tecnologías inalámbricas

Las tecnologías inalámbricas son tan precisas como las tecnologías cableadas. Una consideración es el alcance del hardware inalámbrico al controlador o el punto de acceso a la plataforma que monitorea la producción y envía alertas. La mayoría de las tiendas están organizadas donde el rango no es un problema.

En la detección inalámbrica de roturas, los sistemas suelen ser Bluetooth o basados ​​en RF tradicional. A medida que avanza la tecnología inalámbrica, el cambio a dispositivos habilitados para Bluetooth, especialmente Bluetooth de bajo consumo, está comenzando a reemplazar a RF. Las tecnologías inalámbricas pueden comunicarse directamente con las soluciones de software de monitoreo de herramientas. Esto automatiza el control del desgaste y la rotura de la herramienta e identifica no solo cuándo se rompen las herramientas, sino también cuándo se acercan al punto de falla.

Tecnologías de contacto

Las tecnologías de detección de contacto utilizan una sonda, una almohadilla u otra pieza final para determinar si una herramienta está rota. Las sondas pueden ser fijas o móviles, según el tipo de máquina. Las herramientas contactarán las sondas para determinar si la herramienta está rota. La detección de rotura de contacto se puede utilizar con sistemas cableados e inalámbricos.

Al igual que las tecnologías cableadas, las tecnologías de contacto son una forma física de detectar roturas de herramientas. Pero estos dispositivos de contacto se pueden cargar en el software de monitoreo de herramientas tanto en sistemas cableados como inalámbricos para hacer que la detección de roturas de herramientas sea en tiempo real. Esto significa que la detención del equipo tras la detección inmediata se puede automatizar para evitar daños a la máquina y ahorrar material del contenedor de chatarra.

Tecnologías sin contacto

La tecnología de detección de rotura sin contacto más común es un láser. Los láseres son ideales para detectar roturas de herramientas de rotación a alta velocidad. También son muy útiles en herramientas que requieren un control térmico que puede deformar o romper la herramienta bajo un exceso de calor. Los láseres solo pueden medir en dos dimensiones. Para tres dimensiones, se combinan con tecnología de contacto para capturar datos de tercera dimensión.

Otra tecnología de detección de roturas sin contacto es el uso de cámaras. Las cámaras son mejores para herramientas pequeñas en comparación con los láseres. El haz suele ser más ancho que la herramienta en herramientas pequeñas, y las cámaras pueden detectar roturas con imágenes de alta resolución del fresado de herramientas pequeñas.

Mantenga las pausas de la herramienta al mínimo

Las roturas de herramientas se pueden minimizar mediante las mejores prácticas y la atención a los detalles. Esto ayuda a minimizar el costo de las herramientas y la operación de producción en general. Las mejores prácticas incluyen:

• Mantenga un estricto control de la cantidad promedio de ensamblajes de herramientas y documentos manejados, para que estén configurados correctamente para cada ejecución.
• Auditoría los tiempos de configuración para buscar las causas raíz de las ejecuciones problemáticas que se pueden reducir con ajustes de configuración.
• Incluir la calidad de las herramientas en los esfuerzos de mejora. El material adecuado para las herramientas dependerá del tipo de trabajos que se realicen en el taller; el material de la herramienta de corte de menor calidad puede aumentar los costos.
• Usar software de monitoreo de producción. Los sistemas avanzados como el que ofrece MachineMetrics le permiten profundizar en la causa de la rotura para desarrollar estrategias predictivas mejoradas para mitigar la rotura.

Errores comunes en la rotura de herramientas de corte

Los errores pueden conducir a la rotura de la herramienta. Estos son ejemplos de errores comunes que conducen a la rotura de la herramienta.

1. Portaherramientas o conjunto de herramientas incorrecto:elegir la combinación correcta de herramientas es fundamental. Esta combinación incluye el portaherramientas, la longitud de la herramienta y el perfil de la herramienta adecuados.
2. Herramienta incorrecta:elegir la herramienta correcta para el material puede ser la diferencia entre una herramienta rota y una pieza correcta. Muchas veces, las herramientas no coinciden con el material utilizado.
3. Velocidad incorrecta:en la carretera, la velocidad mata. Pero en CNC, el error suele ser una velocidad demasiado baja para el corte.
4. Ruta de herramienta incorrecta:este error de programación básico no tiene en cuenta las características complejas dentro de una trayectoria de herramienta.

BC Machining recurre a MachineMetrics para el control predictivo de herramientas

Cuando BC Machining buscó ayuda para abordar las continuas roturas de herramientas y las altas tasas de desecho, contrataron a MachineMetrics para encontrar una solución. BC Machining atiende a las industrias médica, de defensa, de transporte y de herramientas eléctricas donde la precisión es crítica.

BC Machining había estado experimentando roturas excesivas de herramientas en sus máquinas CNC suizas, creando chatarra tanto en el punto de rotura como cerca del final de la vida útil de la herramienta cuando las piezas pueden salirse de las especificaciones.

Usando la solución MachineMetrics de capturar datos de alta frecuencia y analizarlos a través de algoritmos avanzados, BC pudo identificar roturas de herramientas para evitar piezas de desecho.

La disminución de las piezas perdidas, la clasificación y la incertidumbre se tradujeron en una detección de fallas cercana al 100 % y un ahorro anual de $72 000 por máquina.

Lea el estudio de caso completo con BC Machining.

MachineMetrics ofrece un sistema de monitoreo para la evaluación de herramientas que recopila datos directamente de la fuente:la propia máquina CNC. A través de algoritmos personalizados diseñados para monitorear el uso de torsión, las entradas se pueden ingresar en el sistema como eventos de series de tiempo o modelos de aprendizaje automático para predecir fallas de herramientas con precisión.

El adaptador de datos de alta frecuencia de MachineMetrics puede detectar los problemas y analizar los datos en el perímetro para automatizar las soluciones y alertar al personal sobre los problemas antes de que ocurra la falla, lo que evita costosos desperdicios y tiempo de inactividad. Con diagnósticos avanzados de la máquina, las herramientas se optimizan y se incorporan a un sistema de mantenimiento predictivo agresivo y completamente automatizado. Para ver cómo se puede implementar MachineMetrics para ayudarlo a controlar las necesidades de salud de su herramienta, reserve una demostración con nuestro equipo hoy.