Más allá de la carga: Construyendo máquinas de alto rendimiento en un paisaje dominado por camiones

Por qué construir máquinas para velocidad y eficiencia significa hacer las cosas de forma diferente.

Lo he escuchado cientos de veces. En ferias, durante demostraciones, en foros en línea, en redes sociales... Suele ir así:

Persona pregunta: "¿Cuánto pesa esta máquina?"

Respondo: "Esta DATRON pesa (____) miles de libras"

Persona replica: "¿Eso es todo?! Mi (Marca CNC Aquí) pesa el doble!" O algo similar.

Honestamente, no es una pregunta injusta. Uno de los principios predominantes de una máquina CNC precisa es tener mucha masa en el ensamblaje. El razonamiento detrás de esto es bastante simple: cuanto más pesada la máquina, más estable es. Además, la masa adicional sirve para absorber cualquier vibración creada por el fresado. Por eso no es raro ver grandes máquinas CNC con bastidores de hierro fundido, con un peso tan inmenso que es necesario verter una base especial solo para soportar el peso.

También se presta mucha atención al hecho de que las máquinas DATRON son de estilo pórtico/puente, en oposición al estilo "marco C" tan comúnmente usado en Centros de Mecanizado Vertical (VMC). Esto atrae comparaciones con routers CNC, que son típicamente máquinas ligeras y algo endebles construidas para mecanizado básico de madera y materiales blandos. Entonces, ¿cómo puede una máquina similar a un router posiblemente competir? La respuesta es simple: una DATRON está diseñada con un propósito.

¿Confundido? Por favor, permítame explicar. Su VMC típico está diseñado para hacer un poco de todo, desde cortar piezas pequeñas de plástico, hasta fresar aleaciones aeroespaciales como Inconel, hasta mecanizar moldes grandes hechos de acero para herramientas. Aunque esto es genial en términos de capacidad amplia, no es terriblemente eficiente. Una máquina herramienta que puede cortar todo, pequeño o grande, blando o duro, normalmente no va a ser la mejor en nada. Ahí es donde DATRON es diferente: diseñamos máquinas destinadas a hacer Piezas DATRON (para ejemplos de buenas piezas DATRON, visite nuestra página de Aplicaciones de Fresado CNC).

Se trata de tener las herramientas adecuadas para el trabajo. Siempre me gusta hacer analogías para transmitir este punto: Si eres neurocirujano, necesitas un bisturí, no un machete. Un carpintero necesita un martillo de carpintero, no una maza. Si eres piloto de carreras, necesitas un Porsche, no un Peterbilt. Ese último es mi favorito, personalmente. Un camión semirremolque es fantástico para transportar cargas pesadas, pero miserable en curvas cerradas. Si tienes las piezas adecuadas, usar un VMC normal en lugar de una DATRON es como conducir un camión tractor en una pista de carreras: Puedes terminar la carrera, pero no te llevas el oro.

Así que, desglosemos qué hace de DATRON un coche de carreras en el mundo CNC.

Es tan pesada como necesita ser

Primero y ante todo – vale la pena afirmar que una DATRON no es una máquina ligera, solo no es tan pesada como una máquina comparable de su fabricante típico de VMC. Por ejemplo, a pesar de su tamaño pequeño, una neo pesa más de 1.500 lbs (680 kg). Un M8Cube pesa alrededor de 3.000 lbs (1.360 kg), un MLCube casi 3 toneladas, y un MXCube pesa tanto como ambos combinados. Pocos pueden argumentar que una máquina de 4 toneladas es "ligera". La mayor parte del peso de la máquina está en la fundición principal. Para la serie Cube, esa es la mesa de la máquina, mientras que en la neo, es el pórtico. Apoyando eso hay un bastidor de acero de alta resistencia y rígido.

En las Cubes, el pórtico está diseñado críticamente para ser lo más ligero posible, manteniendo al mismo tiempo alta rigidez torsional y rigidez. Este énfasis en mantener los componentes tan pesados como sea necesario paga muy bien cuando llega el momento de mecanizar.

Pocos lo expresan mejor que Tim Paul, Gerente de Producto para Fusion 360 CAM en Autodesk (@oneeartim en Instagram),

Gracias al peso y rigidez de los componentes, una DATRON tiene excelentes capacidades de aceleración que a menudo superan a la competencia. Aunque no es imposible para un VMC grande y pesado lograr velocidades similares, posteriormente requiere motores mucho más grandes, mantenimiento más frecuente, y cantidades mucho mayores de energía eléctrica. Al final, una DATRON está diseñada alrededor del tipo de piezas que fresa mejor, y así, no necesita ser tanvastamente sobredimensionada.

Está hecha de los materiales correctos

Otra decisión clave de diseño que ayuda a hacer nuestras máquinas lo más rígidas posible es el uso de hormigón polimérico para la fundición de mesa/pórtico. En la industria VMC, el uso de hierro fundido para el material del bastidor es común. Tiene sentido, después de todo, ya que el hierro fundido es pesado y relativamente estable térmicamente. Sin embargo, el hierro fundido tiene una desventaja cuando se trata de amortiguación de vibraciones. La amortiguación de vibraciones es esencialmente la capacidad del material para absorber energía de vibración en lugar de transferir la oscilación a través de la estructura. El hormigón polimérico (a veces llamado granito epoxi) es mucho mejor absorbiendo vibraciones que el hierro fundido u otros materiales base comunes.

Una buena analogía para esto es pensar en un platillo de una batería. La razón por la que está hecho de aleaciones de bronce es por su pobre capacidad para absorber vibraciones – así, resuenan cuando los golpeas. En una batería, eso está genial, pero en una máquina CNC, es terrible. La vibración excesiva puede llevar a mal acabado superficial, inexactitud de la pieza, y vida útil reducida de componentes de la máquina. Para superar este problema en un VMC tradicional usando un bastidor de hierro fundido, debe confiar en agregar más masa para contrarrestar la vibración. Sin embargo, con DATRON, la estructura central está reforzada con hormigón polimérico – añadiendo peso considerable mientras también tiene propiedades superiores de amortiguación de vibraciones.

Usando estrategias de mecanizado de alta velocidad

Una de las razones importantes por las que una DATRON puede construirse de esta manera se reduce a cómo la usa. En una máquina tradicional, husillos de baja RPM y alto par son comunes, y las inmensas fuerzas de corte que se crean requieren una máquina robusta para manejar la vibración y tensiones. DATRON es inherentemente diferente desde el principio – ya que las máquinas se centran en piezas y materiales específicos, la elección del husillo puede adaptarse mucho más adecuadamente, y eso lo cambia todo.

El husillo DATRON más lento tiene una velocidad máxima de 30.000 RPM, con otros llegando hasta 60.000 RPM. La razón detrás de esto es clara – un enfoque en herramientas de corte pequeñas. Como las herramientas nunca superan 1 pulgada de diámetro, la necesidad de baja velocidad y alto par simplemente no es necesaria. Cuanto más pequeña se hace una herramienta de corte, más rápido necesitará girar para ser eficiente. Este es otro lugar donde una DATRON dará zancadas considerables sobre un VMC tradicional: cuando las herramientas son inferiores a 1/4", la eficiencia empieza a caer rápidamente. Por eso DATRON desarrolla nuestra propia línea de herramientas de corte – para ser aún más eficientes y productivos con un husillo de alta velocidad.

Junto con la eficiencia usando herramientas pequeñas, una DATRON puede aprovechar su aceleración rápida para utilizar estrategias de mecanizado de alta velocidad (HSM) que se han vuelto bastante populares con el software CAM moderno (por ejemplo – Dynamic Motion de MasterCAM, Adaptive Milling de Autodesk). Estas estrategias de fresado hacen un gran trabajo reduciendo las fuerzas de corte generadas por el fresado de bolsillos (especialmente en esquinas cerradas) lo que puede ser especialmente útil para mantener la vida de la herramienta en cortadores pequeños. Todas las máquinas pueden beneficiarse de estas estrategias, pero los beneficios son aún mayores en una máquina diseñada específicamente para mecanizado de alta velocidad.

Así que, en resumen, hay muchos VMCs típicos en el mercado, pero una DATRON no es una de ellas. Esto es muy intencional ya que las diseñamos desde su concepto inicial para un alcance de trabajo reducido para que realmente sobresalgan en las aplicaciones correctas. Como dije, es como tener un coche de carreras en un mundo de camiones. ¿Está listo para correr?