Cómo construir un sistema de fabricación flexible con automatización de máquinas herramienta CNC

¿Desea mejorar la productividad de su fábrica utilizando un sistema de fabricación flexible? ¿Desea construir su propia solución de fabricación flexible con sus máquinas herramienta CNC?

En este artículo, descubrirá cómo funcionan estas soluciones de fabricación automatizadas y semiautomatizadas, comprenderá los beneficios de la fabricación flexible y aprenderá cinco formas de crear una solución de fabricación flexible utilizando las tecnologías y las máquinas herramienta CNC adecuadas.

¿Qué son los sistemas de fabricación flexibles?

Un Sistema de Fabricación Flexible (FMS) Implica establecer un sistema de fabricación que permita cierta flexibilidad para que se adapte a los cambios en las piezas o procesos de fabricación. Hay dos tipos de flexibilidad en estos sistemas: 

• Flexibilidad de enrutamiento que busca cambiar la capacidad del sistema para producir nuevas piezas o tipos de productos; y 
• Flexibilidad de la máquina que permite que diferentes máquinas realicen la misma operación en una pieza.

En una fábrica de fabricación de piezas, un FMS puede integrar dos o más máquinas herramienta CNC, manejo automatizado de materiales y soluciones de manejo de herramientas. Al hacerlo, un FMS tiene la flexibilidad de realizar operaciones repetidas pero variadas o cambiar el orden de las operaciones ejecutadas en una pieza utilizando un programa predeterminado con una intervención manual mínima.

Un subconjunto de un FMS es lo que llamamos una Célula de fabricación flexible (FMC) – esto generalmente incluye una máquina y un palé u otro sistema automatizado para manipular materiales o piezas. A menudo, estas soluciones son más comunes debido a su menor inversión inicial y costos operativos continuos en comparación con el uso de múltiples máquinas CNC en un FMS completo.

¿Cuáles son los beneficios y las características de los sistemas o células de fabricación flexible?

Cada vez más, más fabricantes optan por soluciones flexibles en sus instalaciones de producción. Al igual que estos fabricantes, puede disfrutar de múltiples beneficios si decide hacerlo.

El primero es la capacidad de estos sistemas para identificar y distinguir entre las diferentes partes procesadas por el sistema. Esto permite un cambio rápido de las instrucciones de funcionamiento, así como de una pieza a otra diferente durante el proceso de fabricación.

En segundo lugar, los sistemas de fabricación flexibles (FMS) y las celdas de fabricación flexibles (FMC) permiten que las líneas de producción utilicen estrategias de mecanizado 24 horas al día, 7 días a la semana.

Las instalaciones basadas en FMS y FMC también garantizan que su empresa pueda enfrentar los desafíos de la producción de "alta mezcla - bajo volumen". Si lo hace, le ayuda a utilizar los recursos disponibles, como el espacio y la mano de obra de manera más eficaz.

La fabricación flexible también reduce las horas no productivas, cuando es necesario cargar una máquina con una nueva pieza o material.

Si bien los sistemas flexibles han existido durante muchos años en los países desarrollados, sus beneficios ahora los han hecho cada vez más populares en los países de fabricación de bajo costo. Tales soluciones de automatización mejoran significativamente la productividad de los operadores de máquinas, una consideración importante dado el aumento de los costos laborales y la escasez de mano de obra calificada.

Con FMS y la automatización, es posible que deba contratar operadores más calificados para diseñar, administrar y operar su planta de producción. Sin embargo, estos operadores calificados serán más efectivos y productivos, una situación en la que todos ganan, tanto para el propietario de la empresa como para los empleados.

5 características de los sistemas de fabricación CNC flexibles con soluciones automatizadas

En la actualidad, se encuentra disponible una amplia gama de soluciones flexibles de automatización de la fabricación para cada necesidad, espacio o presupuesto. Pero, ¿qué deben tener estas soluciones para su sistema de mecanizado CNC?

Estas son sus cinco características más importantes.

Flexibilidad e intercambiabilidad de máquinas herramienta CNC n.º 1

En primer lugar, su sistema de fabricación debe permitir el intercambio flexible de piezas de trabajo o herramientas.

Puede usar un cambiador automático de piezas de trabajo (AWC) para permitir que diferentes herramientas, ubicadas dentro del ATC (cambiador automático de herramientas) de las máquinas, trabajen en sus diversas piezas. Un ejemplo es el centro de mecanizado de 5 ejes D2-5AX de Hwacheon, que está disponible con un AWC con 8 o 20 estaciones y con un máximo de 60 estaciones de herramientas ATC.

Alternativamente, puede emplear un sistema de paletas múltiples (MPS) como Hwacheon Multi Pallet (HMP), que está disponible en dos tamaños de paletas:paletas de 400 x 400 mm o paletas de 500 x 500 mm. Estos pueden estar disponibles para una o dos máquinas con diferentes niveles de configuración de la siguiente manera:

1 máquina:    1 Tier / Level tiene 7 palets

2 Niveles / Niveles tiene 14 palets

3 Niveles / Niveles tiene 21 palets

2 máquinas:   1 Nivel / Nivel tiene 4 palets

2 Niveles / Niveles tiene 8 palets

3 Niveles / Niveles tiene 12 palets

Para cada sistema HMP, normalmente se incluye una estación de configuración en el nivel uno de la configuración de su máquina herramienta. Dichos sistemas de paletas múltiples están disponibles para las siguientes máquinas herramienta CNC de Hwacheon:

• VESTA-660/VESTA-850B/VESTA-1000+/VESTA-1050B/VESTA-1300/VESTA-1300B/VESTA-2000
• SIRIUS-UM+ / SIRIUS-UL+ / SIRIUS-UZ / SIRIUS-UX
• M3-5AX/M4-5AX

También están disponibles para trabajar con dos máquinas seleccionadas con un HMP en el medio. Esta será la versión para dos máquinas con un número reducido de palets. También puede combinar una máquina CNC de 3 ejes con una máquina CNC de 5 ejes si es necesario.

Dichos sistemas se proporcionan con la compra de una máquina Hwacheon y un sistema Hwacheon Automation.

#2 Procesos de mecanizado uniformes y repetibles

La segunda característica de la solución FMS y FMC es su capacidad para lograr una producción consistente y repetible. Se pueden ajustar para manejar mejor las variaciones en High Mix – Low Volume producciones como modificaciones en la secuencia del proceso, cambios en el volumen de producción, cambios en el diseño y muchos otros cambios.

#3 Gestión flexible de la configuración de herramientas y accesorios

Gracias a su mayor modularidad, las herramientas y accesorios flexibles e intercambiables pueden adelantarse a la producción real. Sin embargo, es importante que el software interno de su máquina CNC controle el estado de su herramienta; se debe proporcionar una advertencia oportuna si la vida útil de su herramienta está llegando a su fin para que pueda cambiar su herramienta manualmente o hacerlo automáticamente utilizando una "herramienta hermana".

La preparación eficaz de herramientas es una disciplina importante en un FMS. Si lo hace, le permite organizar sus diversos accesorios con nueva materia prima o piezas de manera oportuna, sistemática y sin problemas. Al conectar y coordinar sus departamentos de herramientas y accesorios, así como los operadores de las máquinas, puede diseñar un flujo de materiales y un proceso de gestión de herramientas de corte mejor organizados. La asignación oportuna de accesorios, nuevos materiales o piezas, así como herramientas de corte, también le ayuda a evitar el tiempo de inactividad en su sistema FMC/FMS.

Un ejemplo de un sistema de monitoreo de herramientas es M-Vision de Hwacheon. Desarrollado y perfeccionado a partir de los años de Hwacheon de operar nuestros propios sistemas FMS en nuestra fábrica, puede adaptarse a una amplia variedad de sistemas FMS, como el mecanizado de una amplia selección de diversas piezas de fundición o la producción de gran volumen para piezas de automóviles. Además, puede usar Hwacheon M-Vision para monitorear el estado de máquinas individuales o múltiples unidades dispuestas por FMS/FMC.

#4 Estándares comunes de programación

Para garantizar la interoperabilidad, debe considerar el uso de software estandarizado disponible para que sus ingenieros y operadores puedan acceder o compartir los mismos archivos. Tener parámetros operativos y procedimientos de codificación estándar garantiza que las mismas herramientas se puedan usar de la misma manera para producir resultados repetibles. Esto también significa que debe conocer la gama de herramientas disponibles y guardarlas en almacenes más grandes en su máquina.

Nota:tenga en cuenta que no debe tener un almacén de herramientas ATC demasiado grande; no solo son costosos, sino que también pueden hacer que las herramientas se guarden durante demasiado tiempo sin el mantenimiento adecuado. Esto podría dar como resultado que los portaherramientas se ensucien y afecten negativamente la precisión de su husillo con el tiempo. Para evitar esto, asegúrese de tener un programa de limpieza regular.

#5 Mantenimiento preventivo regular

Una de las mejores prácticas en la fabricación flexible es incluir un programa regular de mantenimiento preventivo.

Las tareas simples como la limpieza regular de las piezas mecánicas móviles expuestas, la eliminación de virutas y la verificación de los niveles de aceite, refrigerante o flujo de aire tienden a ignorarse. A la larga, esto tendrá un impacto negativo en sus procesos de mecanizado flexible y reducirá la eficiencia general de sus máquinas y sistemas. En resumen, limpie, reponga y reemplace:puede disfrutar de más ahorros que los costos iniciales de sus máquinas al garantizar su productividad y precisión a largo plazo.

Resumen y conclusión

Un sistema de fabricación flexible proporciona una forma rentable de mejorar la productividad de su taller y producir piezas de calidad a tiempo y en todo momento. También le permite fabricar muchas variaciones de piezas en pequeñas cantidades, desde piezas individuales, lotes pequeños y medianos, hasta producciones en serie, lo que permite High Mix - Low Volume producción.

Al incorporar un sistema FMS y FMC, puede aumentar la eficiencia de su programa de producción y minimizar el tiempo de inactividad. Con el tiempo, puede duplicar y ampliar sus sistemas de fabricación y mejorar su competitividad.

Esto permite a los fabricantes como usted no solo aceptar más y más nuevos pedidos, sino también manejar una variedad más amplia de pedidos, mejorando así el rendimiento final de sus instalaciones.