8 Factores Críticos a Considerar al Seleccionar Herramientas CNC

¿Qué necesitas de las herramientas CNC?

• Precisión (por supuesto) — La vara de medir definitiva de cada proyecto de mecanizado CNC, la precisión requiere más que solo las capacidades adecuadas
• Rigidez confiable — Una herramienta debe mantener su forma, permanecer estable y resistir la flexión o vibración durante operaciones de corte
• Durabilidad sólida — Obtener valor de vida largo de una herramienta es una medida de control de costos que afecta el resultado final, haciendo de la durabilidad un Indicador Clave de Rendimiento importante
• Instalación/ajuste fácil — Poder cambiar y ajustar herramientas fácilmente no solo es eficiente, mejora la vida del operador CNC

Cómo quieres que una herramienta rinda es directo. Lo desafiante para muchos ingenieros de talleres de mecanizado CNC es seleccionar la herramienta correcta para asegurar que el trabajo se haga correctamente.

De la lista anterior, el rendimiento de la herramienta es vital, pero no es lo único a considerar. La experiencia de tu taller de mecanizado CNC juega un papel. Y, el costo también es un gran factor, que abordaremos a continuación.

Al seleccionar herramientas CNC, los ingenieros deberían considerar:

1. Material y Características de la Pieza de Trabajo
2. Volumen de Producción
3. Posibilidades de Combinación
4. Capacidad de la Máquina
5. Material de la Herramienta
6. Selección del Fabricante de Herramientas
7. Planificación
8. Experiencia del Taller

1. Material y Características de la Pieza de Trabajo

El material de la pieza de trabajo impulsa la selección de herramienta. Por ejemplo, un taller puede mecanizar principalmente aluminio, hierro dúctil y fundiciones de hierro gris (lo que describe Stecker Machine), por lo que probablemente hay herramientas de corte de metal CNC favoritas para cada material. Los ingenieros eligen herramientas estandarizadas probadas primero, ayudando a reducir riesgo, inventario y costos.

Las herramientas CNC —brocas, fresas, machos— son requeridas para mecanizar diferentes características, y hay herramientas estándar para cada tipo de herramienta y material. Usando Stecker como ejemplo nuevamente, tenemos tres fresas frontales de hombro cuadrado de 90° estándar diferentes, una cada una para mecanizar aluminio, hierro dúctil y hierro gris. De estos materiales, el aluminio tiene la mayor mecanizabilidad, por lo que las herramientas para aluminio tienen especificaciones de pies de superficie por minuto (SFM) más altas, por lo que pueden correr más rápido.

2. Volumen de Producción

Las herramientas de corte de alta gama especializadas generalmente se seleccionan para proyectos de alto volumen, mientras que trabajos de bajo volumen usan herramientas de nivel económico. Se reduce a economía de escala, con el costo de herramientas de alta gama y específicas de características justificado por la alta cantidad de piezas que esa herramienta fabricará.

Como gran parte de la manufactura, el mecanizado CNC es un negocio enfocado en producción, con centros de mecanizado jugando un papel grande en la eficiencia de un taller.

3. Posibilidades de Combinación

Las herramientas de múltiples características pueden ser grandes ahorradoras de costo y mano de obra en mecanizado CNC. Si múltiples tareas —tres o cuatro o más— pueden completarse con una herramienta, acelera el tiempo de ciclo mientras también reduce el tiempo necesario para cambiar las herramientas.

Por ejemplo, cuando se diseña correctamente, una herramienta combinada insertable puede taladrar y chaflanar posiblemente de tres formas diferentes, haciendo el trabajo en una pasada con una herramienta, en lugar de seis herramientas (y seis pasadas). Sí, esa herramienta de múltiples características hecha a medida puede costar más de $3,000, pero los ahorros se suman rápidamente para compensar los costos, especialmente en un proyecto de alto volumen.

4. Capacidad de la Máquina

La mayoría de las herramientas CNC pueden usarse en la mayoría de máquinas CNC. Eso no siempre significa que esas máquinas sean las más eficientes, sin embargo. Ingenieros y operadores saben que una máquina de mayor potencia —con un cono más grande— brinda oportunidades para usar herramientas combinadas (mencionadas arriba) que pueden realizar muchas funciones.

Mientras que las fundiciones grandes requieren la ayuda de polipastos para moverlas, las fundiciones pequeñas no tienen ese desafío. De hecho, puede haber oportunidades para mayor eficiencia diseñando una fijación que pueda correr dos o tres piezas pequeñas al mismo tiempo en una máquina más grande. Ese es un ejemplo de cuándo máquina grande = fundición grande no necesariamente se cumple.

Encontrar la mejor eficiencia se trata principalmente de seleccionar la herramienta correcta para coincidir con las necesidades del proyecto y la capacidad y disponibilidad de la máquina para correrla. Si una máquina puede correr múltiples piezas al mismo tiempo y el operador cambia tres en lugar de una, es obvio.

Correr múltiples piezas en un pallet ahorra tiempo reduciendo el número de cambios de pallet y herramienta por pieza. Por ejemplo, correr tres piezas simultáneamente, comparado con una, ahorra 1/3 del tiempo de cambio de herramienta y pallet por pieza, además aumenta los movimientos rápidos entre las tres piezas en el centro de mecanizado.

5. Material de la Herramienta

La misma herramienta de corte puede hacerse de muchos materiales diferentes, algunos más duraderos (y costosos) que otros.

Carburo sólido es confiable, sin embargo las herramientas con punta PCD alcanzan durabilidad aún mayor. PCD, o diamante policristalino, es la herramienta de corte moderna más dura hecha por sinterización de partículas de diamante con un aglutinante metálico.

Una herramienta de taladrado con punta PCD tiene aproximadamente 4 veces la vida de herramienta de una herramienta de carburo sólido (2,500 piezas versus 10,000) y puede correr 25% más rápido, compensando la diferencia de costo entre las dos (alrededor de $180 para carburo versus $960 para PCD) y resultando en ahorros de producción.

Las herramientas PCD pueden reacondicionarse múltiples veces, a diferencia de las herramientas de carburo sólido que pierden diámetro después de unos pocos reafilados. Los talleres de mecanizado CNC a menudo usan monitores de corte, contadores de vida de herramienta y operadores experimentados para predecir y prevenir fallos de herramienta, asegurando corte adecuado.

Una alternativa económica al carburo sólido es un cuerpo de herramienta de acero con insertos de carburo soldado, reduciendo costos hasta 75%. Otras opciones incluyen herramientas de acero de alta velocidad y herramientas con punta de carburo, preferidas por talleres CNC más pequeños por rentabilidad.

6. Selección del Fabricante de Herramientas

Como cualquier asociación con proveedores, un fabricante de herramientas y un taller CNC prosperan en la familiaridad. La inversión estratégica de un taller grande en alrededor de siete a ocho fabricantes de herramientas —cada uno especializado en desafíos específicos como carburo sólido, herramientas combinadas, herramientas con punta PCD— fomenta la confianza y crea beneficios (mayor poder de compra, proyectos expeditos, o disposición a ir más allá para satisfacer a un cliente). De nuevo, los talleres CNC más grandes y experimentados tienen la ventaja aquí.

Los ingenieros en talleres CNC grandes pueden conceptualizar y diseñar más de ¾ de todas las herramientas necesarias dentro de ese taller. Por ejemplo, si el proyecto requiere una herramienta combinada insertable, el ingeniero envía el plano y modelo de la pieza al representante del fabricante de herramientas y, juntos, completan el diseño. Esa conexión práctica resulta en un proyecto general más confiable. Los talleres CNC pequeños deben depender completamente de su representante del fabricante de herramientas para experiencia en diseño e ingeniería.

7. Planificación

Cuando los ingenieros determinan cómo se completará un nuevo proyecto en el taller, a menudo crean un escenario de mejor caso (mejores herramientas, tiempos de ciclo agresivos, fijaciones de alta gama), y luego también

tienen un "Plan B" (herramientas menos costosas, máquinas menos potentes, etc.). La tentación es mantenerse competitivo eligiendo una opción menos costosa, lo que generalmente significa que las herramientas sufren.

El fallo en ese pensamiento pasa por alto desafíos potenciales de herramientas, que no solo igualan el costo del escenario de mejor caso inicial sino que también incluyen el gasto adicional de tiempo desperdiciado. Por eso los talleres CNC de alta gama, experimentados y confiados no consideran seriamente opciones de "Plan B". El liderazgo entiende el valor de seleccionar inmediatamente materiales de alta calidad y usar los mejores procesos para completar un trabajo, manteniéndose adelante mientras la competencia persigue.

8. Experiencia del Taller

Algunos talleres de mecanizado CNC tienen personal más experimentado que otros. Nada puede reemplazar la perspicacia ganada de décadas de proyectos exitosos usando máquinas CNC. Estos líderes están familiarizados con manejar proyectos desde diseño hasta ensamblaje. Tienen los procesos correctos en su lugar así como muchas de las herramientas CNC correctas.

Entonces, ¿cómo se une un prometedor a un taller CNC experimentado? Después de todo, seleccionar herramientas no es una habilidad enseñada incluso en las mejores clases de educación superior CNC o sesiones de capacitación. En este caso, es un ejemplo de conocimiento tribal: experiencia transmitida de ingeniero a ingeniero, usualmente dentro de talleres CNC de alta gama.

¿Cómo puedes evaluar las capacidades de un taller cuando se trata de seleccionar herramientas CNC sin ver su trabajo en tu proyecto? Es una tarea difícil. Busca experiencia primero y pide referencias. Además, revisa estas tres señales de que un taller de mecanizado CNC sabe cómo elegir las herramientas correctas para piezas complejas.

Ahora sabes lo que las herramientas CNC pueden hacer y qué deben buscar los ingenieros al seleccionar herramientas de corte de mecanizado CNC. A continuación, aprende cómo maximizar tus prácticas de herramientas CNC leyendo Mejoras y Asociaciones de Herramientas CNC: Una Guía para Resolver Problemas Específicos de Herramientas. Haz clic en el enlace abajo para tu copia.

Sobre el Autor

Dan asegura que las máquinas en Stecker Machine funcionen rápido. Optimiza herramientas de corte y programas para máxima eficiencia, corrige cualquier problema de manufactura y diseña y selecciona herramientas avanzadas para nuevos trabajos y mejoras de productos. Comenzando su carrera en un taller de herramientas y matrices, Dan se unió a SMC cuando la manufactura CNC estaba despegando. En SMC, avanzó de Operador de Máquina a Ingeniero de Mejora Continua, implementando mejoras que han ahorrado aproximadamente $500,000 en los últimos años.