¿Es Este Nuevo Torno CNC Multihusillo la Elección Correcta para su Taller?

Davenport Machine Company dio con un buen diseño de máquina multihusillo justo después del cambio de siglo. Suficientemente bueno, según Don Firm, presidente, que muchas piezas son intercambiables entre un modelo DA de 1908 expuesto en su sede de Rochester, Nueva York, y el modelo B de 1996 en construcción en la planta.

Sin embargo, el mundo de los Davenport y tornos automáticos multihusillo en general cambia rápidamente. Presiones de mercado —lotes menores, mayores requisitos de tolerancia, y escasez de personal cualificado— plantean dudas sobre aumentar los venerables automáticos multihusillo.

Firm dirige un esfuerzo de Davenport para crear un multihusillo para el próximo siglo. La tecnología servo CNC ha evolucionado a punto de aplicación práctica en multihusillos.

Ve esta nueva máquina, designada LS 522, como respuesta a problemas de talleres de tornos automáticos y alternativa de proceso para talleres no de tornos. En una visita reciente, nos dieron una vista previa antes de su presentación en IMTS 96.

Conceptos Básicos Multihusillo

Las máquinas multihusillo producen piezas rápido porque su diseño permite más de una operación de corte a la vez. En general (hay muchas variaciones), cada husillo es intersectado por dos ejes independientes de movimiento de herramienta.

Uno es el carro transversal, que mueve herramienta perpendicular al eje del husillo. El segundo porta herramientas de trabajo frontal y se mueve en el eje desde el lado del contrapunto. Respectivamente, las herramientas en estos carros equivalen a herramientas OD e ID en un centro de torneado de punta única. Pero un multihusillo puede usar herramienta OD e ID en cada husillo, simultáneamente. Los Davenport tienen cinco husillos, así que pueden meter al menos diez herramientas en corte a la vez.

Los husillos van montados en la periferia de un tambor indexable. Como todas las operaciones ocurren simultáneamente, cada índice produce una pieza terminada. En un Davenport de cinco husillos, son cinco piezas por rotación del tambor.

Cantidad o Calidad

Mientras recordemos, el automático multihusillo ha ostentado el título de alta producción para piezas pequeñas de revolución. Pero no tornean más rápido que otros diseños. Como muchas son máquinas de barra, velocidades de husillo son conservadoras vs. tornos de plato y lentas vs. centros CNC de punta única.

El secreto de la velocidad es tiempo de ciclo acumulativo vs. aditivo. Lo logran dividiendo el ciclo en muchas operaciones pequeñas y ejecutándolas simultáneamente en múltiples husillos.

Los tiempos de ciclo en un multi los determina la operación más larga en una estación. Ejemplo: estación 3 tiene taladrado en carro frontal de 0,75 seg (incluyendo índice). La siguiente más larga es ranurado en carro transversal estación 4 de 0,65 seg. Como el multi usa todas las estaciones a la vez, el tiempo de ciclo refleja la operación más larga: 0,75 seg.

En general, los automáticos multihusillo son más conocidos por velocidad que por precisión. Los mecánicos con levas, ejes, palancas y otros dispositivos de accionamiento acumulan demasiada inexactitud para producir consistentemente las tolerancias cerradas que exigen clientes.

Para mayores tolerancias, muchos talleres miran a centros CNC de punta única. "Su programabilidad y control servo de contorneado permiten tolerancias más cerradas por un orden de magnitud sobre la mayoría de automáticos", dice Firm.

Como el torneado de punta única es proceso secuencial, no pueden producir volúmenes de un multi. Pasada de desbaste seguida de acabado. Planeado antes de taladrado o mandrinado.

Por tanto, el tiempo de ciclo en centro de torneado es aditivo. Se suman tiempos de cada operación y la suma es el ciclo. Velocidades y avances reducen tiempo total haciendo cada corte más rápido, pero el proceso es secuencial.

Prensa Automática

Los automáticos multihusillo están entre las últimas áreas de control de movimiento puramente mecánico. La mayoría están en talleres especializados en "piezas de torno automático". Entre estos, muchos se conocen más por la marca que por el producto: talleres Davenport, New Britain, Acme, etc.

Hay buena razón para especializarse en una marca. Se necesita técnico muy cualificado para configurar uno. Cada máquina tiene características específicas.

Configurar y correr un multihusillo es operación manos a la obra. Requiere mucha habilidad y experiencia para "afinar" la mecánica. Desafortunadamente, hay escasez creciente de personal que pueda hacerlo.

Esta falta se agrava por necesidad creciente de configurar multihusillos más a menudo. Trabajos de serie larga, vida tradicional de la industria, tienden a acortarse.

Los talleres encuentran competencia feroz por contratos tradicionales porque hay menos. Clientes piden lotes pequeños pero más frecuentes, respondiendo a inventario just-in-time y ciclos de vida de producto más cortos.

Algunos talleres mantienen máquina configurada permanentemente para trabajos recurrentes. Cuando termina el pedido, la máquina está ociosa. Deben decidir entre coste de configuración/desmontaje y no correr la máquina. Con márgenes bajo presión, no utilizar plenamente recursos se vuelve difícil de justificar.

Novedades

Desde la base, el nuevo LS 522 de Davenport es máquina nueva. La base es pieza única fundida en mezcla de granito epóxico. Este compuesto tiene excelentes características de amortiguación de vibraciones y estabilidad térmica.

El diseño deja el extremo del contrapunto abierto. Un transportador de virutas con tanque de recuperación de refrigerante puede deslizarse en esta abertura y posicionarse directamente bajo zona de corte. Virutas y refrigerante se dirigen al transportador por canaletas fundidas en la base.

La tecnología habilitadora es su sistema de control de movimiento. "La tecnología servo está ahora en punto donde su aplicación a multihusillo es práctica", dice Firm. "Hace cinco años, solo la electrónica del LS 522 costaría más que el precio base proyectado."

Excluyendo motor principal, hay diez ejes lineales programables. Cada carro transversal y frontal tiene servomotor dedicado. Su operación es significativamente más silenciosa que sistema mecánico.

Para emular movimiento de carrera generado por leva, estos servos compactos usan caja de engranajes integral que cambia movimiento rotativo del servomotor en movimiento lineal que crea carrera en eje de salida. El motor lineal se acopla directamente a su carro, eliminando husillos de bolas. La carrera es totalmente programable.

La caja da ventaja mecánica que da empuje suficiente (800 lbs por carro) para meter herramientas de forma en la mayoría de materiales.

El posicionamiento de índice del portahusillos es crítico para precisión dimensional. Se usa acoplamiento multidentado Hurth. Tiempo de índice: 0,4 seg. Capacidades de barra: 0,875" redonda, 0,625" cuadrada, 0,75" hexagonal.

Accionamiento principal: motor AC 14 HP que impulsa cinco husillos mediante sistema planetario. Velocidades programables por CNC: 250-6.000 rpm. Husillos individuales programables para parar para fresado radial, taladrado o roscado transversal.

Control: PC 486. Para accionar ejes, una tarjeta de control de movimiento comunica entre ordenador y servos. Un bucle SERCOS con fibra óptica enlaza servos con tarjeta, llevando datos de posicionamiento.

¿Precisión?

"Capacidades de precisión dimensional de multihusillos mecánicos Davenport se acaban cuando se necesitan tolerancias sobre 0,002 pulgada", dice Firm. "Simplemente no fueron diseñados para entregar mejores tolerancias."

Esa es otra motivación para el LS 522. Aplicación de servomotores en lugar de levas y uso de acoplamiento Hurth en tambor aumentan precisión a ±0,0002 pulgada.

Aceleración de Configuración

"Multihusillos mecánicos tradicionales, Davenport incluidos, tardan 12-48 horas en configurar para nuevo trabajo", dice Firm. "Cambio completo en este nuevo multi será unas dos horas, y mucho menos para familias de piezas. Con configuraciones tan cortas, no hay razón para limitar recursos dedicando máquinas a trabajos específicos."

Clave para reducir tiempo de cambio es programabilidad de servomotores. El movimiento en máquina mecánica lo crea una leva. Ajuste fino de carrera (compensación de eje) es proceso lento de prueba-error con ajustes mecánicos en cada uno de los diez carros.

La tecnología servo en lugar de levas modifica dramáticamente esto. Con carrera programable, movimientos rápidos y avances se ajustan con pulsaciones. Compensación de offset de herramienta se hace en el control.

Dos puntos de referencia por husillo. Cero longitudinal es punto de partida para carro transversal. Línea central del husillo es cero radial para carro frontal. Todos los movimientos son números positivos desde estos puntos. Como máquinas de leva, cada movimiento es una penetración. Herramientas de forma estándar se usan en el nuevo Davenport, así talleres no necesitan desechar utillaje.

Un operador/programador simplemente introduce dimensión inicial y final. Base de datos residente calcula avances entre 0,0002 y 0,050 pulgada/rev. Entrada se repite por cada carro. Asignación y secuencia de operaciones se hace con hoja de planificación de proceso.

Las fuerzas que moldean operaciones de torneado exigen que los talleres miren el procesamiento de pieza bajo otra luz. El tiempo de ciclo ha sido casi exclusivamente medida de productividad y referencia importante en licitaciones.

Clientes y talleres siguen muy conscientes del tiempo de ciclo. Su importancia no debe descontarse. Sin embargo, el tiempo de ciclo total para una serie no debe ignorarse. Con acortamiento de series y necesidad de responder rápido a programación JIT, el tiempo de ciclo total —lo que pasa antes y después del corte— es indicador cada vez más importante de eficiencia. Qué rápido un taller puede cambiar trabajos es clave para exprimir más margen. Y la capacidad de throughput global es a menudo factor decisivo para ganar o perder contrato.

Conquistando Nuevos Mundos

Casi dado que el nuevo LS 522 encontrará mercado acogedor en talleres de tornos automáticos. Su sistema servo duplica fielmente funcionalidad y velocidad de mecánicos.

La experiencia de procesamiento en multihusillos mecánicos es directamente transferible a la máquina CNC. Utillaje también aplicable sin alteración.

"La eficiencia del procesamiento simultáneo es indiscutible", dice Firm. "Liberar a talleres de la carga de cambios largos, permitir producción de tolerancias más cerradas, simplificar operación manteniendo velocidades de procesamiento tan buenas o mejores que mecánicos es la promesa de esta máquina."

En torneado de producción no de tornos automáticos, Davenport espera que el LS 522 ofrezca alternativa a centros de torneado de punta única. Estos talleres saben de programación pero muchos están menos familiarizados con herramientas de forma y planificación de proceso para operación simultánea.

Si harán la transición de torneado de contorno de dos ejes y punta única a torneado de forma de un eje, Firm ve talleres de producción media-alta aplicando estos nuevos multihusillos para aumentar dramáticamente su throughput.

¿Es Para Usted?

Hay esencialmente dos tipos de talleres que podrían considerar este nuevo multihusillo. Talleres de tornos automáticos y talleres con aplicaciones de torneado de alta mezcla, volumen medio-alto, actualmente en centros de punta única.

Los de tornos automáticos deberían ver requisitos de configuración reducidos sin perder funcionalidad mecánica como ventaja. Ampliar capacidad para incluir económicamente series más cortas y tolerancias más cerradas tiene sentido en el entorno actual.

Para talleres de punta única, la transición a múltiples husillos y herramientas de forma representa cambio significativo en técnica. "Cambiar cómo procesa piezas nunca es fácil", dice Firm. "Debe considerarse coste de herramientas de forma vs. punta única. Es forma distinta de torneado que debe aprenderse."

Pero puede valer la pena si se mantienen requisitos de calidad mientras se logra aumento significativo de producción. Más throughput por máquina significa más trabajos por máquina.

Así que, si torneado de alta mezcla de piezas de precisión en volumen medio-alto es su negocio, talleres que no han considerado multihusillos CNC antes pueden encontrar esta nueva máquina herramienta digna de considerar como complemento a centros de punta única o alternativa a automáticos.