Torreta de extremo reduce tiempo de ciclo para producción de ejes de precisión

El procedimiento estándar para trabajo de ejes en el taller Grand Haven Steel Products (Grand Haven, Michigan) era históricamente torneado en blando, enviar las piezas para endurecimiento, y luego rectificar a la tolerancia final. Las aplicaciones de torneado no eran terriblemente exigentes, ya que el taller típicamente solo tenía que mantener ±0,002 pulgadas en cualquiera de sus ocho tornos CNC, y dejar la precisión a los rectificadores. Sin embargo, había una gran oportunidad para aumentar la eficiencia si podían torneado en duro algunas de las piezas. Así que en 1997, la empresa compró un torno CNC Conquest T-51 (barra de 2 pulgadas, capacidad de plato de 10 pulgadas) de Hardinge Inc. (Elmira, Nueva York) principalmente para esta tarea. Según el gerente de ingeniería de fabricación George Stahl, en uno de los primeros trabajos el taller pudo realizar una operación crítica de ranurado en un eje de 40 Rc bien dentro de la tolerancia requerida de 0,0003 pulgadas.

Dentro de un año el taller vio la necesidad de aumentar aún más la productividad, y compró un segundo Hardinge, un Conquest T-42 (barra de 1 5/8 pulgadas, capacidad de plato de 8 pulgadas). A diferencia de la primera máquina, el T-42 estaba equipado con una "Ram Turret" (torreta de ariete), que es una torreta secundaria de seis estaciones usada para realizar operaciones de extremo en centro. La gran ventaja de esta configuración de máquina es que permite realizar operaciones ID y OD concurrentemente con, por ejemplo, la torreta principal usada para torneado mientras la segunda torreta se usa para taladrado o roscado.

La ventaja más obvia de las operaciones ID/OD concurrentes es que pueden reducir sustancialmente los tiempos de ciclo. En un caso, por ejemplo, la pieza era un eje con brida integral que requería torneado OD más un orificio que requería taladrado, roscado y chaflanado. Cuando todas esas operaciones tenían que hacerse secuencialmente, el tiempo total de ciclo para el lado del orificio era de 70 segundos. Cuando la pieza se movió al T-42, sin embargo, y las operaciones ID y OD pudieron realizarse concurrentemente, el tiempo de ciclo se redujo a solo 46 segundos. Eso aumentó la producción promedio de las 26 piezas por hora anteriores a las 48 piezas por hora actuales.

Pero es la combinación de una estructura de máquina lo suficientemente rígida para manejar torneado en duro y tener más flexibilidad para manejar operaciones ID/OD, así como sujeción eficiente, lo que proporciona a Grand Haven las capacidades de proceso para realmente impulsar la productividad. En el caso de la pieza mencionada anteriormente, un diámetro crítico en un ranurado se monitoriza con control estadístico de proceso. Con un límite de control superior de -0,00015 pulgadas de nominal y un límite de control inferior de -0,00045 pulgadas —para un ancho de banda total de 0,0003 pulgadas— la característica se mantiene bien dentro de control. Esa precisión ha permitido a Grand Haven eliminar una operación de rectificado posterior y así reducir sustancialmente el coste de fabricar la pieza.

La sujeción de la pieza tiene mucho que ver con esta capacidad. Como muchos talleres, el primer pensamiento de Grand Haven es sujetar todas las piezas menos las muy pequeñas en un plato de tres mordazas. Pero hay otras opciones, encontró, que pueden proporcionar mejores resultados en algunas circunstancias. Por ejemplo, uno de los primeros trabajos ejecutados en el T-42 requería mantener una tolerancia de diámetro de ±0,0003 pulgadas, una excentricidad máxima de 0,0005 pulgadas de frente a atrás y un acabado de 32 rms en diámetros clave en acero inoxidable serie 400 endurecido.

Lograr estas características consistentemente resultó difícil al principio. El examen reveló que las piezas no se estaban estabilizando consistentemente en el plato de tres mordazas. Por recomendación de Hardinge, se sustituyó una pinza de longitud muerta 16c por el plato de mordazas. Esto permitió que el mecanizado tuviera lugar mucho más cerca de la cara del husillo, lo que mejoró tanto la excentricidad como el acabado superficial. Además, la pinza también permitió que la pieza funcionara a rpm más altas para un mecanizado más eficiente. Finalmente, el sistema de longitud muerta permitió que la longitud de la pieza se controlara mucho más de cerca.