Sistemas de alimentación de barra: Dominando piezas más largas que su torno

El alimentador de barra se suele pensar como un dispositivo para mecanizar muchas piezas a partir de una longitud de material. El torno corta la barra en trozos (específicamente, en piezas de trabajo) a medida que el alimentador avanza incrementalmente el material en un ciclo de mecanizado tras otro.

Pero imagine el alimentador de barra en su lugar como un dispositivo para permitir que el torno maneje una sola pieza muy larga —una pieza muchas veces más larga que el propio torno. El alimentador pasa la pieza a través del torno y hacia el otro lado, para que el torno pueda mecanizarla a medida que avanza. Un arreglo como este requeriría un descargador de barra tan largo como el alimentador para recibir la pieza del otro lado.

J.F. Berns recientemente diseñó tal sistema. La compañía es un constructor de máquinas especializado y proveedor de accesorios para alimentadores de barra en Cincinnati, Ohio. El sistema de alimentador y descargador de barra que diseñaron alrededor del centro de torneado de un cliente acomoda piezas de 7/8 a 2-1/2 pulgadas de diámetro y hasta 40 pies de largo.

Empuje y tracción en tres etapas

Las piezas largas son tubos pesados de acero. Sirven como eslabones en un sistema que lleva cableado electrónico profundo en pozos de petróleo. Cada uno de estos eslabones mecanizados requiere trabajo de torneado en cada extremo y taladrado transversal a lo largo de toda la longitud. Gracias al sistema personalizado, una pieza de 40 pies puede mecanizarse en un centro de torneado Okuma Macturn 350W que tiene una distancia máxima de 76 pulgadas entre el husillo principal y el contrahusillo. En otras palabras, no más de aproximadamente el 15 por ciento de la pieza está en la máquina herramienta en un momento dado. Según el presidente de J.F. Berns, Joe Berns, "Soportar el trabajo a esta longitud es una cosa, pero alimentarlo y soportarlo es otra".

Etapa 1: Empuje inicial

Dentro del alimentador de barra, el primero de dos empujadores accionados por servomotor avanza el trabajo a través del husillo principal de la máquina herramienta y hacia la zona de trabajo. El empujador se detiene cuando el extremo de la pieza llega a través del husillo principal y dentro de la máquina lo justo para que el contrahusillo opuesto pueda agarrarlo.

Etapa 2: Alimentación por contrahusillo

El contrahusillo se acerca al husillo principal para sujetar el extremo de la pieza. El contrahusillo luego se aleja para jalar la pieza más adentro de la zona de trabajo, y se realiza el mecanizado en la longitud que se ha jalado dentro de la máquina. El contrahusillo luego suelta la pieza, avanza hacia el husillo principal para sujetar la barra más abajo aún, y se aleja para jalar la siguiente sección dentro de la máquina. La sección mecanizada es empujada hacia el descargador por el movimiento del contrahusillo. El mecanizado sigue procediendo de esta manera —el contrahusillo realizando sujetar, jalar, soltar, sujetar, jalar, soltar— hasta que se alcanza el final de la pieza.

Etapa 3: Empuje final

Al final de la pieza, no queda material para que el husillo principal sujete. El contrahusillo por tanto no puede arrastrar la pieza el resto del camino por sí solo. Así que un segundo empujador cicla a posición dentro del alimentador de barra. Este empujador tiene una varilla unida, con una cabeza dimensionada al diámetro de la barra. La varilla es lo suficientemente larga para llegar todo el camino a través de la zona de trabajo y a través de ambos husillos, empujando el trabajo el resto del camino a través del contrahusillo y completamente hacia el descargador.

Piezas cortas también

Si no fuera por la longitud del segundo empujador, un empujador sería suficiente, dice Gary Wildt. El Sr. Wildt es gerente de ingeniería de J.F. Berns. El sistema podría funcionar con solo un empujador, pero entonces la necesidad de la varilla larga en la etapa 3 aumentaría la longitud (y espacio de planta) del sistema alimentador de barra general. El enfoque de dos empujadores permite que el empujador largo se mantenga a un lado del trabajo y se use solo cuando la mayor parte de la pieza ya ha pasado al torno.

El empujador con la varilla larga también permite a este sistema acomodar piezas cortas, dice. Ese era otro requisito del sistema: tenía que acomodar no solo las barras de 40 pies, sino una gama de tamaños de barra hasta una longitud de apenas 3 pies.

Control THINC de Okuma

El Sr. Berns hizo el trabajo de control y programación. Dice que el control THINC de la máquina Okuma hizo el sistema general considerablemente más versátil y a prueba de errores de lo que podría haber sido. El alimentador de barra y un sistema de refrigerante de alta presión de Chipblaser ambos interfieren con el control. Otro CNC podría haber ofrecido conexiones de datos más restrictivas, dice, lo que lo habría forzado a minimizar cuánta información permitía compartir a la máquina y al alimentador. Pero la apertura del sistema THINC le permitió capturar cantidades liberales de datos, incluyendo estado y retroalimentación de posición a lo largo del ciclo.

Como resultado, sistemas redundantes confirman que (por ejemplo) la entrada del descargador de barra se ha extendido seguramente a su posición correcta relativa a la posición actual del contrahusillo.

La cantidad de retroalimentación de posición también le permite habilitar el alimentador de barra y el torno juntos para reanudar el mecanizado desde cualquier punto intermedio en el ciclo. Esto ahorra tiempo, dice —permitiendo al operador recuperarse de una rotura de herramienta o fallo similar sin tener que re-ejecutar la pieza completa desde el principio.