Máquina de rectificado revolucionaria mejora eficiencia con cinemática innovadora

La manufactura se trata de mejora constante. Así como los talleres trabajan duro para mejorar la velocidad a la que sacan piezas sin perder calidad, los OEMs tienen miles de personas dedicadas a mejorar equipos de manufactura para facilitar el trabajo de sus clientes. En este torbellino de innovación, el enfoque más común es mejorar soluciones existentes a problemas: aumentar la rigidez de una mesa de cinco ejes, obtener más vida de una fresa o mejorar tecnología actualmente en uso.

Pero a veces también hay intentos de soluciones completamente nuevas.

Un ejemplo de esto último es el Sistema de Posicionamiento Excéntrico (EPS) de Coventry Associates, una máquina de rectificado completamente novedosa que usa tres mesas rotativas circulares una encima de otra en lugar de sistemas de deslizamiento lineal. Estas mesas rotativas tienen centros descentrados entre sí, lo que les permite juntas guiar con precisión tanto la posición lineal como angular de la muela de rectificado para aplicaciones de rectificado interior, como se muestra en el video. Este diseño es totalmente eléctrico, eliminando la necesidad de hidráulicos y los costos de mantenimiento asociados.

Usando lógica circular

Al colocar la muela en las mesas rotativas, Coventry permite al usuario controlar su posición tanto en ejes X y Z como en un eje rotacional. Este alto grado de control permite pasadas precisas y complejas, y la falta de sistemas hidráulicos permitió a la empresa crear este control de movimiento con una huella de 57x67 pulgadas. «En realidad tomamos algunas bases de máquinas de rectificado Heald tamaño 1 y construimos el EPS en esas», dice el presidente de Coventry Associates, Craig Gardner. «Esa base en realidad tiene más espacio del que necesitamos, así que podemos reducir fácilmente la huella 40% para satisfacer necesidades del cliente». Además, Gardner dice que es escalable a tamaños mayores.

«Con un envolvente de trabajo aproximadamente el doble que una máquina Heald 2CF, esta máquina fue diseñada para rectificar rodamientos de hasta 24 pulgadas de diámetro», dice Gardner. El EPS posiciona dentro de un círculo de 8.5 pulgadas de diámetro, permitiendo que el movimiento de la máquina inscriba un rectángulo con 3 pulgadas de recorrido en X y 8 pulgadas en Z. El área de posicionamiento restante puede usarse para formar formas complejas en muelas con el dresser de diamante. Sin embargo, Gardner anticipa que la empresa podrá proporcionar más soluciones con el diseño EPS en el futuro.

A pesar de su tamaño pequeño, la máquina es comparativamente rígida, según la empresa. «El tamaño compacto del EPS significa que tenemos una ruta de carga muy ajustada», dice Gardner. «La ruta de carga ajustada nos da un sistema con rigidez muy alta».

Una característica única del EPS es su capacidad para dar forma a la muela sin herramienta especial ni rodillos de diamante formados. Porque la máquina mantiene tal alto grado de control sobre la posición X, Z y angular de la muela, puede dar forma a la muela con un dresser de disco de diamante rotativo o de punto único estándar, moviendo la muela a lo largo del dresser para darle la forma deseada. Al eliminar la necesidad de dressado con rodillos formados, el sistema no solo elimina un costo asociado al rectificado, sino que hace al taller más adaptable, ya que no hay que esperar a que se fabriquen rodillos de diamante formados antes de empezar la pieza de un cliente.

Adicionalmente, el EPS no necesariamente necesita acoplar la muela a las mesas rotativas. Coventry también ha desarrollado una versión MultiTool que coloca la pieza en las mesas rotativas y tiene tres o más husillos de rectificado estacionarios alrededor. El sistema EPS alimenta la pieza en los husillos de rectificado estacionarios. «Este enfoque permite al usuario realizar múltiples operaciones con una sola preparación», dice Gardner. «Puede, por ejemplo, rectificar el orificio, la pista y la nervadura de un cono de rodamiento cónico en una preparación». Este enfoque libera a operadores con comparativamente poca automatización auxiliar.

Gardner recomienda el EPS SingleTool con una sola muela para trabajo de alta producción, bajo volumen, mientras prefiere la configuración MultiTool para trabajo de alta mezcla, bajo volumen.

Controles adaptables para rectificado de precisión

El CNC Sinumerik 840D de Siemens proporciona control de movimiento. Gardner dice que la adaptabilidad influyó en esta elección. «Para un sistema tan novedoso, necesitábamos un control que ofrezca un gran grado de personalización», dice. «El 840D nos proporcionó las herramientas que necesitábamos para desarrollar software para nuestra cinemática única».

El software que la empresa desarrolló fue el Maximizer Grinding Process, que incluye características como Control de Fuerza Adaptativo (AFC), que mantiene fuerza normal constante durante el rectificado. Según la empresa, el rectificado con fuerza normal constante aumenta la tasa de remoción de metal y reduce el tiempo de ciclo de rectificado hasta en 30%. «Estudios han mostrado que la tasa de remoción de metal es directamente proporcional a la fuerza normal de rectificado», dice Gardner. «Quieres rectificar a la fuerza normal más alta que la potencia del husillo permite, siempre que no estés quemando la pieza».

Otra característica importante del software Maximizer de Coventry es su Compensación de Deflexión en Tiempo Real. Esta característica compensa las deflexiones del husillo y la máquina que resultan en conicidad y variación de tamaño pieza a pieza. «Nuestra compensación de deflexión en tiempo real permite a nuestro sistema mantener tolerancias de galga en proceso sin una galga en proceso», dice Gardner.

Parte de la emoción que muchos en Coventry sienten es que apenas están comenzando a aprovechar el rango de posibilidades disponibles por el EPS. «Lo que tenemos aquí es una solución completamente nueva a algo tan básico como cómo posicionas la herramienta (en caso de SingleTool) o la pieza (para MultiTool)», dice Gardner. «Eso es un cambio fundamental, lo que significa que apenas estamos arañando la superficie del arreglo de soluciones que este cambio de enfoque traerá».