Por qué el centro multihusillo CNC de MetalQuest mejora la precisión y la eficiencia

Desde su apertura en 1996, MetalQuest se ha centrado en adoptar tecnología multitarea. Su última adición es este multihusillo de ocho husillos que actualmente corre una familia de cinco piezas.

Cuando Scott Harms inició su negocio de mecanizado por contrato MetalQuest en 1996, el presidente de la empresa lo configuró para ser diferente de otros. La primera máquina de la empresa de Hebron, Nebraska, fue un torno CNC de tres ejes con herramientas vivas. El objetivo era hacer del multitarea su nicho, mecanizando piezas completas en lugar de correrlas a través de un torno y una fresadora como otros talleres comúnmente hacían en ese momento. Hoy, todas sus máquinas herramienta, salvo una en su sala de herramientas, tienen alguna combinación de contrahusillo y herramientas vivas. La empresa también tiene 13 robots FANUC en su instalación ahora de 51.000 pies cuadrados, comprándolos directamente de FANUC e integrándolos ellos mismos.

MetalQuest se enfoca en trabajo de volumen medio a alto para una gama de industrias, usando un sistema integral de gestión de taller desarrollado internamente por el Vicepresidente y COO de la empresa, Scott Volk, que rastrea todas las métricas operativas. Un trabajo que ha estado corriendo desde principios de los 2000 es una familia de cinco piezas con geometrías cilíndricas similares con características hexagonales y bruñidas. El taller originalmente corría esas piezas en tres centros de torneado con eje Y y herramientas vivas, pero este trabajo era solo marginalmente rentable usando ese equipo. Además, el taller usaba previamente barra hexagonal (acero 12L14) para este trabajo porque las piezas tenían una característica hexagonal y había menos material general que remover, comparado con barra redonda tradicional. Sin embargo, la barra hexagonal tendía a estar doblada, así que el taller cambió a barra redonda. Esto extendió aún más los tiempos de ciclo debido al material adicional que necesitaba ser mecanizado.

Harms no quería descartar este trabajo, aunque, porque la aplicación no era para el mercado de petróleo y gas, un mercado que sentía que el taller había estado demasiado enfocado. En su lugar, tenía más sentido encontrar una forma más productiva de mecanizar esta familia particular de piezas para permanecer más diversificado en términos de las industrias a las que servía el taller.

Los tiempos de ciclo se han reducido de casi dos minutos en centros de torneado con eje Y a 15 segundos en la máquina multihusillo.

La respuesta vino en forma de una máquina multihusillo Index MS40-8 de ocho husillos, el primer multihusillo del taller. "Dado nuestro enfoque desde el día uno en adoptar equipos, tecnología y procesos que otros talleres no tienen, este tipo de máquina multitarea fue el siguiente paso lógico para nuestro taller", dice Harms.

"La decisión de comprar este multihusillo se redujo a satisfacer tres necesidades", añade Volk. "Queríamos piezas más rentables, queríamos diversificarnos del petróleo y gas, y queríamos agregar tecnología que nos diferencie aún más de otros talleres. Esta máquina marca todas esas casillas". (Ver video del día de mudanza de la máquina en gbm.media/movein.)

El corazón de esta máquina es su tambor de husillo compacto que Index dice que usa un acoplamiento Hirth de tres piezas para permitir mecanizado de precisión en cada posición. Los husillos en el tambor son refrigerados por fluido y ofrecen control de velocidad infinitamente variable. La máquina de MetalQuest también fue equipada con dos cabezales sincrónicos giratorios (husillos de recogida) para operaciones de retrabajo.

Una estación de inspección de piezas con varios instrumentos de medición, incluyendo un rugosímetro y una computadora para acceder al sistema de gestión de taller propietario de MetalQuest, se agregó cerca de la máquina multihusillo.

"Dependiendo de la pieza, el retrabajo puede ser una limitación de la plataforma de máquina multihusillo", explica Harms. "Si tienes solo un husillo de retrabajo y la pieza requiere una buena cantidad de retrabajo, entonces ese proceso de retrabajo más largo dicta el tiempo de ciclo de la pieza. Especificamos el segundo husillo para asegurar que operaciones largas de retrabajo no fueran un cuello de botella para futuras piezas que probablemente correremos en esta máquina más allá de la familia actual de cinco".

Para esta familia de piezas, el multihusillo mecaniza 30.000 piezas por mes / 450.000 piezas anualmente. Harms dice que esto representa aproximadamente el 45% de la capacidad de esta máquina. Los tiempos de ciclo se han reducido de casi dos minutos a 15 segundos, comparado con los centros de torneado con eje Y. Además, cambiar este trabajo al nuevo multihusillo liberó capacidad en esos otros tres centros de torneado para correr diferentes trabajos.

El cambio a una nueva pieza en la familia es rápido porque el taller usa el mismo diámetro de barra de acero para todas las piezas, eliminando la necesidad de cambiar los colletes del alimentador de barras. Un cambio de unas pocas fresas podría ser todo lo que se necesite.

Preajustador dedicado

El primer día de producción de la máquina multihusillo fue el 15 de enero (sucede que estaba visitando el taller ese día). MetalQuest también compró un preajustador de herramientas Zoller Hyperion (su tercer preajustador) específicamente para usar con el multihusillo. Este preajustador tiene bloques de herramental instalados en una mesa indexadora, permitiendo que las herramientas se instalen en la misma orientación que tendrían en la máquina. También ofrece medición automatizada de herramientas y tiene movimiento en eje Y para permitir ajustes de altura central de barras de mandrinar, por ejemplo.

Este preajustador se compró específicamente para usar con la máquina multihusillo. Su mesa incluye estaciones que permiten orientar las herramientas como estarían dentro de la máquina.

El taller también está haciendo de este preajustador, específicamente sus capacidades de software Pilot, una parte más integral de sus procesos de gestión de taller. Volk dice que el software "llena los vacíos de lo que el ERP no hace". Está migrando las hojas de configuración de trabajo de su sistema integral de gestión de taller desarrollado internamente al software Zoller, al que se puede acceder fuera de línea en una PC. Esto tiene sentido, cree, porque siente que el preajuste de herramientas es central para asegurar la precisión del mecanizado.

Beneficios de un entorno virtual

Desde mi visita, sin embargo, MetalQuest ha ganado un trabajo muy significativo para el multihusillo que usa simultáneamente 59 de los 62 ejes disponibles de la máquina. Harms lo llama una "configuración insana", pero el software de virtualización Virtual Machine de Index fue clave para lograrlo.

Dice que Virtual Machine es una plataforma de software que Index ofrece que es un clon digital de la máquina específica, tanto que está vinculada al número de serie real de la máquina. El software permite al taller "correr y configurar" la máquina de forma segura fuera de línea.

"Armas el entorno de software completo no diferente a como lo harías con la máquina real", explica. "Cada portaherramientas que Index ofrece tiene un archivo .stl disponible y podemos montarlos en las ubicaciones exactas que tendríamos en la máquina real. Desde allí, construimos nuestra lista de herramientas de corte, escribimos el código, establecemos los parámetros de máquina herramienta aplicables y luego vemos la máquina cortar virtualmente la pieza exactamente como lo haría la máquina real".

Harms dice que esto ayuda al taller a verificar que no habrá colisiones, e incluso es posible medir virtualmente las piezas mientras se mecanizan virtualmente. Esto se hace fuera de línea para no interrumpir la producción.

"Debido a la complejidad de esta nueva pieza, pasamos aproximadamente dos semanas programando y configurando la máquina en Virtual Machine mientras la real todavía estaba corriendo un trabajo diferente", explica Harms. "Para cuando sacamos la máquina fuera de línea para configurar para el nuevo trabajo, teníamos todos los portaherramientas organizados y listos para instalar, así como código de mecanizado completamente probado para poder cambiar rápidamente".

¿Tienes un robot que lanza caramelos?

La operación de MetalQuest cuenta con una instalación altamente automatizada de 51.000 pies cuadrados con 13 robots FANUC. Compra sus robots directamente de FANUC y realiza toda la integración por sí misma. De hecho, el taller tiene cuatro robots que lanzan caramelos. Más específicamente, cuatro que pueden adaptarse para realizar dicho lanzamiento de caramelos cuando no están atendiendo máquinas herramienta en la planta.

MetalQuest integró la función de lanzamiento de caramelos en esos robots para poder llevarlos a ferias de carreras locales o presentarlos en sus propias jornadas de puertas abiertas. (Elige cuál de los cuatro usar basado en sus respectivas cargas de trabajo de producción).

Estas unidades compactas permiten a la empresa demostrar y empezar una conversación sobre cómo las empresas de mecanizado y fabricación de hoy son operaciones altamente técnicas. Los usuarios eligen entre dos opciones de caramelos (Nerds o chocolates Hershey) usando botones en una tira de control. El robot usa su capacidad de visión para encontrar un caramelo seleccionado, recogerlo con una pinza de vacío y luego lanzarlo a alguien o a un contenedor como se muestra abajo. "Como pueden imaginar, esto nos ayuda a destacar en ferias de carreras y eventos similares", dice Scott Volk.