Impulsando la productividad: La vibración de baja frecuencia mejora el mecanizado de superaleaciones en talleres de trabajo

Este video describe brevemente la vibración de baja frecuencia. Crédito: Marubeni Citizen-Cincom Inc.  

El torneado de superaleaciones en una máquina es desafiante. Estos materiales a menudo obstinados pueden ser duros para las herramientas de corte de carburo y producen virutas largas y fibrosas que se envuelven alrededor de las piezas y dejan un mal acabado superficial. Romper virutas cortas con este material fue una lucha para un taller de trabajo hasta que descubrió una nueva tecnología en un torno de tipo suizo que compró recientemente.

Antes de descubrir la tecnología que ha alterado drásticamente la forma en que mecaniza trabajos en un torno suizo, Slabe Machine Products (Willoughby, Ohio) dependía de refrigerante de alta presión para romper virutas y removerlas de la zona de corte. Sin embargo, con este proceso solo, puede ser difícil posicionar correctamente el chorro de refrigerante en el ángulo y presión perfectos para tener éxito.

Cuando Slabe Machine compró su primer torno suizo Marubeni Citizen-Cincom que vino equipado con tecnología de vibración de baja frecuencia (LFV) en 2018, el taller experimentó ventajas inmediatas, incluyendo virutas cortas, vida de herramienta y acabado superficial de pieza mejorados, ahorro de tiempo y productividad general aumentada. De hecho, la empresa quedó tan impresionada con la máquina que en un año compró 10 tornos suizos más con LFV.

Pero, ¿qué es LFV y cómo lo aplica Slabe Machine?

Liderando la innovación

Abrasar completamente nueva tecnología como LFV no está fuera de carácter para Slabe Machine. La empresa es conocida por estar a la vanguardia de la innovación, según el copropietario Brendan Slabe. "Típicamente nos sumergimos al inicio de cualquier nueva tecnología", dice. "La gente impulsa el motor, pero la tecnología es un segundo cercano. Si tienes una buena fusión de tecnología y gente, tienes una receta ganadora".

Después de experimentar la tecnología "cambia-juego" de LFV en su primer torno suizo Marubeni Citizen-Cincom equipado con la tecnología, Slabe Machine compró 10 máquinas más iguales en un año. Créditos de la foto: Slabe Machine Products

Sirviendo industrias como aeroespacial, armas de fuego, médica, generación de energía, válvulas y rodamientos, el taller acepta una variedad de trabajo que requiere una gama de capacidades de mecanizado. Por lo tanto, Slabe cree en mantenerse al día con las últimas innovaciones para estar siempre posicionado para cumplir con las expectativas cada vez más exigentes de los clientes. Dice que su empresa fue una de las primeras en comprar máquinas multieje, y hace un punto de tener la última tecnología para máquinas de torneado, afiladoras de herramientas y cortadores CNC, máquinas de tipo suizo, impresoras 3D y máquinas de chorro de agua.

Así que, cuando el distribuidor de Slabe Machine para máquinas herramienta Marubeni Citizen-Cincom, Concentric Corp. (Cleveland, Ohio), sugirió que el taller probara la tecnología LFV, Slabe corrió con la idea. Compró un centro de torneado suizo Citizen L20 en el que completó operaciones de torneado, ranurado y taladrado con LFV.

Slabe llama al momento en que descubrió lo bien que funciona esta tecnología un momento "eureka". "Encontramos un punto dulce mágico donde nuestras herramientas pasaron de durar 50 piezas a durar 500", explica.

¿Vibración? No hay problema

Aunque la vibración suele ser indeseable en un proceso de mecanizado, la vibración de baja frecuencia, desarrollada por Citizen para sus tornos suizos, ha demostrado ser beneficiosa para Slabe Machine de muchas maneras. Debido a que la tecnología está diseñada especialmente para materiales difíciles de mecanizar —como Inconel, Hastelloy, acero inoxidable, cobre y aluminio— ha funcionado de maravilla en los 11 tornos suizos de cabezal deslizante Marubeni Citizen-Cincom de Slabe Machine, que incluyen modelos L12, L20 y L32.

¿Cómo funciona la vibración a favor de una herramienta de corte? La tecnología LFV oscila intencionalmente el cortador en el eje Z a tiempo con la rotación de la barra. A veces, saca el cortador completamente fuera del corte.

Marubeni Citizen-Cincom dice que los cortes al aire intencionales rompen las virutas en piezas consistentemente pequeñas para que puedan ser expulsadas fácilmente, minimizando los problemas de enredo de virutas en espiral alrededor de la pieza o herramienta, conocido como "nido de pájaro".

"Suena como vibración problemática cuando LFV está en uso", explica Slabe. "Pero la herramienta solo se separa de la pieza por un nanosegundo, se reengancha y hace las virutas casi como de fresado (pequeñas). Las herramientas duran notablemente más".

Control del tamaño de viruta

Los tornos suizos que contienen LFV también proporcionan la capacidad de controlar perfectamente el tamaño de la viruta. "LFV es una oscilación de sincronización altamente ingenierizada a través de los accionamientos de la máquina", explica Matt Klecka, vicepresidente de ventas en Concentric Corp. "Su control es tan simple como cambiar variables en una línea de código de programa para cambiar su configuración de viruta".

Slabe Machine usó múltiples brocas de 3/8 de pulgada que penetraban cerca de cinco pulgadas de profundidad en esta aplicación, que una vez produjo virutas largas y fibrosas que afectaban la vida de la herramienta y el acabado superficial. Pero ahora se producen virutas cortas usando la programación de LFV dentro del control de la máquina.

Para encontrar la viruta perfecta para un rendimiento óptimo o el "punto dulce" como lo dice Slabe, podría tomar algún ensayo y error por parte del maquinista. Explica que no hay manual de referencia al encontrar los parámetros correctos donde la herramienta está funcionando perfectamente y cuando la viruta se romperá en el momento justo. Añade que cree que el conocimiento tribal está involucrado.

Slabe cita un ejemplo específico de cuando LFV creó virutas más cortas para una aplicación de Hastelloy en el taller con "nada de hilos". Aquí, la empresa usó múltiples brocas de 3/8 de pulgada que penetraban cerca de cinco pulgadas de profundidad. "Solíamos tener virutas largas, fibrosas, que retienen calor, que matan herramientas de carburo y que se envolverían aleatoriamente alrededor de las brocas y nos forzarían a detener el proceso a mitad de camino para sacarlas y purgarlas", dice. Pero ahora son pequeñas —justo como le gustan sus virutas.

Acumulación minimizada en filos de corte, generación de calor reducida y consumo de energía son beneficios adicionales de la tecnología LFV, según Marubeni Citizen-Cincom. Además, el mismo tipo de herramientas de corte que Slabe Machine usa para torneado convencional también pueden usarse para torneado LFV. La empresa lo usa para operaciones de taladrado, ranurado y roscado también. En el caso de aplicaciones de ranurado, la herramienta de ranurado oscila/se sumerge dentro y fuera normal a la circunferencia de la barra en el eje X.

Aumentos de productividad

Después de implementar un torno suizo con LFV, Slabe Machine experimentó rápidamente mayor vida de herramienta, mejor acabado superficial de

Slabe dice que LFV ha introducido oportunidades para mecanizar nuevos tipos de piezas en sus tornos suizos que anteriormente se hacían en otras máquinas. Por ejemplo, carcasas de punta aeroespaciales ahora se mecanizan en los tornos suizos.

piezas, y ahorro de tiempo para el maquinista y el negocio en general. Estos beneficios equivalen a mayor productividad para la empresa. Debido a estos resultados, Slabe tomó la decisión de comprar más máquinas con LFV. El momento fue oportuno porque todas las máquinas suizas de la empresa necesitaban reemplazo por vejez.

"Estaba planeando reemplazar las máquinas una a la vez, pero decidí reemplazarlas en menos de un año porque las ventajas de eficiencia eran tan grandes", dice Slabe, señalando que probablemente no comprará otro torno suizo que no incorpore esta tecnología.

Slabe dice que LFV ha introducido oportunidades para mecanizar nuevos tipos de piezas en sus tornos suizos que anteriormente se hacían en otras máquinas. Por ejemplo, las carcasas de punta aeroespaciales ahora se mecanizan en los tornos suizos. Explica que, en el pasado, la empresa taladraba los agujeros para estas piezas en una máquina separada, pero ahora los agujeros pueden taladrarse en el torno suizo. "Típicamente, las máquinas suizas no tenían la fuerza o potencia para taladrar agujeros de media pulgada de cuatro o cinco pulgadas de profundidad", dice. "Pero ahora corta un poco más libre porque solo está cortando incrementalmente con la tecnología LFV". Añade que este tipo de "mecanizado de alta velocidad" permite cortes más ligeros mientras usa menos potencia comparado con procesos convencionales que requieren mayor potencia y cortes más pesados.

Marubeni Citizen-Cincom Inc. | 201-818-0100 | marucit.com

Slabe Machine Products | 440-946-6555 | slabemachine.com