Automatic Products impulsa eficiencia de producción con máquinas CNC

Automatic Products en Sumner, Washington, comenzó como un taller de trabajo con automáticas de levas a principios de los años 1990. Ahora tiene más de 50 máquinas CNC. El taller comenzó a reemplazar automáticas de levas con máquinas Lico LNTS en 2017. El propietario Joel Gregory dice que fue una decisión difícil ya que aprendió el oficio en automáticas de levas, pero los problemas laborales forzaron su mano. El nuevo equipo CNC supera a las automáticas de levas en un 37%. Además, para muchos trabajos, el taller corre las máquinas desatendidas y ha eliminado herramientas de forma (y rectificado de herramientas de forma) así como la necesidad de máquinas de segunda operación —todo con menos empleados. Créditos de foto: Absolute Machine Tools

A mediados y finales de 1800, la necesidad de la industria de mayor producción de mecanizado llevó a automatizar tornos de torreta manuales con accionamiento por levas. Usando ejes con tambores giratorios o levas planas, los tornos de torreta se volvieron capaces de producir piezas con mínima interacción humana. Varias iteraciones de estas máquinas luego gobernaron el mundo del torneado de producción por más de 100 años. Durante ese tiempo, hubo actualizaciones a máquinas de tornillo de husillo único y multi-husillo que aumentaron la productividad, capacidad y seguridad, mientras que la mecánica básica permaneció igual —levas giratorias impulsaban enlaces mecánicos, junto con mano de obra altamente calificada y herramientas especiales requeridas para configurar y operar las máquinas.

El advenimiento de la tecnología CNC en los años 1960 trajo a la industria grandes centros de torneado CNC que, aunque precisos y versátiles, eran relativamente lentos. Estos progresaron a lo largo de los años 1970 y eventualmente se convirtieron en los tornos CNC de hoy. Estas máquinas ahora son capaces de soltar piezas complejas completas usando contrahusillos, pero quizás no han abordado completamente las necesidades de talleres de torneado de producción que corren lotes de volumen medio a alto de piezas.

La industria del torno tipo suizo de cabezal deslizante fue la primera en aplicar tecnología CNC al torneado de producción en los años 1970 (máquinas CNC de husillo único se introdujeron alrededor de ese mismo tiempo). Los tornos tipo suizo fueron inicialmente populares en Europa, pero tomó algún tiempo antes de que se adoptaran ampliamente en Norteamérica. Generalmente, tienen precios competitivos, capacidad sustancial y ofrecen abundante herramienta viva en una zona de trabajo pequeña.

El uso de herramientas también es una cualidad única de las máquinas de tornillo operadas por levas de los últimos 100 años. Es decir, la capacidad de tener múltiples herramientas en el corte simultáneamente. Mientras que algunos equipos fuera de máquinas multi-husillo pueden tener solo dos herramientas enganchadas durante un corte, nuevas máquinas CNC de husillo único (como las ofrecidas por Lico y disponibles en Estados Unidos de Absolute Machine Tools) pueden tener tres enganchadas simultáneamente, aumentando así la productividad y reduciendo tiempos de ciclo.

Tendencia hacia CNC

Las razones principales por las que los talleres se están alejando de máquinas accionadas por levas incluyen la edad y condición del equipo, y una fuerza laboral calificada limitada disponible. Además, los clientes exigen tolerancias más ajustadas y mejores acabados, las piezas se están volviendo más complejas, y los tamaños de lote se están volviendo más pequeños. Desde el lado de la máquina, el equipo CNC ofrece menor mano de obra por pieza y mayor utilización de husillo. Y, desde el lado regulatorio, las máquinas CNC son mucho más propensas a adherirse a estándares OSHA que las automáticas de levas más antiguas.

La grave escasez de mano de obra calificada para automáticas accionadas por levas ha sido el caso por muchos años, pero ahora se está volviendo aguda. Un estudio realizado hace 10 años encontró que la edad promedio de una persona de configuración para esas máquinas era 55. Hoy, muchas de esas personas se acercan a la jubilación. Y, durante este tiempo, pocas compañías estaban capacitando nuevo personal, a menudo debido a la dificultad de localizar a alguien que quisiera seguir esta línea de trabajo. Toma años desarrollar una persona de configuración bien entrenada para automáticas de levas.

Global Precision Parts tiene máquinas modelo Lico LNTS y LNDD en sus tres ubicaciones. El Ingeniero de Proceso Mike Naticchia ha liderado su éxito en trabajos de corrida corta, media y larga anteriormente corridos en automáticas de levas e incluso otras plataformas CNC. El Presidente de la Compañía Randy Mueller dice que las máquinas CNC han ayudado a reducir el contenido de mano de obra por pieza, mientras aumentan el rendimiento en un 200 a 300%.

Al mismo tiempo, muchas de las automáticas de levas han caído en condición menos que óptima. Las partes de repuesto se están volviendo más escasas y costosas. Además, las personas que poseen el conocimiento para realizar reparaciones pueden ser más raras que las partes mismas. El costo para renovar un husillo único puede variar de $10.000 a $40.000, mientras que los multi-husillos podrían variar de $40.000 a $250.000, dependiendo de las necesidades de reparación.

Los talleres de torneado de producción, que están viendo requisitos de tolerancia más ajustados, más características que requieren operaciones secundarias cuando se corren en máquinas de levas tradicionales, y la necesidad de mejores acabados a veces pueden abordar estas situaciones usando herramientas de afeitado o bruñido. Pero algunas de esas están limitadas a secciones rectas en automáticas de levas. Las máquinas CNC pueden mantener tolerancias mucho más ajustadas, y pueden tornear o mandrinar piezas hasta acabados de 32 micro-pulgadas Ra o mejores con selecciones de herramientas apropiadas. Tolerancias que requerirían ajuste constante en automáticas de levas pueden mantenerse con mínima interferencia humana en máquinas de tornillo CNC. Además, la mayoría de las máquinas de tornillo CNC tienen herramientas vivas axiales y radiales, y, cuando se combinan con el eje C, pueden realizar fresado, taladrado transversal y roscado, y taladrado y fresado axial. Algunas máquinas de tornillo CNC tienen ejes B y Y disponibles, y pueden soltar piezas incluso muy complejas completas.

Otra razón común para la transición a CNC es el tiempo de configuración. Las máquinas de levas de husillo único pueden tomar de 2 a 6 horas para configurar; las máquinas de levas multi-husillo pueden tomar de 6 a 16 horas. Eso significa que no solo la máquina no está haciendo dinero al taller durante ese tiempo, sino que uno de los empleados más caros del taller está parado frente a la máquina todo ese tiempo. Por el contrario, una vez que un trabajo está calificado en una máquina CNC de husillo único, las configuraciones a menudo pueden realizarse en menos de una hora o incluso más rápido en trabajos repetidos.

Una ventaja más que ayuda aún más a reducir el costo por pieza en equipo CNC es la capacidad de correr máquinas ligeramente atendidas o desatendidas. Los alimentadores de barra de almacén también permiten al equipo CNC alcanzar mayor utilización de husillo y requieren mano de obra enormemente reducida para mantener las máquinas abastecidas con material. Algunos talleres llenan el almacén del alimentador de barra y corren la máquina hasta que se agota. Algunos corren su lote actual fuera de turno, luego comienzan un nuevo trabajo en el primer turno. Otros pueden reducir los requisitos de personal para segundo o tercer turno porque las máquinas corren sin mucha atención. Esto les permite realizar configuraciones en primer o segundo turno y correr trabajos las 24 horas.

Northland Screw Products, St. Francis, Minnesota, ha movido muchos trabajos de multi-husillos accionados por levas a la plataforma LNTS. El Maquinista Senior Alex Martinson ha liderado estos esfuerzos, corriendo piezas en tamaños de lote económicos con mínima interfaz humana.

Otra consideración más es limpieza y seguridad. Las automáticas CNC están completamente cerradas, generalmente con enclavamientos de seguridad en las puertas del recinto. Esto reduce la oportunidad de resbalones y caídas manteniendo aceite y refrigerante en la máquina y fuera del piso. A menudo se conectan fácilmente a sistemas de evacuación de niebla, mejorando así la calidad del aire para los trabajadores. Los enclavamientos efectivos entre la puerta y el PLC en el CNC aseguran que los empleados estén libres y lejos del área de corte mientras la máquina está corriendo, lo que reduce oportunidades de lesiones por operar equipos.

Las automáticas de levas heredadas tienen puertas deslizantes pesadas (o sin puertas), sin enclavamientos de seguridad, y a menudo una multitud de huecos en la protección a través de los cuales fluidos e incluso virutas pueden salir de la máquina y crear condiciones de piso resbaladizas y peligrosas. La gran cantidad de posibles puntos de pellizco en las automáticas de levas más antiguas también son difíciles de proteger, y fabricar recintos metálicos completos para proteger trabajadores, reducir niveles de sonido mientras operan y contener fluidos tienen la desventaja de que hacen las configuraciones de máquina más difíciles y largas de completar.

Experiencias de talleres

Varios talleres han hecho la transición de máquinas accionadas por levas a equipo Lico CNC de husillo único por las razones declaradas arriba. Por ejemplo, Vanamatic de Delphos, Ohio comenzó a correr máquinas Lico en 2008. Han agregado varias a lo largo de los años, y ahora corren nueve máquinas modelo LNTS. Han aumentado tasas de producción y mejorado calidad de pieza al mover algunas familias de piezas aeroespaciales de máquinas de ocho husillos y máquinas de segunda operación a mecanizado completo en los modelos LNTS. Según Jared Wiltsie, un ingeniero de Vanamatic, el corta mucho acero inoxidable difícil y mientras un operador necesitaba atender continuamente una máquina de 8 husillos, un operador ahora puede atender tres o más máquinas LNTS que producen piezas completas.

Air-Way Manufacturing en Olivet, Michigan, es un fabricante y distribuidor de racores hidráulicos para uso OEM. La compañía actualmente usa cuatro máquinas Lico LNDD en dos plantas diferentes. Según el Gerente de Tecnología de Manufactura Troy Newman, usa estas máquinas para descargar trabajos de corrida corta a media de multi-husillos accionados por levas, equipando las máquinas CNC para correr algo de trabajo fuera de turno.

De manera similar, Quality Switch en Newton Falls, Ohio, compraba piezas mecanizadas de tornillo de vendedores externos mientras producía algunas piezas de mayor diámetro en tornos CNC multifunción. Jeremy Sewell, vicepresidente, dice que la compañía ha ahorrado dinero corriendo las piezas más pequeñas en casa en sus máquinas LNDD. Además, la compañía mecaniza esas piezas para sus propios productos, así que ahora también está en mejor control en términos de programación de manufactura.

Las fotos a lo largo de esta historia destacan otros ejemplos. Algunos talleres estuvieron adelante de la curva de adopción, mientras que otros se han movido de las máquinas de levas debido a necesidad. Recursos laborales limitados, tolerancias y acabados más ajustados, tiempos de configuración más cortos, y un ambiente de trabajo más seguro son motivadores poderosos para hacer el movimiento hacia el torneado de producción CNC. Los talleres también han encontrado que las modernas máquinas de tornillo CNC son grandes contribuyentes a su éxito financiero.