Paramount Machine potencia el torneado suizo con eje Y2 y eje B programable

Durante su búsqueda de un torno suizo con eje Y2, Paramount Machine descubrió las ventajas de una máquina con eje Y2 y eje B programable para crear contornos y características en varios ángulos.

Paramount Machine, en Salt Lake City, sirve a clientes diversos produciendo piezas y ensambles para aeroespacial, defensa, médica, minería y otras industrias. Dirigida por el propietario Steve Van Orden, la empresa de 65 personas cuenta con variedad de equipos en instalaciones climatizadas: centros de mecanizado verticales (VMC), horizontales (HMC), tornos CNC, centros torneado-fresado, máquinas de electroerosión por hilo (EDM) y, hasta 2017, un torno suizo.

Hoy, el taller tiene seis tornos suizos.

Eric Van Orden, hijo de Steve, líder de tornos automáticos y asesor técnico de torneado, explica que su primer torno suizo de seis ejes ofrecía herramienta viva para mecanizado completo, pero carecía de eje Y2, limitando operaciones en el husillo secundario.

Esto impulsó la búsqueda de otro torno suizo con eje Y2. Durante la búsqueda, se percataron de las ventajas de una máquina con eje Y2 y eje B programable, que permite crear contornos y características en varios ángulos, además de mayor capacidad de herramientas. Tales características parecían ideales para mecanizar más eficientemente una familia de componentes de rayos X que tradicionalmente corrían en múltiples máquinas.

El taller produce variedad de piezas en sus seis tornos suizos. Ahora busca mecanizar cualquier pieza de 1,5 pulgadas de diámetro o menos en esas máquinas multifunción.

"Nuestro proceso original para una pieza de esa familia incluía dos operaciones en torno de plato, una operación de fresado, una de electroerosión por hilo y otro fresado", dice Eric Van Orden. "Sentimos que un torno suizo con eje B podría fabricar esta pieza yendo solo del torno suizo a la electroerosión por hilo antes de enviarla al cliente".

Además, otros trabajos requerían fresado, taladrado y roscado en ángulo, que se beneficiarían de un torno suizo con eje B.

Tras evaluar varias soluciones, compraron un Tsugami SS327-5AX de 32 mm a REM Sales. Hace cinco años. Van Orden dice que, además de ejes Y2 y B, se eligió por otras razones: la máquina es más pesada que otros tornos suizos, lo que aporta rigidez, y tiene motores de alta potencia en husillo principal y secundario. También valoraron el asesoramiento y asistencia oportuna de asociados de REM Sales como John Traver y Steve Tragarz, y soporte de mantenimiento rápido.

Van Orden cita un caso donde dañaron la cubierta de guías del husillo secundario en medio de un trabajo urgente. "Llamamos a Tsugami/REM Sales al cierre para ver qué tan rápido podían entregar un repuesto para seguir operando con seguridad. No solo tenían stock, sino que un miembro del equipo llevó la pieza a UPS de camino a casa para que llegara al día siguiente. La recibimos a primera hora y la máquina volvió a funcionar rápidamente".

Van Orden también destaca el beneficio de programar esta máquina de eje B con el software Esprit CAM que ya usaban para otras máquinas, y el postprocesador desarrollado específicamente para el Tsugami SS327-5AX.

Eric Van Orden señala el valor de la simulación en Esprit CAM y su capacidad para crear fácilmente múltiples planos de trabajo, eliminando la necesidad de configurar herramientas con diferentes compensaciones de ángulo.

"Nuestro objetivo es crear una solución completa que no termine en la generación de trayectorias en el sistema CAM, sino que termine con código G optimizado para la máquina que funcione sin errores", dice Nick Zentil, director de ventas norteamericanas de Esprit CAM. "En una máquina compleja como la SS327-5AX, se necesita un postprocesador que permita acceder a todas sus capacidades. Trabajamos estrechamente con el equipo de aplicaciones de Tsugami/REM Sales para desarrollar posts que hagan exactamente eso: generar código sin edición".

"Tengo total confianza en que, si configuro las herramientas correctamente en Esprit CAM, puedo tomar ese código, postprocesarlo, cargarlo en la máquina y ejecutarlo sin problemas", dice Van Orden.

También destaca la facilidad para crear múltiples planos de trabajo en Esprit CAM. Esto permite a programadores seleccionar características de un modelo sólido y crear planos de trabajo a partir de él. El software determina automáticamente la dirección del plano de trabajo adecuada según la herramienta para mecanizar la característica. Esto elimina la necesidad de configurar herramientas con diferentes compensaciones de ángulo.

¿Cuánto se redujo el tiempo de producción al consolidar operaciones del componente de rayos X en el torno suizo? "Pudimos reemplazar tres ciclos de máquina separados con un solo proceso suizo, y el tiempo de ciclo global de la pieza se redujo en un 92%", dice Van Orden. "No solo fue un ahorro dramático de tiempo, sino que también eliminó piezas en proceso que antes estaban escalonadas por el taller".

Por supuesto, fue un gran éxito para esa familia de piezas. Pero, en última instancia, los beneficios de este segundo torno suizo llevaron a un cambio más profundo en qué trabajo correrían en sus ahora múltiples tornos suizos y a una inmersión más profunda en cómo maximizar el potencial de esta plataforma de mecanizado multifunción.

Aumentando la flexibilidad del torno suizo

Recientemente, Paramount Machine ha visto mayor demanda de piezas pequeñas principalmente para aplicaciones aeroespaciales. Si bien era posible correr esas piezas en tornos de plato más grandes, consideraron más sensato seguir alimentando trabajos grandes a esas máquinas. Esa es una razón para comprar pronto un Tsugami SS207-5AX de 20 mm con eje B tras el primer Tsugami de eje B. Además, han añadido otro SS327-5AX y dos Tsugami B0386-III de 38 mm en los últimos años.

Estas adiciones cambiaron la estrategia del taller. "Con los años, nos hemos vuelto tan efectivos con la plataforma de torno suizo que ahora virtualmente cada trabajo menor a 1,5 pulgadas de diámetro corre en esas máquinas en lugar de tornos convencionales", explica Van Orden. "Y, aunque las tiradas típicas van de 500 a 1.000 piezas, no tememos configurar esas máquinas para correr solo cinco piezas". Además, la capacidad de herramienta viva en los tornos suizos a menudo elimina cualquier segunda operación en fresadora que de otro modo sería necesaria para piezas que comenzaban en tornos de plato.

Todos los Tsugami son modelos "convertibles", y parte de la estrategia es mantenerlos en modo torno de plato la mayor parte del tiempo y programar en consecuencia, a menos que un trabajo requiera buje guía. Van Orden dice que estas máquinas operan en modo torno de plato el 80% del tiempo. Esto reduce el tiempo de cambio a nuevos trabajos. Señala que el cambio entre modo torno de plato y buje guía toma solo 30 a 45 minutos.

Paramount Machine ha encontrado que un alimentador de barras tipo revista escalonada es particularmente útil con barras de pequeño diámetro para evitar doble carga.

Otros esfuerzos para maximizar beneficios de los tornos suizos incluyen:

Rebabear piezas en la máquina. El valor de máquinas multitarea como tornos suizos es el potencial de mecanizar piezas completas. Sin embargo, si una pieza aún requiere rebabeo, no está completa. Paramount Machine usa ciclos de rebabeo en sus tornos suizos que, según Van Orden, han eliminado aproximadamente el 60% del rebabeo manual que de otro modo se requeriría. Para máquinas con eje B, pueden usar una fresa de chaflán y trayectoria de contorneado para alcanzar la totalidad de la pieza y rebabearla usando solo esa herramienta. Esto a menudo no sería posible en máquinas sin eje B que tienen restricciones perpendiculares y paralelas.

Realizar corte por oscilación. La tecnología de corte por oscilación de Tsugami oscila un eje servo (X o Z) para ayudar a romper virutas en materiales difíciles y reducir calor en el corte porque la herramienta entra y sale del corte. Van Orden dice que han usado esta función para piezas de aluminio con problemas notorios de virutas, así como para desbaste de piezas de acero inoxidable 17-4. También se usa comúnmente en operaciones de corte para romper virutas y eliminar "hilos" largos que tienden a enrollarse alrededor de la pieza.

Con esta técnica, el corte se realiza sincronizando la oscilación del eje especificado con la rotación del husillo principal. La interrupción en el corte rompe el material en virutas pequeñas. Esta función es impulsada por software, no se necesita equipo extra ya que las máquinas están diseñadas para soportar corte por oscilación. Se realiza especificando el código G inicial (G8.5P2), y la función permanece válida hasta ser cancelada por un código G posterior (G8.5P0). Los datos de oscilación se calculan automáticamente basados en la velocidad del husillo principal y la velocidad de avance del eje especificado.

Para torneado de diámetro exterior, los vástagos/unidades de sujeción de herramientas permanecen instalados en la placa de grupo y las cabezas individuales con insertos de cambio rápido pueden intercambiarse fácilmente.

Usar herramienta de cambio rápido. Paramount Machine usa herramienta de cambio rápido para agilizar y simplificar configuraciones en sus tornos suizos. Un ejemplo es el sistema KM micro de Kennametal para torneado de diámetro exterior. Los vástagos/unidades de sujeción permanecen en la placa de grupo, y las cabezas individuales con insertos se intercambian fácilmente. De igual modo, usan unidades de taladrado modulares de Iscar para aplicaciones mayores donde el cuerpo del taladro permanece en la máquina y las cabezas se enroscan y desenroscan.

Eric Van Orden demuestra el software desarrollado internamente para rastrear disponibilidad y consumo de herramientas de los tres sistemas de expendio que usa el taller.

Estar abiertos a nuevas herramientas de corte. Van Orden dice que el taller permanece abierto a probar nuevas herramientas que considere beneficiosas. Representantes de herramientas visitan cada dos semanas, si no semanalmente. No están atados a un solo proveedor. Aunque podría haber ventajas de precio, no necesariamente hay ventajas de rendimiento. De hecho, Paramount Machine usa sistemas de expendio de tres empresas conectados via software propio que rastrea disponibilidad y consumo de herramientas.

Consideraciones para producción desatendida

Paramount Machine busca producción desatendida y ha considerado varios elementos de proceso que le dan confianza para permitir que las máquinas corran sin supervisión por largos periodos en sus tornos suizos.

Carros automatizados recogen piezas en bandejas en una mesa rotativa que indexa en intervalos de tiempo específicos. Si las piezas medidas en la primera y última bandeja están dentro de especificación, se asume que las de las bandejas intermedias también lo están.

Por ejemplo, el taller tiene varias marcas de alimentadores de barras. El torno suizo de 20 mm usa un Iemca Elite 220 tipo revista escalonada donde guías escalonadas suben y elevan barras que caen en el canal guía. Van Orden explica que el estilo revista escalonada es particularmente útil con barras pequeñas como material de 1/8 de pulgada que comúnmente corren en esa máquina. Han experimentado que alimentadores que alimentan barras por gravedad a veces doble-alimentan barras de ese tamaño si los ajustes no son perfectos. En algunos casos, esto obligaba a cargar manualmente barras nuevas una a una. Ya no es un problema con el Elite 220.

En el otro lado de los tornos suizos, Paramount Machine usa mesas inteligentes iSwiss para no solo recoger y colectar piezas, sino también clasificarlas en bandejas en forma de pastel unidas a una mesa rotatoria. (El carro automatizado Smart Table es fabricado por Pressure Tech, una empresa de New England Tool Corp., y distribuido por iSwiss). Estas unidades pueden programarse con un código M para indexar a una nueva bandeja vacía tras cierto recuento de piezas o tiempo especificado. Paramount Machine usa el enfoque de tiempo. Al agrupar piezas en múltiples bandejas, pueden medir piezas en la primera y última bandeja, y si están dentro de especificación, asumir que las de las bandejas intermedias también lo están.

El taller está aplicando lecciones aprendidas de sus tornos suizos de eje B a su nueva máquina DMG MORI NTX 1000, como usar el eje B de esa máquina para operaciones como torneado de contorno continuo.

Monitorear la vida de la herramienta durante el mecanizado desatendido también es importante. Van Orden señala un trabajo de alto volumen que corrieron 700 piezas durante la noche. Originalmente usaron macros para cambiar herramienta cuando se acercaba al final de su vida. Pero eso significaba que para una característica crítica de la pieza, el proceso debía configurarse en el tope de la tolerancia y degradarse al fondo al final de la tirada. Entonces, corrieron 100 piezas y midieron para ver dónde terminaba la tolerancia por desgaste de herramienta. Tras determinarlo, añadieron macros para ajustar el compensador de herramienta cuando fuera necesario durante la tirada (cada X número de piezas) para que la característica siempre permaneciera cerca de su valor nominal. También han encontrado que comprar herramientas de mayor calidad que duran más ayuda a minimizar cambios de herramienta o ajustes de compensador en entorno desatendido.

La implementación de máquinas de medición por coordenadas (CMM) de taller en diferentes áreas ha aumentado las capacidades de inspección en proceso.

Avanzando

Paramount Machine ha añadido recientemente algunas CMM de taller Zeiss DuraMax en diferentes áreas, lo que ha aumentado sus capacidades de inspección en proceso y mejorado la calidad general mientras busca continuamente. También está considerando software para rastrear utilización de máquinas. Ha hecho algo de eso usando la plataforma de monitoreo y análisis histórico Messenger disponible en sus máquinas DMG MORI. Van Orden siente que esto ayudará a refinar sus esfuerzos de mecanizado desatendido. Pero señala que, aunque es fácil recolectar datos, a veces no es tan fácil interpretar y analizar la información para tomar decisiones más informadas en el taller.