Elegir la máquina herramienta perfecta para cada tarea

Una de las primeras pistas de que Precision Plus es diferente de otros talleres fue un suave clic. El sonido emana de más de una docena de tornos suizos accionados mecánicamente en el centro del taller. Alineados en filas ordenadas y servidos por alimentadores de barras显然较新, estas máquinas cortan al descubierto, sin los recintos amortiguadores de ruido que caracterizan a las máquinas CNC del taller. Una mirada más cercana revela media docena de herramientas hundiéndose simultáneamente dentro y fuera de la pieza mientras las levas giran.

Aquí, Mike Reader junto a un torno CNC de doble husillo Miyano BNX. Mike dirige el programa de aprendizaje del taller, que capacita a nuevos empleados en tornos automáticos suizos. Crédito: Precision Plus

Algunas de estas máquinas ya llevaban años produciendo piezas cuando la empresa se mudó a su ubicación actual en Elkhorn, Wisconsin en 2000. Bajo el liderazgo del presidente Mike J. Reader, la compañía ha añadido varios equipos CNC más nuevos, incluyendo tornos de doble husillo Miyano ABX y BNX, así como múltiples tornos suizos CNC Star y Tsugami. Y sin embargo, Precision Plus aún depende en gran medida de equipos que operan casi igual que cuando el padre de Reader, Phil, compró la empresa en 1988 —usando levas físicas en lugar de CNC para espaciar el tiempo y la profundidad de los cortes. ¿Por qué?

Esta fue mi primera pregunta a Michael P. Reader, VP de Ingeniería (e hijo de Mike Reader). Su respuesta fue simple: "Las máquinas accionadas por levas, cuando pueden usarse, son más baratas de operar", dice.

Elegir levas sobre CAM

Piezas pequeñas de precisión, como este tornillo para oboes y fagotes, son ideales para máquinas accionadas por levas. La ranura es cortada por una sierra acoplada al accesorio de recogida. Crédito: Precision Plus

"Para piezas cilíndricas pequeñas con volúmenes anuales altos, los tornos suizos de levas son muy económicos", dice Reader. La flota de tornos suizos accionados mecánicamente de Tornos tienen costos eléctricos más bajos y crucialmente pueden cortar piezas significativamente más rápido.

Ese último factor puede sorprender, ya que una máquina herramienta controlada por computadora parece no tener problema compitiendo con una que no tiene ninguna capacidad de cómputo. Sin embargo, las máquinas de levas pueden utilizar múltiples herramientas de corte a la vez, con muy poco desplazamiento. "Todas las herramientas están en reposo a menos de dos pulgadas de la pieza", dice Reader, gesticulando hacia un semicírculo de herramientas cortando frenéticamente un percutor de una barra delgada. "Esto lo hace mucho más rápido que un CNC".

Cinco herramientas de corte rodean la pieza en este torno automático suizo accionado por levas. Al girar el árbol de levas, las diferentes herramientas realizan sus operaciones y cortan una pieza terminada por cada rotación del eje. La cercanía de las herramientas a la pieza lo hace excelente para producir rápidamente piezas con solo unas pocas características. Crédito: Precision Plus

¿Cuánto más rápido? "Tenemos una pieza que tomaría ocho segundos por pieza en un torno suizo CNC", dice Reader. "En la máquina de levas, toma tres segundos". Más que duplicar la velocidad de producción es una gran diferencia, especialmente con altos volúmenes. "Si tuviéramos que usar un CNC en esa pieza", dice, "ni siquiera llegaríamos al punto de equilibrio".

Pero, ¿cuándo son preferibles las máquinas CNC?

Precisión y tolerancia en el CNC

Otro beneficio de los tornos suizos accionados por levas de Tornos: la visibilidad. "Los tornos suizos de levas son fácilmente accesibles, así que puedes ver lo que sucede", dice Reader. Esto los hace perfectos para el programa de aprendizaje de la compañía, que Reader acredita por proporcionar mano de obra. Crédito: Precision Plus

"Realmente depende de las necesidades de la pieza", dice Reader. "Algunas piezas necesitan mayor precisión, que un torno suizo CNC proporciona". Tome el ejemplo de un componente dental que la instalación produce. En un extremo, el diámetro es de solo 0,01 pulgadas de espesor, y su relación longitud-diámetro es bastante alta, por lo que requiere soporte adicional para eliminar vibraciones y evitar que el componente se rompa en la máquina. Estas características hacen necesario el CNC, ya que es capaz de mayor precisión y mayor rigidez. Además, la rugosidad superficial debe ser casi impecable, ya que una ligera imperfección puede ser catastrófica. "Necesitamos asegurarnos de alcanzar la tolerancia exactamente", dice Reader. "Si este componente dental tuviera imperfecciones superficiales, podría provocar propagación de grietas y fallo en uso".

Creo que cualquiera que haya estado en un sillón dental agradece la mayor precisión de la máquina CNC.

Este componente dental debe cumplir tolerancias exigentes y tiene gran relación longitud-diámetro, haciendo necesario usar un torno suizo CNC en lugar de uno accionado por levas. Crédito: Precision Plus

Factores distintos a la tolerancia pueden influir en la elección de máquinas CNC. Para empezar, pueden manejar piezas más grandes —12, 20 o 32 mm según la máquina. Además, piezas como el componente dental requieren refrigerante a alta presión, lo cual no es posible en tornos suizos accionados por levas. El refrigerante también puede ser factor importante para materiales que generan virutas fibrosas o pegajosas, así como componentes de válvulas con ranuras para anillos tóricos que requieren alta presión para evacuar virutas.

Finalmente, los tornos de cabezal fijo trabajan con piezas más grandes y complejas hasta 2,5 pulgadas de diámetro. "Generalmente, cuando tenemos mucha remoción de material o mayor complejidad, vamos a utilizar nuestra plataforma Miyano", dice Reader. El Miyano ABX se usa para mecanizado agresivo y preciso —en parte por los platos hidráulicos y el diseño robusto de la plataforma. Una pieza usada en producción de semiconductores implica gran remoción de material interior, taladrado descentrado, roscado y torneado OD en acero inoxidable de alta resistencia y alto límite elástico. En un torno de doble husillo con tres torretas, el componente puede mecanizarse completo en una operación a tasa altamente competitiva.

Usada en fabricación de semiconductores, esta pieza es más adecuada para torno tradicional. Implica múltiples operaciones de taladrado descentrado, gran remoción de material interior y varias características exteriores —todo en una aleación de acero inoxidable difícil de mecanizar. Crédito: Precision Plus

El otro torno —el Miyano BNX— está principalmente por su eficiencia. "El BNX ofrece tasas de producción más rápidas que el ABX mientras permite compensaciones de quinta decimal", dice Reader. Precision Plus mecaniza componentes ±0,0001 pulgadas en torneado OD, y un total de 0,0003 en taladros ID. Cuando no necesita ser tan preciso, es capaz de mecanizar simultáneamente en husillo principal y subhusillo con la única torreta, aumentando el rendimiento en muchas piezas. Ambas plataformas cuentan con sistemas de sujeción de cambio rápido de Hainbuch para mejorar tiempo de configuración y concéntrica de husillo a husillo.

Como en muchas cosas del mecanizado, realmente se reduce a la pieza. "En general, cuanto más grande y compleja la pieza, más probable que vaya a los tornos de cabezal fijo", dice Reader. "Piezas cilíndricas pequeñas con tolerancias extremadamente ajustadas o que necesitan refrigerante a alta presión van a los tornos suizos CNC. Pero si podemos hacerla en las máquinas suizas de levas, probablemente será más rápido y igual de preciso producirlas allí".