Añadir ejes de mecanizado CNC reduce costes de producción: así es como funciona

¡Es oficial! Añadir ejes extra a tu proceso de mecanizado puede hacerlo más eficiente y reducir costes. Aquí te explicamos por qué funciona.

Las cosas cambian constantemente en el mundo de la fabricación. Llegan nuevas tecnologías, las antiguas mejoran, y necesitamos actualizar nuestros procesos para seguir el ritmo.

Un cambio que ha estado ocurriendo recientemente es un aumento en el número de ejes que pueden usarse en mecanizado CNC. Según las tendencias actuales, la tecnología más nueva está permitiendo que el mecanizado multi-eje sea aún más accesible que nunca.

Pero, te preguntarás, ¿son realmente mejores más ejes?

Bueno… sí.

Añadir ejes extra a tu proceso de mecanizado puede aportar un montón de beneficios, incluyendo mayor eficiencia y reducción de costes.

Puedes añadir ejes extra invirtiendo en una máquina CNC multi-eje o con mecanizado robotizado.

¿Cuál es la mejor opción? Para responder, veamos primero los problemas del mecanizado tradicional.

5 problemas del CNC tradicional de 3 ejes

Tradicionalmente, las máquinas CNC tienen 3 ejes programables, a menudo X, Y y Z. Estos te permiten taladrar, fresar o transformar tu pieza en 3 dimensiones. Algunas máquinas de ejes reducidos (como grabadoras) también vienen con capacidad 2D o 2.5D.

El mecanizado 3D es genial para muchas operaciones comunes en fabricación. Sin embargo, también puede ser muy restrictivo tener solo 3 ejes.

Aquí tienes 5 problemas que surgen con las máquinas CNC tradicionales:

1. Requiere más puestas a punto (setups)

Menos ejes significan más setups. A menos que tus productos solo requieran mecanizado extremadamente simple, es probable que necesites cambiar la posición y/o orientación de las piezas para lograr todos los cortes requeridos.

Cada setup extra afecta directamente a la productividad de la célula de mecanizado. Esto es especialmente problemático con tamaños de lote pequeños (que son cada vez más comunes) donde hasta el 90 % del tiempo de mecanizado puede consumirse en setups.

2. Más tiempo manos a la obra

Más setups no solo reducen la productividad de la máquina. También reducen la productividad de los trabajadores. Cada setup requiere que un operario gaste su valioso tiempo en una tarea que no añade valor. Podrían dedicar este tiempo de forma más productiva en otra parte.

Optimizar tus cambios puede ayudar a reducir este tiempo, pero es mucho más efectivo eliminar la mayor cantidad posible de tiempo manos a la obra.

3. Necesita utillaje personalizado

Las máquinas de 3 ejes están restringidas en la orientación con la que pueden acercarse a la pieza. Si una operación de mecanizado requiere una orientación ligeramente desplazada, esto a menudo significa que necesitas diseñar y fabricar utillaje personalizado.

Los utillajes personalizados están bien para tamaños de lote muy grandes. Sin embargo, pueden añadir una enorme cantidad de trabajo para cada setup. Esto puede aumentar significativamente el tiempo que cada pieza lleva y el coste.

4. Pasos incrementados por operación

Cualquier fabricante estaría de acuerdo: cuantos menos pasos de mecanizado, mejor. Muchos principios de la práctica de Diseño para Fabricación se dedican a simplificar operaciones de mecanizado y reducir el número de pasos requeridos.

Las máquinas de 3 ejes a menudo aumentan innecesariamente el número de pasos comparado con tecnologías de mecanizado que tienen más Grados de Libertad.

5. Aumento del tiempo de entrega y coste del producto

Todos los problemas anteriores pueden afectar negativamente al proceso de fabricación global, llevando a mayores tiempos de entrega y un coste de producto más alto. Cada vez que un técnico necesita dedicar su valioso tiempo a un nuevo setup y cada vez que debe fabricarse un utillaje personalizado, puede impactar directamente en la cuenta de resultados.

Por qué los ejes extra reducen costes

La solución cada vez más popular a estos problemas es añadir ejes extra a tu operación de mecanizado.

Hay dos formas de lograrlo, como describiremos a continuación, pero primero veamos por qué más ejes pueden reducir costes.

El punto óptimo de los 6 Grados de Libertad

A menudo pensamos en el mundo como de 3 dimensiones. Pero, en realidad, se requieren 6 dimensiones para un mecanizado totalmente flexible:

• 3 dimensiones posicionales (X, Y y Z)
• 3 dimensiones rotacionales (Rot[X], Rot[Y] y Rot[Z])

Estos 6 valores son el número mínimo de Grados de Libertad (DoF) requeridos para acercarse a cualquier punto en el espacio de trabajo desde cualquier ángulo.

Las máquinas CNC con 3, 4 o incluso 5 ejes siempre van a estar restringidas porque no alcanzan este "punto óptimo" de 6 DoF.

5 formas en que los ejes extra reducen costes

Añadir DoF extra a una operación de mecanizado puede disminuir costes de varias formas:

1. Solo se necesita un único setup (conocido como setups "Done-in-one").
2. El tiempo manos a la obra del operario se reduce al mínimo.
3. Normalmente no se requiere utillaje personalizado.
4. Reduce y simplifica los pasos de mecanizado.
5. Disminuye el tiempo de entrega del producto.

Todos estos factores ayudan a reducir el tiempo y coste de producción.

¿Cuántos ejes puedes añadir?

Como se requieren 6 DoF para una máquina totalmente flexible, la siguiente pregunta es: ¿Cómo añadimos esos DoF y cuántos podemos añadir?

Hay 2 opciones para añadir ejes extra a tu célula de mecanizado:

1. Máquinas CNC multi-eje.
2. Mecanizado robotizado.

Aquí tienes cuántos ejes puedes añadir con cada tecnología:

Con máquinas CNC

Cuando hablamos de máquinas CNC, nos referimos típicamente a los tres tipos más comunes disponibles actualmente:

1. CNC tradicional de 3 ejes
2. CNC de 4 ejes
3. Máquinas CNC de 5 ejes

Aunque empiezan a haber otras máquinas en el mercado (como esta máquina de 6 ejes reportada en 2019), 5 ejes es el "límite superior" más común.

Con mecanizado robotizado

Una alternativa al CNC es usar mecanizado robotizado. Esto implica añadir una herramienta de mecanizado a un robot industrial.

Con esta configuración, la configuración básica tiene 6 DoF, ya que este es el estándar para robots industriales. Sin embargo, hay margen para muchos más ejes en tu configuración de mecanizado robotizado añadiendo tantos ejes extra como quieras.

Aunque nunca puedes aumentar los DoF por encima de 6, añadir más ejes así permite un espacio de trabajo mucho mayor y más flexibilidad.

¿Qué es mejor: CNC o mecanizado robotizado?

La tendencia actual hacia el mecanizado multi-eje está haciendo que las máquinas de 5 ejes sean más populares. Sin embargo, hay desventajas en usar máquinas CNC comparado con mecanizado robotizado.

Dos grandes inconvenientes de las máquinas CNC multi-eje son:

• Son inflexibles: No puedes simplemente añadir un eje extra como puedes con el mecanizado robotizado.
• ¡Son enormes!: Con CNC, cuantos más ejes tienes, más grande se vuelve la máquina normalmente.

En última instancia, la elección de qué tecnología usar depende de ti, pero vale la pena mencionar que el mecanizado robotizado puede incluso superar a las máquinas CNC en algunos casos.

El mecanizado robotizado puede simplificar realmente tu vida comparado con usar máquinas CNC multi-eje.

¿Qué opinas de las máquinas CNC multi-eje comparadas con el mecanizado robotizado? Cuéntanos en los comentarios a continuación o únete a la discusión en LinkedIn, Twitter, Facebook, Instagram o en el foro de RoboDK.