Programación eficiente reduce costes de configuración y utillaje en Jaktool LLC

En Jaktool LLC (Cranbury, NJ), un equipo de jóvenes ingenieros inquisitivos está invirtiendo tiempo en explorar el potencial completo de su software y máquinas de fabricación para asumir los trabajos complejos que nadie más quiere. Usando software de programación CAD/CAM Mastercam de CNC Software Inc. (Tolland, CT), Jaktool logra ahorrar tiempos de configuración y costes de utillaje, y reducir tiempos de ciclo, mientras ofrece un servicio al cliente excepcional a una diversa sección transversal de industrias.

Una empresa de tecnología de prototipos de alta precisión, Jaktool se especializa en servicios analíticos, desarrollo de procesos de fabricación y fabricación de prototipos para los mercados de defensa, médico, laboratorio e industrial, trabajando con casi todo tipo de materiales desde plásticos hasta aleaciones de alto níquel, titanio y acero inoxidable. Alrededor del 50% de su trabajo es para el ejército —apoyando sistemas de armas de prototipo y componentes de hardware balístico para aplicaciones aerotransportadas, de superficie y sub-superficie.

Las piezas pueden ser tan pequeñas como remaches de 0,040" (1 mm) para una aplicación aeroespacial o tan grandes como 18" (457 mm) de diámetro para aplicaciones sub-superficie. Los volúmenes de prototipo van de 1 a 5000 piezas, con un promedio de 50 piezas. En el taller, alrededor del 65-70% de su trabajo es torneado; el resto es fresado. El trabajo se realiza en tornos CNC de dos ejes, tornos de doble husillo de cinco ejes y fresadoras de tres a cinco ejes.

Cada uno de los 10 ingenieros mecánicos y eléctricos de Jaktool es capaz de llevar las piezas desde el plano al producto final, según Ryan Hollywood, gerente de ingeniería de fabricación: "Este no es un taller típico donde tenemos dos programadores y pasamos el resto a operadores de máquina. Todos los chicos que hacen las piezas son los mismos que programan las piezas. Cada persona tiene propiedad de una pieza, siguiéndola a través de cada proceso de fabricación —torneado, bruñido, rectificado, roscado y todo lo demás hasta que la pieza está terminada. Como cada persona lleva muchos sombreros, incluyendo correr dos máquinas simultáneamente, necesitamos mover producto por el taller rápido y eficientemente para que todos puedan correr sus trabajos", dijo Hollywood.

CNC Software, a través de su red de distribuidores, ha sido un recurso valioso para formar a empleados de Jaktool que son en gran parte autodidactas a través de experiencia, manuales de Mastercam y foros a los que asisten. El taller fue un sitio beta para Mastercam 2017 donde, mediante prueba y error, los empleados pudieron descubrir sus nuevas y potentes funciones de programación. La primera vez que se implementó una nueva función, por ejemplo, tomó aproximadamente una vez y media lo que normalmente tomaba programar una pieza. Sin embargo, para el segundo intento, el equipo redujo aproximadamente un 25% del tiempo de ciclo, seguido de una reducción del 25% del tiempo de configuración.

Jaktool mantiene un programa de prácticas fuerte y gratificante. Basándose en sus fortalezas, intereses y disposición a invertir tiempo, a los becarios se les anima a ir más allá de pulsar botones y acabar tareas. Aunque ambas juegan un papel importante en aprender y apreciar procesos de fabricación, el verdadero valor de un becario como futuro ingeniero se descubre cuando se convierte en solucionador de problemas. Kevin Zheng, que es becario y estudiante de ingeniería eléctrica, es típico. Él explora continuamente diferentes formas de programar las trayectorias de herramienta para llevar las máquinas a sus máximas capacidades. Y no le hace daño que realmente le guste hacer virutas.

Cuando está en el taller, Zheng se dedica a tiempo completo a operaciones de fresado. Prefiere proyectos no repetitivos que le desafíen a investigar las muchas funciones de Mastercam. Cuando el estudiante de último año empezó sus prácticas, Jaktool estaba haciendo trabajos de cuatro ejes ideales para desbaste. Cuando Hollywood soltó a Zheng en el software, aprendieron más funciones, permitiéndoles asumir trabajos más complicados usando las máquinas de cuatro ejes.

Previamente, el posicionamiento de cuatro ejes se programaba a mano. Un proyecto temprano involucraba un diseño de pieza con características en un patrón radial que requería mecanizado de cuatro ejes. Usando la función Transformar de Mastercam, Zheng pudo tomar trayectorias de herramienta existentes y traducirlas, rotarlas o reflejarlas para mecanizar múltiples piezas (o agujeros) exactamente iguales. "Podríamos poner esta pieza en un torno con cuatro o cinco operaciones diferentes, pero queríamos ver cómo podríamos hacerlo en una operación en el cuarto eje. Lo hicimos creando planos para cortar desde cada ángulo. Se gasta más tiempo programando la pieza, pero el resultado final es una pieza más precisa porque no se re-fijación varias veces", dijo Zheng.

Según Hollywood, Mastercam 2017 facilita la transición desde su software de diseño Solidworks a Mastercam cuando la pieza necesita ser programada desde el sólido. Además, cuando una pieza se diseña en Solidworks y necesita compensación durante la fabricación, la pieza se redibuja en Mastercam.

"Esta capacidad es especialmente útil al hacer trabajos para el Ejército de EE. UU. debido al formato en que recibimos los pedidos", dijo Hollywood. "Cuando creamos un alambre desde su IGES o su sólido, a veces necesitamos redibujarlo para optimizar trayectorias. Para torneado y fresado, redibujamos muchas piezas con la excepción de piezas muy complicadas. En ese caso, un IGES se importa al software CAD/CAM y las coordenadas se reinician en los planos correctos para que los ejes XYZ estén en la ubicación adecuada."

La tecnología Dynamic Motion de Mastercam recibe crédito por jugar un papel importante en la capacidad de Jaktool para reducir drásticamente el tiempo de fabricación. "Cuando se trata de fresado, cada programa que escribo tiene algo de Dynamic Motion porque descubrí que es mucho más fácil quitar material", dijo Zheng. Elige el material, luego un alambre, una herramienta, y un paso, y lo programa en la trayectoria de alta velocidad, a menudo creando geometrías complejas y operaciones de desbaste al mismo tiempo. Dynamic Motion quita material rápidamente debido a algoritmos propietarios en el software que detectan inteligentemente cambios en el material, permitiendo que la herramienta permanezca en contacto constante con el material con poco o ningún paso. Como la herramienta está constantemente en contacto con el material, hay menos roturas de herramienta también.

"Aprendí a hacer cosas sin Dynamic y luego, cuando empezamos a usar la tecnología, redujo los tiempos de ciclo a la mitad cuando se trataba de repeticiones de desbaste. Extendió la vida de la herramienta en un 20-30%", dijo Hollywood. Como Jaktool no hace los mismos trabajos cada día, las altas velocidades posibles con Dynamic Motion dan al equipo los medios para llevar las máquinas a su máximo potencial mientras agilizan todo el proceso de fabricación. Por ejemplo, el equipo tenía un trabajo repetido que requería 910 piezas. Sabían que tomaba 12-13 minutos correr. Recientemente, programaron la pieza usando una máquina de doble husillo, programándola con husillo izquierdo y derecho en Mastercam, luego completando la transferencia. El tiempo de ciclo se redujo en un 20%. "A la larga, los minutos suman días, así que nos dimos cuenta de un ahorro de aproximadamente una semana y media", dijo Hollywood.

Uno de los trabajos más difíciles que Jaktool aceptó fue para una forma tubular pequeña con 120 bolsillos radiales con pared delgada. Todos los bolsillos necesitaban cortar fuera del eje, poniendo la operación de fresado en aproximadamente una hora por pieza. Según Hollywood, nadie más tocaría el trabajo. El joven equipo experimentado cotizó 50-60 minutos para completar, debido a su imprevisibilidad. Aproximadamente una semana antes, Zheng aprendió a usar la función Transformar/Rotar del software, permitiéndole programar siete u ocho bolsillos por fila y aproximadamente 24 a 36 posiciones angulares, en lugar de 120 bolsillos individuales manualmente.

"Solo tuve que programarlo una vez y ponerlo a repetir para ir en fila, y otra repetición para ir alrededor de toda la pieza", dijo Zheng. "Reducí nuestro tiempo de ciclo a 15 minutos y no rompí una sola herramienta durante toda la corrida." Se usaron aproximadamente 200 lb (90 kg) de material, según Hollywood. El tiempo de configuración fue tres o cuatro veces más largo que programar sólidos, pero al usar todas las funciones Transformar/Rotar, Jaktool pudo reducir el tiempo de ciclo al 25% de la cotización original.

Las tolerancias ajustadas requeridas en especificaciones militares plantean un reto particular en operaciones de torneado. Muchos trabajos son más o menos una milésima de pulgada de tolerancia, en piezas que pueden medir de 10 a 12" (254-305 mm) de diámetro. Los requisitos de acabado también son estrictos. "Hay mucha ciencia detrás de las piezas que hacemos. Estas no son solo piezas estándar con más o menos cinco milésimas. Podemos asumir muchos retos con diferentes piezas y, como equipo, nos hemos agrupado, lo hemos resuelto, solucionado problemas, y hecho estas piezas que otros talleres evitarían", dijo Hollywood. "El software nos ayuda a hacer eso."

Para más información sobre Mastercam/CNC Software Inc. visita www.mastercam.com, o llama al 860-875-5006.