Alimentadores de Barras Modernos: Mejorando la Interconectividad para Ahorro de Costos y Calidad

La necesidad de reducir el costo por pieza, mejorar la productividad, gestionar la calidad del producto y obtener ventaja competitiva impulsa a los fabricantes a examinar todos los aspectos de sus procesos de producción. Para aquellos que usan máquinas de torneado para fabricar piezas a partir de barras, emplear alimentadores de barras modernos puede tener un impacto importante en el logro de estos objetivos, especialmente ahora que los alimentadores de barras han entrado en la era del Internet Industrial de las Cosas (IIoT).

Durante muchos años, la carga de barras era una práctica puramente manual que ralentizaba la producción y hacía poco para mantener la calidad del producto. También había un peligro significativo de lesiones para los operadores de máquinas que podían ser golpeados por barras expuestas girando a altas velocidades. De hecho, los primeros cargadores de barras eran simplemente dispositivos de sujeción o guía que limitaban las velocidades del husillo, producían vibración significativa y a menudo dañaban piezas y herramientas de máquina.

En los años transcurridos, los alimentadores de barras evolucionaron de dispositivos principalmente mecánicos a sistemas sofisticados que incorporan servomotores, codificadores absolutos y una variedad de componentes automáticos de autoajuste. Estos avances —a veces grandes pasos adelante, a veces incrementales— han mejorado constantemente la velocidad de carga de barras, soporte, seguridad y confiabilidad. Para proporcionar las mejores soluciones para una variedad de aplicaciones, los alimentadores de barras automáticos ahora están disponibles en versiones que acomodan barras de 12 pies, 6 pies y longitud de husillo y operan con tornos de cabezal fijo y deslizante (tipo suizo).

La Conexión Ethernet

Uno de los avances más dramáticos en la tecnología de alimentación de barras ha sido la incorporación de conectividad Ethernet para permitir que el alimentador de barras se comunique bilateralmente con el controlador CNC de la máquina. Este intercambio de datos proporciona a los fabricantes una serie de beneficios, incluyendo la reducción de desperdicio de material y la habilitación de cambios automáticos de programas de piezas sobre la marcha.

Habilitar que las herramientas de máquina se interconecten con otros equipos de fábrica ha sido un tema candente en la fabricación en los últimos años. En algunos casos, las incursiones en la interconectividad han tenido aplicación práctica limitada. Sin embargo, el sistema de comunicaciones Ethernet e-Connect, desarrollado por el fabricante de alimentadores de barras LNS para la interconectividad entre el alimentador de barras y la herramienta de máquina, está diseñado para proporcionar soluciones IIoT del mundo real para fabricantes de cualquier tamaño, desde producción de alto volumen hasta lotes pequeños de piezas mixtas.

Reducción de Costos de Material y Mano de Obra

Para muchos talleres, el costo de todas las barras —especialmente materiales como titanio y aleaciones exóticas— hace que la reducción de desperdicio sea una consideración importante. Tirar un remanente de estos materiales costosos es como tirar billetes de dólar a la chatarra. Con e-Connect, el uso de material se monitorea y comunica continuamente al control CNC de la máquina. Cuando los datos compartidos indican que no queda suficiente material para fabricar la siguiente pieza en una corrida dada, el sistema escanea el programa maestro de producción para encontrar otra pieza en la cola que pueda fabricarse a partir del remanente. Cuando se identifica la pieza, la herramienta de máquina y el alimentador de barras se ajustan automáticamente para fabricar la pieza o piezas seleccionadas. Una vez que se agota la barra, el alimentador carga la siguiente barra y el sistema repite el proceso hasta fabricar todas las piezas programadas.

Además de una mejor utilización del material, también hay un ahorro sustancial en costos laborales porque el cambio, dentro del rango de diámetro, se realiza sin intervención del operador. Menos toques por parte del operador mejoran el rendimiento, reducen la posibilidad de error humano y permiten que un operador atienda múltiples estaciones de trabajo. Este nivel de automatización —junto con el monitoreo remoto de la salud del alimentador de barras— también hace posible la producción desatendida, "lights-out", incluso para lotes de piezas mixtas.

Para aumentar aún más la producción lights-out, el sistema e-Connect proporciona monitoreo en tiempo real de otros periféricos LNS, incluyendo transportadores de virutas, sistemas de alta presión, colectores de aceite/niebla y otros dispositivos para producción nocturna sin preocupaciones. Los datos de todos estos dispositivos fluyen a través de e-Connect, por lo que no hay necesidad de líneas de datos dedicadas desde cada producto.

Un Caso Práctico

Un ejemplo de un taller CNC que usa este nivel de interconectividad para reducir el costo por pieza mientras cumple con los requisitos de entrega just-in-time del cliente es American Punch (Cleveland, Ohio). La empresa fabrica punzones y matrices de precisión para aplicaciones de calibre pesado, como componentes de puentes y marcos de camiones, así como piezas de calibre ligero para productos de consumo como electrodomésticos y piezas automotrices.

A medida que los clientes de la empresa requerían lotes más pequeños de 5, 10 o 20 piezas a la vez, en lugar de corridas de alto volumen, American Punch tuvo que repensar sus procesos de producción. Un enfoque era continuar haciendo corridas largas y almacenar el exceso de inventario para entregas futuras. Aunque la empresa ya almacenaba una serie de piezas de alta rotación para ciertos clientes, agregar existencias de piezas de menor volumen inmovilizaría capital de trabajo adicional y espacio en el piso.

Esta celda de trabajo usa el sistema de comunicaciones Ethernet LNS e-Connect, compartiendo datos entre el alimentador de barras automático de longitud de husillo LNS Quick Load Servo 80 S2 y el programa maestro del centro de mecanizado Doosan.

Una solución más atractiva sería agrupar de alguna manera una familia de piezas similares que tienen una variedad de longitudes y ejecutarlas todas al mismo tiempo con una sola configuración. El sistema e-Connect hace esto posible comunicándose con el programa maestro de producción a bordo de la máquina CNC. Una vez que la herramienta de máquina completa una corrida de piezas, examina el programa de producción, selecciona la siguiente pieza a producir y envía estos datos al alimentador de barras. El alimentador de barras entonces consulta su Biblioteca de Piezas interna, en la que se almacenan todos los parámetros para cientos de programas de piezas. Aquí, encuentra los datos para el programa que coincide con el elegido por el programa maestro del CNC y se ajusta automáticamente para la nueva corrida de piezas.

En esta instalación, el sistema e-Connect reside en el alimentador de barras automático LNS Quick Load Servo 80 S2 de longitud de husillo, totalmente eléctrico, controlado por servo, que carga barras de 14 a 63 pulgadas (sin exceder la longitud del husillo) con diámetros que van desde 1/4 de pulgada a 3 1/8 pulgadas. El operador de la máquina carga el alimentador de barras con barras de acero para herramientas de 1 1/2 pulgadas y ejecuta un programa macro que permite que el control CNC de la máquina y el alimentador de barras cambien de una familia de piezas a otra sobre la marcha.

Una configuración típica incluiría cargar el diámetro de barra apropiado para fabricar varias cantidades de piezas de diferentes longitudes. Por ejemplo, usando barras de 1 1/2 pulgadas de diámetro para producir 50 piezas de 2,500 pulgadas de largo, 10 piezas de 3,025 pulgadas de largo, 75 piezas de 3,500 pulgadas de largo, y así sucesivamente. Las piezas pueden variar en forma también. Anteriormente, el operador de la máquina cargaba las barras y se quedaba junto a la máquina mientras fabricaba un lote pequeño de piezas. Luego reiniciaba la máquina CNC y el alimentador de barras para fabricar la siguiente pieza de tamaño. Ahora, el operador simplemente configura la corrida, carga la barra y arranca las máquinas. A medida que la celda de trabajo produce toda la corrida de piezas mixtas desatendida, el operador es libre para atender otras celdas de trabajo y realizar tareas adicionales.

La empresa actualmente tiene cuatro celdas de trabajo que usan el sistema LNS e-Connect y alimentadores de barras para producir más de 300.000 piezas cada mes. La celda de trabajo más nueva consiste en un alimentador de barras LNS Quick Load Servo 80 S2 cargando barras en un centro de torneado con capacidades de fresado, taladrado y roscado. Además de interactuar con el alimentador de barras LNS, la máquina CNC también se comunica con un sistema programable de alta presión ChipBlaster para aplicar la cantidad precisa de refrigerante para cada operación de mecanizado.

Según el ingeniero de producción de la empresa: "Estas celdas de trabajo han hecho una mejora significativa en nuestro costo por pieza a través de operación desatendida y al agregar un turno nocturno sin mano de obra. Igualmente importante ha sido la mejora en nuestra capacidad para cumplir con las demandas de entrega de nuestros clientes. Sin el sistema e-Connect, estábamos constantemente luchando por mantenernos al día con los pedidos. Ahora, no solo resolvimos el problema de tiempo de entrega, hemos expandido nuestra capacidad para asumir trabajo adicional".

Soluciones Personalizadas

Un componente clave en el sistema e-Connect para alimentadores de barras es la función Biblioteca de Piezas que contiene cientos de programas de piezas y es más que adecuada para la mayoría de los usuarios. Sin embargo, en algunos casos e-Connect puede personalizarse fácilmente para aplicaciones inusuales. Por ejemplo, en una situación un taller CNC ejecuta miles de una familia de piezas que son todas del mismo diámetro y forma, pero varían en longitud desde 2,5 pulgadas a 49 pulgadas en incrementos de 0,5 pulgadas.

La pantalla LNS e-Connect muestra el estado actual de todos los datos que se intercambian entre el alimentador de barras LNS y la herramienta de máquina CNC. Los datos se actualizan continuamente para todos los periféricos LNS conectados.

Típicamente, estos programas se cargarían en la Biblioteca de Piezas, que ajustaría automáticamente todos los parámetros del alimentador de barras para cumplir con el programa de la herramienta de máquina a ejecutar. En esta situación, como la única variable es la longitud de cada pieza, e-Connect simplemente transmite solo los datos de longitud apropiados directamente al alimentador de barras al cambiar de un programa de pieza a otro. Dado que todos los demás parámetros son los mismos, eliminar la necesidad de acceder a todos los datos del programa de pieza agiliza aún más el proceso de cambio. Multiplicar este ahorro de tiempo por miles de piezas tiene un impacto significativo en la productividad.

Hoy y Mañana

Agregar este nivel de interconectividad a los muchos otros beneficios de los alimentadores de barras puede hacer una diferencia sustancial para cualquier instalación que produzca piezas torneadas. Permite corridas cortas más rentables y producción de alto volumen sin problemas. En el futuro, la interconectividad de este tipo junto con la Inteligencia Artificial (IA) puede abrir aún más oportunidades para reducir costos de tiempo, material y mano de obra.

American Punch | 800-243-1492 | americanpunchco.com