Soluciones de Sujeción de Herramienta y Trabajo de Vanguardia Impulsan Productividad y Calidad

Una variedad de nuevos sistemas de sujeción de trabajo y herramienta están proporcionando a los fabricantes muchas opciones en metalmecánica. Aquí hay nuevos sistemas que pueden ayudar a mejorar tanto la calidad de la pieza como su línea de fondo.

Cualquiera que haya estado frente a un centro de mecanizado CNC el tiempo suficiente reconoce la importancia de herramientas de corte de alta calidad. También saben que, a menos que impulse estos taladros, fresas de extremo y otros cortadores de fresado con una trayectoria de herramienta eficiente y los avances y velocidades apropiados, los resultados serán menos que deseables.

Desafortunadamente, demasiados maquinistas y programadores aceptan el status quo en el resto de la ecuación de mecanizado. Se conforman con portaherramientas sidelock que generan excentricidad que mata la herramienta, por ejemplo, o se arreglan con tornillos de banco de maquinista cansados que servirían mejor como anclas de bote de pesca.

Admitidamente, los maquinistas a menudo están a merced de la gente en la oficina principal y deben justificar cualquier gasto en nuevas herramientas. La buena noticia es que esta onerosa tarea no tiene que ser desafiante. Incluso una mejora menor en productividad o calidad de pieza a menudo es suficiente para crear un caso inarguable para una inversión en tecnología, y como verá en los siguientes ejemplos, el retorno de inversión se mide típicamente en meses y a veces semanas, no años.

El Problema con los Portaherramientas

Considere los portaherramientas. El vástago Weldon fue inventado en 1918 por un fabricante de herramientas llamado Carl Bergstrom después de que descubriera que su otra invención —una fresa de extremo con flauta helicoidal de 30 grados— tendía a salirse durante cortes pesados. Bergstrom hizo lo que cualquier maquinista habría hecho: Rectificó un pequeño plano en el vástago de la fresa, taladró y roscó un agujero en el lado del portaherramientas y usó un tornillo de presión para bloquear la fresa en su lugar. Problema resuelto.

Un siglo después, esa necesidad básica de sujeción de herramienta no ha cambiado. De hecho, es aún mayor, ya que los maquinistas de hoy toman cortes más pesados y fresan materiales más duros de lo que Bergstrom podría haber imaginado. Lo que ha cambiado, sin embargo, es el hecho de que los husillos hoy giran a velocidades hasta 100 veces más rápidas que los Cincinnatis y Garvins de la época de Bergstrom. Eso significa que la cantidad relativamente alta de excentricidad y desequilibrio por las que los portaherramientas sidelock son conocidos se amplifica enormemente, llevando a mala vida útil de herramienta y calidad de pieza. Peor, tal desequilibrio inevitablemente lleva a daño del husillo, superando fácilmente cualquier preocupación sobre inversión en nuevos portaherramientas.

La buena noticia? Un puñado de excelentes alternativas a fresas de extremo con plano Weldon y portaherramientas sidelock están disponibles. Todas están más balanceadas y la mayoría ofrecen resistencia equivalente o mejor al arranque de herramienta, y seguramente mejorarán operaciones de fresado y taladrado sin importar qué tan fuerte esté empujando la herramienta.

Aquí hay dos ejemplos:

Portaherramientas Hidráulicos Celestiales

Ronald West, gerente senior global de producto para sistemas de herramientas en Kennametal Inc., explica que la compañía ofrece tres variantes de portaherramientas hidráulicos junto con extensiones y mangas reductoras.

Debido a su mayor poder de sujeción, recomienda el primero de estos —el HydroForce— como la mejor opción para fresado de extremo sólido, taladrado y escariado, seguido por las líneas High-Performance y Slim para aplicaciones de taladrado. También recomienda seleccionar el diámetro de agujero de portaherramientas más grande práctico para la aplicación y reduciéndolo con mangas para ajustar la herramienta. Esto reduce costos de herramientas, aumenta el agarre y maximiza la flexibilidad mientras permite que el adaptador se use para múltiples otras aplicaciones en el taller. "Mientras que todos los portaherramientas hidráulicos de Kennametal comparten las mismas características, considero el HydroForce con su fuerza de sujeción y precisión superiores como el portaherramientas definitivo", dice.

Sin Aire Caliente: Sujeción por Contracción Térmica

Brendt Holden está en total acuerdo en la necesidad de portaherramientas bien balanceados, sin importar el método de sujeción.

El presidente de Haimer USA, ofrece una línea completa de equipos de balanceo de herramientas así como una amplia selección de portaherramientas, un gran porcentaje de los cuales son de contracción térmica.

"Somos el líder de la industria cuando se trata de tecnología de contracción por inducción y tenemos más de 30 modelos de máquinas de contracción térmica", dice, agregando que el proceso de contracción térmica ha cambiado mucho desde su introducción a principios de los 90. Donde las primeras máquinas usaban aire caliente para calentar el portaherramientas y expandir el agujero lo suficiente para soltar una herramienta, el equipo de contracción térmica moderno confía en cambio en calentamiento por inducción, que dependiendo del diámetro del portaherramientas podría ser tan poco como dos segundos. La contracción térmica es extremadamente fácil de usar, señala Holden, y ofrece precisión dentro de 3 µm (0.0001") o mejor, fuerzas de sujeción extremadamente altas y balanceo excepcional. Además, los portaherramientas pueden equiparse con chips RFID para rastrear datos de mecanizado y herramienta para aquellos interesados en una estrategia Industria 4.0.

Es importante notar que Haimer y Kennametal también ofrecen portaherramientas mecánicos como pinzas ER y portaherramientas de fresado, al igual que muchos otros fabricantes. Como se mencionó antes, lo importante es probar las opciones disponibles y evaluar cuáles funcionarán mejor en su taller. Lo mismo se puede decir para sistemas de sujeción de trabajo. Aunque un tornillo de banco de maquinista de alta calidad y bien mantenido tiene su lugar, hay opciones más rápidas, fuertes y precisas disponibles.

Apuntando a Cero

Uno de estos viene de Schunk Inc., donde el líder del equipo de sujeción de trabajo estacionaria Brad Evans apunta a la tecnología de cambio rápido VERO-S del fabricante de herramientas. Puede conocerlo como punto cero.

Usa una perilla de retención que se asemeja a la vista en el extremo de cola de cualquier portaherramientas de centro de mecanizado CNC, que puede adjuntarse directamente a una pieza, fijación o tornillo de banco. Esto se acopla con un mecanismo de sujeción que a su vez se atornilla a una placa base montada en la máquina. El sistema ofrece repetibilidad de localización de < 5 µm (0.0002") estándar y 2 µm con un pasador de sujeción SPG. Activación neumática y manual disponibles, y dependiendo del tamaño de la pieza, incluso un solo plato VERO-S puede ser suficiente para sujetar firmemente una pieza. Dicho esto, dos o más es el enfoque preferido, si el tamaño lo permite. El sitio web de Schunk anuncia más de 1,000 variantes de sujeción.

Habilidad de Palletización

"Es bastante común usar el sistema VERO-S en aplicaciones de palletización", dice Evans. "Aquí, montaría el tornillo de banco o fijación a un pallet, adjuntaría algunas perillas de punto cero al fondo del pallet, y luego simplemente sujecionaría todo a la mesa con VERO-S. Esta opción es especialmente popular con centros de mecanizado de 5 ejes. El pallet puede ser cambiado por el operador en segundos, o si la máquina tiene un robot adjunto, puede ser completamente automatizado cambiando piezas y/o pallets. Conozco clientes que configuran una estantería de 30 o 40 pallets y corren sus máquinas de 5 ejes todo el fin de semana desatendidas. También hemos visto algunos talleres que adjuntan una etiqueta RFID al pallet, luego la escanean para subir el programa de pieza y información de compensación de herramienta. Sin embargo como los use, punto cero y palletización es un gran ahorro de tiempo tanto de configuración como de tiempo de ciclo."

Asumiendo el Reto

Alguien que sabe todo sobre mecanizado de 5 ejes es Ray Strickland, vicepresidente de ventas y marketing para Raptor Workholding Products Inc.

La compañía es conocida por su amplia línea de fijaciones de cola de milano, elevadores y adaptadores, todos diseñados con el alto alcance y huella compacta necesarios para trabajo de 5 ejes. Strickland dice que la mayor demanda reciente viene de talleres que desean exprimir más piezas en sus mesas de máquina. "Hace un par de años, empezamos el Reto Raptor 720", dice. "Hay 30 días en un mes y 24 horas cada día, y nuestra meta era ayudar a los talleres a mantener sus husillos girando por la mayor cantidad posible de esas horas. Ahora tenemos varios clientes que tienen bien más de 680 horas al mes de tiempo de corrida."

Strickland atribuye este éxito al uso de multi-fijaciones palletizadas de Raptor. Gracias al diseño único, los clientes pueden cargar una docena o más de piezas en una fresadora de 5 ejes y volver más tarde ese turno o incluso al día siguiente a piezas terminadas. Y gracias a la línea de productos de sujeción de punto cero pronto para ser lanzada de la compañía, los operadores podrán cambiar la fijación completa en segundos. "Todo se trata de mantener la máquina ocupada haciendo virutas mientras usted no está allí", dice.

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Nuevos sistemas de sujeción de trabajo y herramienta están proporcionando a los fabricantes muchas opciones en metalmecánica.

Estos nuevos sistemas pueden ayudar a mejorar tanto la calidad de la pieza como su línea de fondo.

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