Adopte el mecanizado de alto rendimiento: Impulse velocidad, precisión y ROI

El mecanizado de alto rendimiento no es algo que temer, sino algo que acoger. Sumérjase en el fondo con esta introducción al HPM para ver de cerca la tecnología, beneficios y mentalidad necesarios para hacerlo un éxito.

Cualquiera que haya leído una publicación comercial de metalmecánica o fabricación ha oído los términos mecanizado de alto rendimiento y mecanizado de alta velocidad, pero puede ser reacio a adoptar las ideas que los hacen beneficiosos. Para muchos talleres, puede sentirse como si estuvieran produciendo piezas perfectamente bien con cortadores, trayectorias de herramienta y equipos CNC existentes.

¿Por qué mover el barco?

Hay buenas razones para aprender más sobre HPM, especialmente si quiere crecer hacia el futuro. Muchos talleres que han adoptado HPM están disfrutando niveles de rendimiento varias veces más altos que lo posible solo unos años antes. La vida útil de la herramienta es mejor, la calidad de la pieza ha mejorado y hay una flexibilidad nueva para satisfacer demandas de clientes mientras hace crecer el negocio.

¿Qué es el mecanizado de alto rendimiento?

Entonces, ¿qué es exactamente el HPM y qué se necesita para adoptarlo? ¿Un nuevo sistema CAD costoso? ¿Un montón de fresas novedosas? ¿Una máquina herramienta con más letras de eje que el crucigrama del domingo? Una implementación HPM podría incluir algunos, ninguno o todos estos avances tecnológicos. Así es como una empresa de software CAM definió HPM en el pasado distante:

El HPM es un paquete integral que toma en consideración toda la máquina, dijo Dan Horn, ingeniero senior de aplicaciones en DP Technology, en un artículo de MachineDesign. Esto incluye características mecánicas, rendimiento del control y servodrive, herramientas, portaherramientas, fijadores, procesamiento de piezas e incluso estrategias de mecanizado.

Una forma importante de pensar en HPM es como una estrategia de mecanizado —no como una tecnología en sí misma. ¿Qué significa eso? HPM es una mentalidad que aprovecha la tecnología para hacer lo que tiene más sentido para el trabajo —para obtener el mejor resultado y producción— y alcanzar una meta de negocio deseada. La tecnología de hoy puede ayudarle a convertirse en un taller HPM, pero requiere más que la maquinaria.

El centro de mecanizado puede no ser la mejor máquina para el trabajo, por ejemplo, opina Peter Zelinski, editor en jefe de Modern Machine Shop, en el artículo "High Speed Machining: The Next Decade". Las máquinas de torneado multitarea hacen más hoy, y también los sistemas de mecanizado que una vez se consideraron demasiado dedicados.

Zelinski argumenta que no se trata exclusivamente de velocidad o tipo de máquina. Más bien, sostiene, se trata de los cambios organizacionales necesarios en el taller o la comunicación con los clientes. Aunque Zelinski escribió esta pieza en 2006, su punto sigue siendo cierto hoy. En su núcleo, HPM puede ayudar a fabricantes y talleres a asumir más trabajo con menos mano de obra y mayor eficiencia.

Aquí están los componentes clave de una operación HPM.

Las máquinas de alto rendimiento

Es importante que cualquier taller se mantenga actualizado en tecnología de máquinas, pero a veces simplemente no está en las cartas invertir en un centro de mecanizado de 5 ejes, torno multitarea o sistema de fabricación flexible. Por un lado, puede que no tenga el tipo de trabajo adecuado para estas máquinas. También puede parecer un riesgo de inversión financiera mayor del que es posible asumir (aunque eso debería mejorar una vez que la transformación HPM haya comenzado).

Sí, es cierto que una nueva máquina herramienta a menudo producirá piezas más rápido y mantendrá mejores tolerancias que una comprada en los años 90 o antes. Pero también es posible aplicar aspectos de HPM a máquinas más antiguas y mejorar la producción. Por ejemplo, un centro de mecanizado vertical de cabeza engranada puede estar limitado a 6000 rpm, pero eso no significa que no verá grandes mejoras en la vida del cortador y calidad de la pieza al adoptar técnicas de adelgazamiento de viruta y acoplamiento de cortador a toda longitud. También podría reducir tiempos de preparación instalando fijadores de cambio rápido.

Las herramientas de corte de HPM

Piense en las ventajas de usar herramientas de corte modernas. Si aún usa taladros afilados a mano y se frustra por el lento avance de un cortador de maíz HSS, podría ser hora de repensar su estrategia de utillaje. Los fabricantes de herramientas de corte han introducido grados de carburo, recubrimientos y geometrías increíblemente robustos en los últimos años, y simplemente no hay forma de aumentar la producción de la máquina a menos que los use.

En algunos casos, puede pagar más por herramienta, pero también verá mejoras dramáticas en el resultado final al adoptar esta pieza crítica de HPM. Las herramientas tecnológicamente avanzadas pueden tener mayor vida útil y ayudar a reducir el costo total de propiedad al requerir menos reemplazo y mano de obra para mantener.

¿Ya ha adoptado aspectos de HPM, pero quiere llevar sus niveles de producción más alto manteniendo las máquinas mantenidas y en niveles óptimos? Aprenda cómo la efectividad general del equipo puede ayudar a acercarse a las metas elevadas de cero defectos y sin tiempo de inactividad no planificado.

Los fijadores de pieza que necesita para HPM

Los portafresas de sujeción lateral y tornos de maquinista de 6 pulgadas tienen su lugar, pero hay formas mucho más efectivas de sujetar herramientas de corte y piezas. Los portaherramientas de contracción e hidráulicos ofrecen las características superiores de runout y balance necesarias para las velocidades y avances elevados de HPM. Los fijadores de punto cero y otras tecnologías de utillaje de cambio rápido deben adoptarse para lograr tiempos de actividad del husillo en los altos 90 (sí, esto es posible incluso en un entorno de alta mezcla, bajo volumen).

Si no está preajustando herramientas fuera de línea y adoptando un enfoque de utillaje estandarizado en todo el taller, se está perdiendo grandes oportunidades de mejora. Cada centro de mecanizado tiene una fresa de carburo de media pulgada en el bolsillo de herramienta siete, por ejemplo, y cada torno tiene un diamante de 80 grados en la estación tres. Use estas mejores prácticas estandarizadas para reducir tiempos de preparación y programación. Proporcionarán mayor flexibilidad para mover trabajos a cualquier máquina disponible.

El código que necesita para HPM

Cuando la mayoría de la gente oye HPM, piensa en trayectorias trocoidales, el efecto de adelgazamiento de viruta, profundidades de corte axiales largas y radiales someras. Tienen razón. Los sistemas CAM modernos ofrecen una variedad de formas de aumentar las tasas de remoción de metal mientras mejoran la vida útil de la herramienta y la calidad de la pieza. Adóptelas. Estas estrategias de trayectoria de herramienta hacen brillar incluso a una máquina herramienta antigua o una importación de bajo costo. Necesitará invertir en las herramientas de corte y portaherramientas así como en el sistema CAM en sí. También tendrá que enviar a maquinistas, operadores e ingenieros a capacitación y luego darles tiempo para experimentar y aprender el nuevo sistema.

Además, probablemente querrá invertir en software de simulación de trayectorias, porque su nueva forma de pensar se trata de reducción de tiempo de inactividad. Dedique el tiempo necesario para modelar en 3D herramientas y fijadores, lo que requerirá programación. Sí, puede parecer mucho lío, pero es probable que se quede atrás si no lo hace.

Los datos necesarios para volverse verdaderamente de alto rendimiento

Aquí vienen las palabras de moda que esperaba: manufactura inteligente, Industria 4.0, el internet industrial de las cosas o "IIoT". La manufactura es o pronto será todo sobre datos. Los datos le dicen cuándo puede aumentar los avances del cortador y cuándo incurrirá en tiempo de inactividad inesperado porque sus rodamientos del husillo están a punto de dejar de funcionar. Los datos también le dicen cuántos minutos pierde cada hora debido a cambios de herramienta y remoción de viruta.

En última instancia, los datos se tratan de lograr el mayor tiempo de actividad y la mayor pila de piezas al final de cada turno. Necesita recopilar datos, analizarlos y actuar sobre lo que le están diciendo. Esta es la esencia de la Industria 4.0.

Comience a medir su producción HPM

Avances más altos y utillaje de cambio rápido son claramente una buena idea si va a moverse hacia HPM, pero hay un punto más grande que enfatizar en HPM. Ya sea el orgulloso propietario de una máquina herramienta llena de sensores y de última generación o se pregunte dónde encontrar un reemplazo para su lector de cinta de papel, no puede mejorar lo que no puede o no quiere medir.

Por eso el primer paso en el camino al mecanizado de alto rendimiento es establecer una línea base, luego trabajar continuamente para mejorarla. Conecte su taller en red, instale sensores y software de monitoreo de máquinas —y designe un campeón para rastrear el rendimiento. Una vez identificada una oportunidad de mejora, enfóquese en hacerla una realidad diaria, mensual y trimestral. Documente claramente qué pasos se usaron para mejorar un proceso o producción.

Comience con un solo centro de mecanizado o torno, luego establezca metas específicas, como un aumento del 10 % en la disponibilidad del husillo durante el tercer trimestre o establecer preajuste fuera de línea para julio —y trabaje continuamente hacia estas metas. Ninguna cantidad de mecanizado de alto rendimiento significa mucho sin metas de rendimiento y medición hacia ellas.

¿Ha intentado adoptar alguna parte de HPM en su taller? ¿Qué funciona? ¿Qué no? Comparta su experiencia en los comentarios a continuación.