Dominar los costes de utillaje en fabricación: Estrategias para reducir gastos y aumentar la rentabilidad

Con el aumento de los costes de mano de obra, transporte y materiales en todos los sectores manufactureros, las empresas buscan ansiosamente formas de ahorrar dinero. En el mecanizado CNC, el utillaje representa un coste adicional, a menudo imprevisto, que debe asumirse como parte del negocio.

¿Qué es el coste de utillaje?

El coste de utillaje representa el precio depreciado de la herramienta durante su vida útil dividido por el número de piezas fabricadas en ese periodo. Es una métrica difícil de monitorizar, pero con una solución que permita conocer la vida de la herramienta, los fabricantes pueden obtener una visión más profunda del rendimiento y coste de su utillaje.

¿Por qué es importante el utillaje? ¿No es un coste menor?

La consideración del coste de utillaje es crucial porque la calidad y condición de las herramientas dictan la calidad de la pieza terminada.

La precisión y características de rendimiento de una herramienta determinan la velocidad y exactitud de las piezas finales. También garantizan la repetibilidad en la fabricación y la precisión de cada pieza que sale de la línea. El proceso de utillaje no se trata de "adquisición al menor coste". El diseño de la herramienta debe considerarse junto con otras variables, como el tipo y volumen de piezas producidas y la dureza del material.

Elegir una herramienta demasiado dura para el tipo de pieza puede resultar en defectos de calidad y mayores costes. Elegir una herramienta insuficientemente dura para las piezas mecanizadas provocará que las herramientas se desgasten o rompan más rápido.

¿Cuánto debería costar el utillaje?

Los costes de utillaje dependen del tipo de producto fabricado. Los costes de utillaje de una empresa pueden oscilar entre el 3% y el 6% de los costes totales. Como todo utillaje debe reemplazarse eventualmente, las herramientas se consideran generalmente consumibles.

Si una empresa fabrica unidades de precisión en volumen para cada cliente y tiene piezas pequeñas en su gama, el coste de utillaje puede predecirse con precisión mediante el análisis del uso a lo largo del tiempo.

Sin embargo, si la empresa produce muchas piezas o realiza numerosos trabajos personalizados en volumen o como unidades únicas, necesitará mantener un inventario más amplio de herramientas para contemplar diferentes variables como el material en bruto.

¿Qué factores afectan al coste del utillaje?

Aunque muchos factores influyen en los costes de utillaje, todos están relacionados con el tipo de material trabajado, el número de operaciones requeridas por las especificaciones de la pieza y la calidad de la herramienta.

Material

Sectores como el médico, aeroespacial y de defensa tienen requisitos extremadamente estrictos para piezas de alta resistencia. Materiales como acero endurecido, titanio y otros requieren herramientas con mayor dureza para realizar los cortes. Estas herramientas son lógicamente más caras que las usadas para cortar, taladrar o acabear materiales menos duros.

Especificación de la pieza

El número de operaciones que debe realizar la máquina CNC también afecta al coste del utillaje. Cortes o taladros simples requieren menos herramientas. Cortes intrincados, taladros y torneado necesitarán más herramientas. Las piezas también pueden requerir acabados superficiales específicos como pulido o añadir características que puedan ser agarradas por otras herramientas o recubrimientos como juntas. Cada paso adicional en las especificaciones de diseño incrementará los costes de utillaje.

Calidad de las herramientas

Las herramientas deben adquirirse a proveedores con profundo conocimiento de las características de rendimiento de las superficies a mecanizar. Deben fabricarse con especificaciones exactas de proceso que garanticen el temple y tratamiento térmico adecuados para evitar desgaste rápido o fragilidad. Las herramientas también deben estar bien adaptadas a la máquina utilizada para evitar fuerza, velocidad o capacidad mal ajustadas.

Beneficios de la medición del coste de utillaje

Medir la vida de la herramienta permite que las mediciones de coste de utillaje sean más precisas. Usar un cálculo de mecanizabilidad para la vida de la herramienta que compare propiedades del material relativas a características de la herramienta permite a una empresa desarrollar gráficos o algoritmos para cantidades de compra, tipos y vidas útiles.

Otros métodos incluyen la medición de fuerza y potencia del equipo y tener en cuenta el índice de mecanizabilidad del material.

Existen varios beneficios de la medición del coste de herramientas, entre ellos:

1. Reducción de costes de material: Medir el coste de diferentes tipos de utillaje puede resultar en menores costes de material. Un utillaje de alta calidad puede costar más inicialmente, pero si su vida útil es mayor y sufre menos roturas, las empresas pueden reducir desechos y residuos.
2. Evaluación de procesos de producción: La calidad de la herramienta afecta directamente al equipo donde se usa y pone a prueba la habilidad del operador. No es raro que se cuestionen las capacidades de una máquina u operador. La medición del coste de herramientas puede llevar a una mejor comprensión del consumo de energía, la fuerza utilizada y otras variables que permiten cambios en el proceso.
3. Cambios en el diseño: Al medir los costes de herramientas, se pueden descubrir fallos de diseño para mejorar la garantía de calidad. Los cambios pueden ser tan simples como una reorientación de la pieza o tan complejos como cambiar el número de cortes. Con una comprensión de los costes de herramientas, los responsables de decisiones pueden obtener información sobre qué cambios proponer para entregar la pieza de mayor calidad.
4. Reducción de costes energéticos: Alta velocidad y fuerza fuerte son variables de alta energía. Con una comprensión del coste de herramientas, los gerentes pueden analizar la energía hasta la rotura para adquirir herramientas que manejen mejor estos elementos.

¿Cómo maximizar la inversión en utillaje? [Caso de estudio]

Cuando BC Machining buscó ayuda para abordar la rotura continua de herramientas y altas tasas de desecho, recurrieron a MachineMetrics. BC Machining sirve a las industrias médica, defensa, transporte y herramientas eléctricas donde la precisión es crítica.

BC Machining sufría roturas excesivas de herramientas en sus tornos CNC suizos, generando desecho tanto en el punto de rotura como cerca del final de la vida de la herramienta, cuando las piezas pueden variar fuera de especificación.

Usando la solución de MachineMetrics de captura de datos de alta frecuencia y análisis mediante algoritmos avanzados, BC pudo identificar roturas de herramientas para prevenir piezas de desecho.

La reducción de piezas perdidas, clasificación e incertidumbre se tradujo en una detección de fallos cercana al 100% y un ahorro anual de $72,000 por máquina.

MachineMetrics ofrece un sistema de monitorización para evaluación de herramientas que recopila datos directamente de la fuente: la propia máquina CNC. A través de algoritmos personalizados diseñados para monitorizar el uso de par, las entradas pueden introducirse en el sistema como eventos de series temporales o modelos de aprendizaje automático para predecir con precisión el fallo de la herramienta.

El adaptador de datos de alta frecuencia de MachineMetrics puede detectar problemas y analizar los datos en el borde para automatizar soluciones y alertar al personal sobre problemas antes de que ocurra el fallo, evitando desechos costosos y tiempo de inactividad. Con diagnósticos avanzados de máquinas, el utillaje se optimiza e incorpora en un sistema de mantenimiento predictivo totalmente automatizado y agresivo. Para ver cómo MachineMetrics puede desplegarse para ayudarle a controlar las necesidades de salud de sus herramientas, reserve una demostración con nuestro equipo hoy.