Prevenir la rotura de herramientas CNC: Estrategias probadas para reducir fallos de herramienta

La rotura de herramientas siempre ha sido un desafío para las operaciones de mecanizado. Estas roturas pueden ocurrir durante ciclos de mecanizado regulares debido al desgaste de la herramienta que eventualmente resulta en fallo. También pueden ocurrir por ajustes incorrectos, error humano, malfuncionamiento del equipo o por diversas otras razones.

Cuando las herramientas se rompen, los costes se acumulan. El tiempo de inactividad significa menos piezas de primera calidad y posibles entregas perdidas. También incrementa los costes de mano de obra y materiales por desecho y mano de obra adicional para piezas retrabajables.

Sin embargo, en años recientes ha habido un crecimiento en sistemas de monitorización de herramientas precisos y fiables que operan junto con la monitorización de producción para prolongar la vida de las herramientas o predecir su fallo.

Este artículo define la rotura de herramientas CNC, discute tecnologías comunes de detección de rotura y aborda formas de evitar una rotura costosa.

¿Qué es la detección de rotura de herramientas CNC?

Existe una amplia variedad de herramientas usadas en mecanizado CNC. La detección de rotura de herramientas consiste en tecnologías de sistemas de control donde la rotura de una herramienta señala al operador la rotura.

Cuando ocurren estas alarmas, el ciclo de mecanizado puede detenerse, permitiendo a los operadores reemplazar la herramienta y prevenir daños a la máquina. Dependiendo del tipo de rotura, la detección de herramientas puede ayudar a recuperar una pieza antes de que se convierta en desecho.

Tipos de tecnologías de rotura de herramientas

La detección de rotura de herramientas ofrece muchos beneficios, incluyendo:

• Mejor precisión
• Reducción de desecho y retrabajo
• Menores costes
• Mayor eficiencia
• Reducción de manipulación por operadores

Existen varias tecnologías activas usadas en mecanizado CNC que permiten a los fabricantes realizar estos beneficios. El tipo de sistema usado para detección de rotura de utillaje puede consistir en una o más de las siguientes tecnologías.

A menudo están vinculadas a sistemas de monitorización de producción y idealmente plataformas IIoT que pueden analizar datos de utillaje en la nube para predecir mejor roturas futuras. Una innovación en tecnologías sin contacto es el uso de datos de alta frecuencia que ayudan a diagnosticar, predecir y evitar fallos. Esta tecnología no usa sensores y utiliza datos en tiempo real instantáneos extraídos a una tasa extremadamente alta para construir modelos precisos de detección de fallos de herramientas.

Tecnologías cableadas

Los sistemas de detección de rotura cableados son directos. El hardware usado para detectar roturas está físicamente conectado a componentes clave de la máquina donde pueden ocurrir roturas. Suelen ser menos costosos que otras tecnologías porque los dispositivos de comunicación no necesitan integrarse en el hardware.

Los sistemas cableados son una buena opción para detección de rotura en equipos donde el movimiento necesario para trabajar la pieza es sencillo. Sin embargo, la calidad del análisis, velocidad de alarma y velocidad de respuesta cuando ocurren roturas marcarán la diferencia. Los sistemas cableados son tan buenos como la velocidad de respuesta, calidad del análisis e información que proporcionan.

Un beneficio de la tecnología cableada es que puede vincularse directamente a una solución de monitorización de utillaje a nivel de fábrica. Esto mejora enormemente la calidad del análisis de roturas de herramientas permitiendo desplegar estrategias predictivas y prescriptivas para mejor vida de herramienta y menos roturas.

Tecnologías inalámbricas

Las tecnologías inalámbricas son tan precisas como las cableadas. Una consideración es el alcance del hardware inalámbrico al controlador o punto de acceso a la plataforma que monitoriza la producción y envía alertas. La mayoría de talleres están dispuestos donde el alcance no es un problema.

En detección de rotura inalámbrica, los sistemas suelen ser Bluetooth o basados en RF tradicional. A medida que avanza la tecnología inalámbrica, el cambio a dispositivos Bluetooth, especialmente Bluetooth de Baja Energía, comienza a reemplazar al RF. Las tecnologías inalámbricas pueden comunicarse directamente con soluciones de software de monitorización de herramientas. Esto automatiza la monitorización del desgaste y rotura de herramientas e identifica no solo cuándo se rompen las herramientas sino cuando se acercan al punto de fallo.

Tecnologías de contacto

Las tecnologías de detección por contacto usan una sonda, almohadilla u otra pieza final para determinar si una herramienta está rota. Las sondas pueden ser fijas o móviles, según el tipo de máquina. Las herramientas contactan las sondas para determinar si la herramienta está rota. La detección de rotura por contacto puede usarse con sistemas tanto cableados como inalámbricos.

Al igual que las tecnologías cableadas, las tecnologías de contacto son una forma física de detectar rotura de herramientas. Pero estos dispositivos de contacto pueden cargarse en software de monitorización de herramientas en sistemas cableados e inalámbricos para hacer la detección de rotura en tiempo real. Esto significa que la parada del equipo tras detección inmediata puede automatizarse para prevenir daños a la máquina y salvar material del contenedor de desecho.

Tecnologías sin contacto

La tecnología de detección de rotura sin contacto más común es el láser. Los láseres son ideales para detectar roturas de herramientas de rotación a alta velocidad. También son muy útiles en herramientas que requieren monitorización térmica que puede deformar o romper la herramienta bajo calor excesivo. Los láseres solo pueden medir en dos dimensiones. Para tres dimensiones, se combinan con tecnología de contacto para capturar datos de tercera dimensión.

Otra tecnología de detección de rotura sin contacto es el uso de cámaras. Las cámaras son mejores para herramientas pequeñas comparadas con láseres. El haz suele ser más ancho que la herramienta en herramientas pequeñas, y las cámaras pueden detectar roturas con fotos de alta resolución de fresado con herramientas pequeñas.

Mantener las roturas de herramientas al mínimo

Las roturas de herramientas pueden minimizarse mediante buenas prácticas y atención al detalle. Esto ayuda a minimizar el coste de utillaje y la operación de producción general. Las buenas prácticas incluyen:

• Mantener un control estricto del número promedio de ensamblajes de herramientas y documentos manejados, para que estén configurados correctamente para cada corrida.
• Auditar tiempos de configuración para buscar causas raíz de corridas problemáticas que puedan reducirse con ajustes de configuración.
• Incluir calidad de herramienta en esfuerzos de mejora. El material adecuado para herramientas de corte dependerá del tipo de trabajos que ejecute el taller; material de herramienta de corte de menor calidad puede aumentar costes.
• Usar software de monitorización de producción. Sistemas avanzados como el de MachineMetrics le permiten profundizar en la causa de la rotura para desarrollar estrategias predictivas mejoradas que mitiguen la rotura.

Errores comunes en rotura de herramientas de corte

Los errores pueden llevar a rotura de herramientas. Aquí hay ejemplos de errores comunes que conducen a rotura de herramientas.

1. Portaherramientas o ensamblaje incorrecto: Elegir la combinación correcta de herramientas es crucial. Esta combinación incluye el portaherramientas correcto, longitud de herramienta y perfil de herramienta.
2. Herramienta incorrecta: Elegir la herramienta adecuada para el material puede ser la diferencia entre una herramienta rota y una pieza correcta. Muchas veces, las herramientas no se ajustan al material usado.
3. Velocidad incorrecta: En la carretera, la velocidad mata. Pero en CNC, el error suele ser una velocidad demasiado baja para el corte.
4. Trayectoria de herramienta incorrecta: Este error básico de programación no contempla características complejas dentro de una trayectoria de herramienta.

BC Machining recurre a MachineMetrics para monitorización predictiva de herramientas

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.