Hacia el mecanizado sin necesidad de puesta a punto (no setup)

Las nuevas tecnologías y estrategias del mecanizado productivo exigen reducir o eliminar los ‘tiempos de puesta a punto’. Durante el proceso de mecanizado es cada vez más importante que no se produzcan tiempos de inactividad, sobre todo en medianas y pequeñas empresas, sin descartar en líneas flexibles de fabricación. Iscar ha ido desarrollando productos en esta línea, imprescindibles en los procesos actuales y de futuro.

Sin tiempo de inactividad, es un concepto importante para las factorías de fabricación Digitalizadas. Se está en vísperas de una digitalización integral, que de una forma u otra afectará a casi todas sus etapas: diseño de productos, planificación de procesos, mecanizado, ensamblaje y más. La fuerza impulsora detrás de los cambios es una serie de avances tecnológicos relacionados con la cuarta revolución industrial, conocida como Industria 4.0. Con el uso de la comunicación en red, las nuevas tecnologías digitales combinan sistemas de fabricación física con mundos virtuales de conocimiento y modelado 3D. El objetivo es aumentar significativamente la producción, pero a medida que los sistemas de fabricación mejoran considerablemente sus características intelectuales y capacidades de toma de decisiones, necesariamente se vuelven más complicados y más caros. Minimizar el tiempo de inactividad de dichos sistemas es un ‘deber’ para el desarrollo de todos los componentes del sistema, como máquinas herramientas, dispositivos de sujeción o una herramienta de corte.

Las herramientas de corte no solo pueden cortar el metal, sino también pueden reducir el tiempo de inactividad, dependiendo de su concepto de diseño. Las herramientas de corte ensambladas con cabezas de corte intercambiables de metal duro son muy comunes en la metalurgia en la actualidad. Si hace dos décadas había muy pocos sistemas basados en un principio de cabeza intercambiable, ahora prácticamente todos los fabricantes líderes de herramientas de corte tienen este tipo de sistema en su gama de productos.

Los avances en las máquinas de afilado y propias de afilado de herramientas han simplificado la producción de herramientas de metal duro integral y su rectificado. Esto a su vez ha dado como resultado un mayor número de fabricantes de herramientas medianas y pequeñas, y un crecimiento de los servicios de rectificado.

Podría haberse esperado que el enfoque del diseño del metal duro integral desafiara seriamente la alternativa de plaquita intercambiable y recuperaría rápidamente el terreno perdido. Sin embargo, esto no ha sucedido y, de hecho, la situación se invierte: el progreso en la ingeniería de máquinas herramienta y la tendencia actual hacia la fabricación inteligente son una buena promesa para el futuro de las herramientas de corte ensambladas con cabezas intercambiables.

Un ejemplo de este aparente contraste puede proporcionarse al echar un vistazo a Iscar, especialista en el campo de la fabricación de herramientas de corte. La firma introdujo el principio de ‘sin puesta a punto’ en herramientas con cabezas intercambiables, por lo que reemplazar una cabeza desgastada no requeriría ninguna operación de configuración adicional para el ajuste (sacar la herramienta de la máquina, sustituirla por otra completa si se dispone de ella y previamente pre-reglada, o desmontar el elemento de corte sustituirlo, pre-reglar y volver a montar sobre máquina) y, por lo tanto, la cabeza podría cambiarse rápidamente sin quitar una herramienta de la máquina.

La fuente de esta característica ‘sin puesta a punto’ es la alta repetibilidad de las cabezas intercambiables, que se garantiza mediante un contacto frontal entre la cabeza y el cuerpo de la herramienta y en los estrictos límites de tolerancia para el área de la cabeza que sobresale sobre el cuerpo. El principio de ‘sin puesta a punto’ se realizó con importante éxito en las familias de herramientas rotativas Multi-Master (Figura 1) y Sumocham (Figura 2) de Iscar.

En productos no rotativos, las nuevas familias de herramientas de tronzado y ranurado Multi-F-Grip (Figura 3) y Logiq-5-Grip representan los frutos de un enfoque diferente donde la herramienta ensamblada comprende un bloque portaherramientas y un asiento múltiple intercambiable como adaptador de plaquitas recambiables.

Debido a la alta precisión de los componentes del ensamblaje, la repetibilidad del asiento no requiere ajuste/reglaje adicional. Ambos conceptos ‘sin puesta a punto’ proporcionan reducciones significativas en el tiempo de inactividad de la máquina.

Junto con los beneficios de reducir el tiempo de inactividad, estas herramientas ofrecen una versatilidad excepcional. Multi-Master, por ejemplo, donde el porta-fresas es adecuado para el montaje en diferentes cuerpos de herramientas, y el cuerpo que puede equipar diferentes cabezas, permite miles de combinaciones de herramientas para una amplia gama de aplicaciones, incluyendo fresado de cajeras, caras, ranuras o superficies complejas y el mecanizado de agujeros o chaflanes.

Multi-F-Grip es una familia de bloques soporte no giratorios, y lamas de 4 asientos; integra plaquitas Tang y Do-Grip. No hace mucho tiempo, la versatilidad se consideraba la principal ventaja de las herramientas con cabezas intercambiables; sin embargo, el progreso reciente en la construcción de máquinas herramienta y, especialmente, la tendencia hacia la fabricación inteligente basada en conceptos de la Industria 4.0, devolvió las capacidades de ‘sin puesta a punto’.

Sabemos que el rectificado avanzado permite la restauración de la geometría de corte de una herramienta desgastada de metal duro integral con alta precisión. Sin embargo, esta herramienta cambia las dimensiones; y ponerla en funcionamiento requiere un reglaje preliminar y correcciones apropiadas en el programa CNC. Esto provoca una reducción en el tiempo de corte efectivo, disminuyendo la productividad, lo que a su vez aumenta los costos de producción, sin olvidar el extra-coste de tener un stock de herramientas y su gestión (compra, transporte, almacenaje) para eliminar los largos tiempos de espera de este proceso.

Sin embargo, una cabeza de corte de cambio rápido ‘sin puesta a punto’ elimina la necesidad de mediciones suplementarias o correcciones de programa y no requiere ninguna unidad de reajuste adicional. Esta es la razón por la cual la capacidad ‘sin puesta a punto’ de una herramienta de corte juega un papel importante en una fábrica de metalurgia inteligente, pues en pocos segundos se reemprende la fabricación. Desde este punto de vista, las herramientas ensambladas ‘sin puesta a punto’ con cabezas de metal duro intercambiables, como Multi-Master y Sumocham, pueden considerarse una buena combinación para una fábrica inteligente. La comprensión de los beneficios de esta capacidad deja en claro por qué Iscar consideró los límites de tolerancia muy estrictos para el voladizo como un requisito de diseño esencial cuando la compañía comenzó a desarrollar estas dos líneas, hace casi unos veinte años.

Una ventaja adicional de usar herramientas con cabezas intercambiables es su capacidad de personalizar la configuración de la herramienta de acuerdo con los requisitos para mecanizar una pieza específica.

Es una ventaja adicional el usar herramientas con cabezas intercambiables por su capacidad de personalizar la configuración de la herramienta de acuerdo con los requisitos para mecanizar una pieza específica.

Las máquinas multitarea que permiten varios tipos de corte en un solo proceso se han vuelto populares en la industria. Estas máquinas tienen capacidades de herramientas accionadas para combinar el mecanizado mediante herramientas giratorias y no giratorias, lo que puede mejorar significativamente la productividad. Además, los fabricantes de máquinas herramienta ofrecen una gama de opciones para complementar un torno CNC estándar con funciones de herramienta accionada, y así transformar el torno en una máquina multitarea. Las características de potencia de una unidad de herramienta accionada típica son similares a los parámetros de un pequeño centro de mecanizado típico. La línea Multi-Master presenta una amplia variedad de cuerpos de herramienta (‘mangos’) con diferentes adaptaciones, reductores y extensiones, que aseguran una configuración óptima y minimizan el voladizo de la herramienta (Figura 4). Esto contribuye en gran medida a reducir la carga de flexión en el mecanismo de la unidad de herramienta accionada para mejorar el rendimiento y la vida de la herramienta.

El criterio de reemplazar sin tiempos de ajuste incrementa la productividad del mecanizado.

La implementación de los conceptos de la Industria 4.0 en la industria metalmecánica se ejemplifica mediante la integración del principio de ‘sin puesta a punto’ en herramientas ensambladas con cabezas intercambiables. Y no se trata sólo de ahorrar metal duro (que también) sino que los nuevos desarrollos han generado capacidades importantes para maximizar la producción de mecanizado y disminuir los costos de producción, de stocks, de gestión y de preparación al inicio de las series.

Al mismo tiempo, son precisamente estas capacidades las que pueden exigir requisitos más estrictos para los parámetros de diseño apropiados, en particular con respecto al ajuste de las tolerancias de repetibilidad axial.