Cómo un centro de mecanizado horizontal puede valer por tres máquinas

Cómo un centro de mecanizado horizontal puede valer por tres máquinas

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En un trabajo que involucra un conjunto de partes de aluminio para un fabricante de fijaciones de tablas de esquiar, TMF CNC Machining, de Poulsbo, Washington, quería tomar una pérdida calculada. Por casi un año, los costos del taller en este trabajo excedían los ingresos. Eso estaba bien, dicen Dave Poggi, Eric Potts y Chris Wood. Los tres copropietarios de TMF querían seguir con este proyecto porque consideraban que eran las partes ideales para un centro de mecanizado horizontal. Ellos no tenían un HMC (centro de mecanizado horizontal) en ese tiempo, pero sabían que comprarían uno. Por eso, cotizaron ese trabajo como si tuvieran la máquina, solo para ganar la licitación; sin embargo, el taller operó de manera menos eficiente en los verticales hasta el día en que instalaron el HMC.

Ese día llegó a finales de 2011. En noviembre de ese año, el personal de TMF comenzó el entrenamiento en un nuevo horizontal DMG/Mori Seiki NH 4000 DCG. Antes de que el año terminara estaban operándolo en producción diaria. El distribuidor Ellison Technologies había predicho que la máquina podía ser hasta tres veces más productiva que los verticales existentes en el taller, y los copropietarios están de acuerdo en que esa cifra 3:1 fue precisa. De hecho, tienen cifras que lo demuestran. Una de las prácticas que distingue a TMF es un enfoque disciplinado para registrar y analizar el desempeño que ofrecen todos estos procesos de producción.

Precio chino
Esas partes de tablas de esquiar ahora son rentables. Justo antes de que esas partes lo fueran en el HMC, un éxito aún mayor para la máquina involucró componentes de titanio para un cliente de la industria médica que antes se hacían en China. Este cliente luchaba tanto con la calidad de la parte como con el tiempo de entrega, hasta el punto que su producto especializado se retrasó. Como TMF fue entrenado en el nuevo HMC, el taller se preparaba para comenzar este duro trabajo. En lugar de hacer partes del modelo durante el entrenamiento, el personal del taller aprendió a operar el horizontal mecanizando detalles personalizados para tombstones, que serían usados para fijar este trabajo.

Poco después de que el taller comenzó el trabajo, fue capaz de demostrar que podía entregar las partes confiablemente, a un precio menor que el chino. El trabajo de hacer estas partes le fue confiado a TMF y, en un mes, el atraso del cliente se superó. Desde entonces, TMF ha mecanizado partes para este cliente prácticamente a diario.

El punto del precio que le permitió al taller obtener este trabajo fue bajo. Sin embargo, la libertad que ofrece un HMC para alistar varias piezas en un tombstone y ejecutarlas en un solo ciclo, incluso con partes de varios clientes, lo hace un proceso eficiente. Buscar el herramental adecuado hace al proceso aún más eficiente —el taller escogió los portaherramientas Big Plus, de Big Kaiser, y las herramientas de fresado S-Max, de Ingersoll Cutting Tools para desbastar titanio con rapidez—. Recientemente, el ciclo HMC probó ser tan productivo que las ganancias de eficiencia aparte de este ciclo tomaron un significado mayor. Por ejemplo, en lugar de iniciar en un torno para producir blancos de material circulares para este trabajo (un enfoque que el taller consideró inicialmente), TMF corta los blancos con una sierra de banda de W.F. Wells.

Ya que la vida de la cuchilla supera la vida de una herramienta de corte, el aserrado puede operar desatendido por más tiempo. Además, el tamaño reducido remanente, junto con la diferencia en ancho entre la hoja de la sierra y la herramienta de corte, producen notables ahorros de material. Cuando se combina con la eficiencia de los HMC, tales ahorros ayudaron a llevar el precio a un nivel que afectaba la competencia extranjera.

Macro mix
Aunque las partes de titanio pueden ser difíciles de mecanizar, hasta las partes fáciles pueden tardar en producirse de forma eficiente en un centro vertical. Las partes de las tablas de esquiar en aluminio demostraron esto.

Los propietarios de TMF dicen que el cliente, normalmente, pide los cuatro números de parte en iguales cantidades. Pero los VMC (centros de mecanizado vertical) no ofrecían una forma práctica de mecanizar las partes con esta clase de balance. El taller mecanizaría en su lugar 500 de un número de parte, 500 de otro, y así. Eso significaba que el taller tenía que dedicar espacio y recursos a almacenar y monitorear este inventario, y debía mecanizar partes para llenar inventarios en lugar de llenar directamente la necesidad del cliente.

El HMC cambió esta situación. La nueva máquina puede correr con facilidad pequeñas cantidades de números diferentes de parte en un mismo ciclo y cambiar entre diferentes combinaciones de números de parte.

Potts dice que un recurso que ha probado ser valioso para crear tales ciclos de mecanizado es un macro CNC, que Ellison Technologies ayudó a implementar en el taller. Este macro rompe el área de trabajo del HMC en zonas que definen diferentes regiones de las superficies del tombstone. Al dejar asignarle al operador los diferentes programas de parte a diversas zonas, el macro crea un ciclo en el cual la mezcla de partes puede ser personalizada fácilmente sin afectar los programas subyacentes. Potts dice que este macro respondió una de sus propias inquietudes cuando el taller estaba considerando un horizontal: si él necesitaría crear archivos de CN elaborados para cubrir todas las piezas diferentes que probablemente se encontrarían en un ciclo desatendido en la máquina. La respuesta a esta inquietud fue negativa, ya que la macro hilvana juntos estos ciclos fuera de los archivos del programa de parte.

Las partes de las tablas de esquiar también ilustran la ventaja de tiempo de alistamiento inherente al HMC. Este tiempo es más corto no solo porque puede operarse simultáneamente una mezcla de piezas y números de parte, sino también porque la configuración de doble pallet significa que el husillo sigue cortando mientras se procede con el trabajo de alistamiento. Juntas, ambas mejoras tienen el impacto de un pequeño tiempo de alistamiento en comparación con el típico vertical.

Tiempo de monitoreo
TMF monitorea el tiempo y costo de cada parte que corre. Los estimados de costos que se hacen cuando se presupuesta un trabajo son una cosa, dicen los propietarios, pero esos estimados a menudo caen en supuestos que no se consiguen en la producción real. Por ejemplo, los datos registrados para un trabajo aeroespacial revelaron que los retos de fresado de la parte estaban apartando al taller de lograr sus tiempos de mecanizado esperados. Luego de refinar y mejorar el proceso tanto como se pudo, TMF presentó al cliente el nuevo precio, revisado hacia arriba. En respuesta, el taller perdió este trabajo. El taller continúa corriendo trabajos para este cliente, solo que no ese. Wood dice que no constituía una salida ideal, pero era preferible a continuar haciendo el trabajo sin lograrlo, hasta después de caer en la cuenta de lo imprecisa que resultaba la cotización del precio del taller.

Capturar datos reales para esta clase de análisis es un deber de todo empleado en el taller, lo cual no es difícil, dicen los propietarios. Los tableros en las máquinas son suficientes para registrar datos que pueden ingresarse después en el sistema electrónico del taller. El reto es asegurarse de que todo el tiempo se tenga en cuenta —incluido el tiempo que no se siente directamente productivo porque involucra algo no planeado, como obtener una herramienta o un sujetador necesario—. Ahora el éxito de TMF está asociado con saber dónde se gasta este tipo de tiempo.

Potts dice que el taller superó este reto vinculando los registros de tiempo de los empleados a sus reportes de sus propias horas trabajadas. La tarjeta de tiempo de un empleado y el registro de actividad ahora son uno y el mismo. Los números de carga han sido creados para el mantenimiento de máquina, entrenamiento, reuniones de seguridad, entre otros, de modo que el empleado puede definir y dar cuenta de cada hora.

Las partes de tablas de esquiar que operan en centros verticales proporcionaron un caso por el cual esta información es valiosa. Antes de obtener un HMC, el taller pensó que podía confundirse en este trabajo en un VMC usando una fijación de indexado para alistar tantas piezas que el operador podría alejarse de la máquina. En la práctica, esta posibilidad se logró rara vez. Incluso con la fijación de indexado, el número de piezas era suficientemente pequeño para el tiempo que el operador desbastaba lo que apenas había sido mecanizado; no había suficiente tiempo en el ciclo actual para iniciar otra tarea.

Además, el alistamiento en esta fijación de indexado era tan complicado que a menudo el operador perdía tiempo en algo inesperado, como lidiar con un tornillo trabado o afinar en posición una pieza de trabajo cargada inapropiadamente. Por eso, el tiempo de alistamiento en este trabajo era impredecible y el promedio resultaba mucho más largo que lo previsto por los propietarios de TMF para producir estas partes. Este trabajo pudo ser otro en el cual los propietarios del taller, después de refinar el proceso tanto como pudieron, volvieron al cliente con el precio revisado. En este caso, sin embargo, los propietarios sabían que estaban cerca de una decisión por un horizontal.

Capacidad de herramienta
Mientras un indexador puede añadir espacio de fijación a un VMC, eso no sigue siendo apto para las capacidades de un HMC. El alistamiento en un indexador hacía posible que TMF operara varias piezas por ciclo, pero generalmente era imposible correr diferentes números de parte. La razón no era la falta de espacio, sino de herramientas. La máxima capacidad en TMF sostiene 40 herramientas —usualmente, no lo suficiente para múltiples programas de parte—. En comparación, el nuevo centro horizontal sostiene 180 herramientas.

Eso es bastante. De hecho, esa diferencia es tan significativa que la capacidad de la herramienta puede realmente ser la ventaja más crucial del horizontal. En lugar de reducir un paso del alistamiento, a menudo esta capacidad de herramienta es capaz de eliminar un paso particular de todo el proceso. Específicamente, ya no hay necesidad de cambiar herramientas al cambiar el trabajo. En su lugar, todas las herramientas que el HMC puede emplear en cualquier trabajo recurrente, simplemente se guardan en el magazín.

Un ejemplo extremo del efecto de esta capacidad involucra la parte de aluminio de 40,6 cm de alto, que se aprecia en las fotos, un componente de un sistema de impresión industrial. El mecanizado de esta parte en máquinas verticales requería 82 herramientas. El tiempo de alistamiento registrado para la parte solía estar en el rango de 1 a 1,5 días, la mayoría del cual consistía en cambiar herramientas de los magazines de los verticales, comenta Potts. Pero cuando el mecanizado se cambió de los VMC al HMC, fueron reemplazados dos alistamientos de desbaste y un alistamiento de acabado por un solo ciclo. El tiempo total de alistamiento en el HMC es de solo 1 hora, en gran parte porque las herramientas ya están en sitio.

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