Fresado en duro en tres pasos

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Fue una buena jugada cuando Corey Greenwald comenzó su taller, Hard Milling Solutions, en agosto de 2004. Él tenía una idea muy clara de qué clase de taller sería. Estaría dedicado únicamente al fresado en duro avanzado, un proceso que requiere equipo especial y un conocimiento preciso. En ese tiempo, la mayoría de talleres no estaban listos para hacer fresado en duro por su cuenta, pero lo necesitaban desesperadamente para agilizar la producción de moldes, terminar detalles en acero para herramientas endurecidos o producir intrincados componentes médicos. Nadie había creado un taller como este.

El proyecto fue especialmente audaz porque en 2004, Greenwald no era un experto en mecanizado profesional ni un fabricante de troqueles y herramental experimentado. Él era un ingeniero de manufactura que veía tremendos beneficios en el fresado en duro. Su única experiencia con el fresado en duro había sido con un empleador anterior que le había pedido dirigir la instalación de un centro de mecanizado para fresar en duro punzones de conformado. Con la nueva máquina en sitio, la producción de punzones cayó de 30 días a 6. Sin embargo, Greenwald podía ver claramente que era posible obtener mayores ganancias de productividad si el empleador las hubiera perseguido. Esta visión del potencial de fresado en duro lo inspiró para aprender todo lo que podía sobre este proceso.

Entre más aprendía Greenwald sobre fresado en duro, creía más en su valor. Se le hizo claro que la única forma en que el podría descubrir todo lo que podía hacer con el fresado en duro era abrir su propio taller. Así nació Hard Milling Solutions. Con el apoyo de un buen amigo propietario de un taller cercano de electroerosionado de hilo, Greenwald comenzó con una máquina, un VMC V56 de Makino, en un local rentado dentro de un parque industrial suburbano al norte de Detroit. Al principio, su único empleado era un fabricante de moldes quien compartía con Greenwald la curiosidad y el interés en explorar nuevos territorios en técnicas de mecanizado.

Y, ciertamente, ese fue un esfuerzo de pioneros. Muchos aspectos del fresado en duro todavía estaban desarrollándose. Distintos talleres estaban intentando diferentes soluciones –y no siempre con resultados igualmente exitosos. Sin embargo, el estudio intenso de Greenwald en el fresado en duro y todas las disciplinas necesarias para hacerlo confiable y predecible comenzaron a pagarse. Él no sólo aplicó lo que había aprendido de sus mentores en una franquicia local de máquinas-herramienta, con un proveedor de herramientas y un comercializador de software; también hizo su propia investigación.

Mientras se aseguraba de que su taller atraía suficiente trabajo para su máquina y así ganar para mantenerla, Greenwald vio la clase de trabajos que lo forzarían a refinar sus técnicas, experimentar con velocidades y avances y a llevar el proceso a extremos aún no probados. Nunca rechazó un trabajo porque pensara que no se podía hacer. A medida que ganó experiencia y visión, creció su confianza en las capacidades de su taller. Pronto adquirió una segunda máquina y agrandó el espacio de su taller mientras actualizaba continuamente los sistemas de herramental y el software de programación que soportaba su proceso de fresado en duro (ver recuadro “Fresado en duro hecho sistemático”).

Hard Milling Solutions fue un éxito. El negocio estaba creciendo continuamente. Greenwald creyó tener una fórmula ganadora para aplicar el fresado en duro a moldes de inyección de plástico, troqueles de forja, componentes médicos y partes aeroespaciales en materiales con dureza hasta de 65Rc. De hecho, Greenwald se volvió un fanático del proceso de fresado en duro. Él cree fuertemente que el fresado en duro debe ser ampliamente acogido por los talleres de moldes, fabricantes de componentes médicos e incluso casas de producción. Ha estado promoviendo el fresado en duro en seminarios, ferias comerciales y distribuidores por varios años, incluso su propio taller continúa en expansión. Hard Milling Solutions añadió un tercer VMC Makino en 2006 y está planeando actualmente la compra de una cuarta máquina. El taller ahora tiene tres empleados.

¿Quién manda a quién?
Pero ese no es el fin de la historia. Aunque tener su propio taller le permite a Greenwald perseguir una visión, también descubrió que, a la larga, el taller parece ser su dueño. Primero, dominar el fresado en duro tomó largas horas y un trabajo difícil. Operar en los límites de una máquina o de las capacidades de una herramienta de corte era estresante. Esforzarse por satisfacer todas las expectativas del cliente se volvió una preocupación de todo el tiempo.

Irónicamente, parte del enfoque de Greenwald en el fresado en duro significó aprender cómo explotar todas las oportunidades para el mecanizado desatendido. Como confirma enfáticamente en sus presentaciones en los seminarios, el método sistemático y disciplinado necesario para el fresado en duro también se presta para el mecanizado desatendido. De hecho, según Greenwald, el mecanizado desatendido es imperativo con el fresado en duro si se quiere que sea práctico, rentable y sostenible. Operar una máquina casi todo el tiempo es la clave para la productividad final del proceso de fresado en duro, tal como lo ve él.

Sin embargo, el mecanizado desatendido no necesariamente significa ser capaz de irse del taller mientras las máquinas operan. Significa ser capaz de irse de las máquinas para que otras actividades, como preparar las herramientas de corte y programar los patrones de herramientas, puedan llevarse a cabo simultáneamente. El mecanizado desatendido era parte del multipropósito, para el cual el equipo de Hard Milling Solutions se preparó.

“El mecanizado desatendido significa no tener que pararse enfrente de la máquina para mirar cada uno de sus movimientos o escuchar el sonido del cortador a cada momento. Usted puede irse, pero una máquina que opera en modo desatendido necesita revisarse periódicamente”, explica Greenwald. Dirigir estas revisiones periódicas lo ata al taller. “Nosotros alistamos las máquinas para operar por la noche y en fines de semana completos, pero uno de nosotros tiene que sacrificar el sueño de toda una noche para supervisar un trabajo típico de vez en cuando. Incluso, haciendo turnos para esto era una carga”, comenta.

Tan satisfecho y orgulloso de su taller, Greenwald llegó a una conclusión: no quería vivir para trabajar, quería trabajar para vivir. “Quería tener mi vida de nuevo”, dice. Cuando Greenwald comenzó Hard Milling Solutions, su hija mayor era de un año. “Perdí una cantidad de sus dos años siguientes estableciendo y operando mi taller”, admite. Así comenzó a cuestionarse si su vida estaba enfocada realmente en las cosas correctas.

Así que, hace unos dos años, dirigió su atención a las técnicas que podrían permitirle operar su propio negocio pero teniendo una vida propia. Con la misma combinación de persistencia y pensamiento innovador que llevó al éxito a Greenwald con el fresado en duro en primer lugar, él ha sido capaz de implementar un sistema que le permitiera monitorear y controlar lo que está pasando en sus máquinas de manera remota. Ha desarrollado estrategias para reaccionar a eventualidades como el desgaste inesperado de la herramienta o una fractura repentina de la misma, sin tener que regresar al taller para arreglar el problema.

Unas videocámaras montadas en las máquinas y sobre el área del taller son una parte de esta solución. Otro elemento es el software de red basado en la web, que permite usar una computadora de escritorio en la casa o un laptop como el panel de control de la máquina-herramienta. Finalmente, Greenwald ha visto un método para usar las características automáticas de los controles de sus máquinas-herramienta y la flexibilidad de su software de programación para intercambiar herramientas de corte frescas a medida que se necesitan y casi garantizar una operación de máquina ininterrumpida.

“El sistema me permite operar una máquina 23 de 24 horas al día con un turno en el taller. Podemos obtener hasta 96% de tiempo productivo en nuestras máquinas. Lo mejor de todo: estoy con mi familia más tiempo en las noches y los fines de semana, y mis empleados tienen vidas más normales también”, comenta Greenwald.

Retomando su vida: paso 1
El primer paso fue instalar cámaras de video y vincular el grabador digital de video (DVR) a Internet.

Ya que su método para el fresado en duro estaba basado en sus propias técnicas probadas de mecanizado, ver periódicamente una máquina que estaba operando en el modo ‘desatendido’ era suficiente para manejar la fractura de herramienta ocasional causada por una variable desconocida en el proceso o un error de programación. Sin embargo, era necesario hacer viajes al taller durante las noches o los fines de semana. “Todo lo que queríamos en este punto era una inspección visual del área de mecanizado –la capacidad de ver si la máquina aún estaba operando apropiadamente. La mayoría del tiempo, alguno de nosotros iba, miraba las máquinas y se devolvía a casa”, recuerda Greenwald.

Colocar las cámaras hizo innecesarias estas revisiones de rutina. “Esta parte era obvia y fácil”, dice Greenwald.

La instalación era simple y rápida. Greenwald contrató un proveedor local quien usó cámaras de video digitales comerciales de inventario, una en el interior de cada uno de los encerramientos de las tres máquinas y una montada en la parte alta de una pared para ver el área del taller. Las cámaras en el interior de las máquinas están unidas a pequeñas placas apernadas a una lámina metálica. Los cables de alimentación del video salen por la parte alta del encerramiento y cruzan el taller sobre el techo suspendido. Los cables caen luego a una estación de monitoreo en la oficina de Greenwald. El cable de potencia DC de 15V de cada cámara es llevado por un agujero en el encerramiento de la máquina y conectado a un transformador, el cual se conecta a una toma de pared cercana. Según Greenwald, el sistema de cámaras fue instalado en una sola noche.

Las cámaras montadas en las máquinas, que son del tamaño de una lata pequeña de sopa, son a prueba de agua y tienen lentes de foco fijo. Unos diodos infrarrojos de emisión de luz rodean la apertura de los lentes permitiéndoles a las cámaras detectar calor en la viruta del mecanizado, lo cual se muestra como ‘chispas’ brillantes en el display del video. Esto puede ser útil para verificar si un cortador todavía está trabajando. El hecho que el taller realice la mayoría de fresado en duro en seco (sin refrigerante) mejora la visibilidad. Cuando una pieza de trabajo ocasional en aluminio se fresa inundada con refrigerante, los lentes deben ser limpiados posteriormente. No se requiere otro tipo de mantenimiento.

La estación de monitoreo en la oficina de Greenwald consta del DVR y una pantalla plana de video. La pantalla muestra normalmente las cuatro vistas de las cámaras a la vez, pero los botones sensibles al tacto en el DVR pueden expandir una vista seleccionada en la pantalla completa. El DVR también sirve como un conector de red.

La capacidad de acceder a las vistas de cámara en una red de la web con protección por clave, le da al sistema su valor real. “De otra forma, todo lo que el monitor en mi oficina hace es ahorrarme algunos pasos durante el día”, anota Greenwald. Ajustar la red involucró principalmente obtener una dirección estática IP (protocolo en internet) para el acceso en red, lo cual fue negociado por Greenwald con su proveedor local de servicio de internet. Esto permite acceder a las vistas de las cámaras como una página web. Un ícono de escritorio automatiza el vínculo.

Cualquier dispositivo electrónico con una conexión a internet puede acceder a las vistas de las cámaras. “Ahora puedo registrarme en la web desde el computador de mi casa y revisar las máquinas”, dice Greenwald. Un laptop con una conexión inalámbrica le permite hacer lo mismo cuando viaja o visita a sus clientes.

Paso 2: Potencia de red
No mucho después de que el sistema de monitoreo con video se instaló, Greenwald y sus empleados comenzaron a considerar la forma de usar el acceso a la red para sacar mayor provecho. “Cuando era necesario ir al taller porque una máquina se había parado o cuando no estábamos contentos con el patrón de herramientas, no podíamos hacer nada hasta que llegábamos”, explica Greenwald. Una vez en el taller, revisar la lista DNC en el display CNC revelaba dónde ocurría el problema o donde se había activado una alarma de herramienta fracturada. Revisar la porción relacionada del programa del patrón de herramientas en el software CAM, generalmente mostraba cómo el problema podía arreglarse modificando un paso de largo, ajustando una tasa de avance u optando por una estrategia de mecanizado diferente. Luego de que se ingresaban los cambios, el software generaba un nuevo patrón de herramientas, el cual era verificado para ranuras, posprocesado y descargado al CNC. Luego de inspeccionar el cortador y reemplazarlo, si era necesario, Greenwald o el mecánico en servicio reiniciaba la máquina.

“El problema era que todos estos arreglos tomaban tiempo”, dice Greenwald. Generar el nuevo patrón de herramientas era especialmente demorado. Hasta que el programa revisado estaba listo, no había mucho que hacer sino esperar, lo cual significaba perder más sueño o tiempo lejos de la familia. “En este punto, nos dimos cuenta de que si podíamos revisar el CNC y el software CAM remotamente, podríamos hacer el arreglo de la programación antes de ir hasta el taller. De esta forma, estaría listo o casi listo cuando llegáramos”, dice Greenwald.

Afortunadamente, los medios para lograr estos fines pronto se hicieron evidentes en un seminario de productividad de Makino en septiembre de 2007, donde Greenwald conoció una firma local de software, Remote Machining Inc. Esta compañía había desarrollado un software que le permitía a una computadora en red acceder a la unidad CNC Makino e imitar las funciones remotamente. Esto le permitía a un usuario ver páginas de la interfaz CNC e ingresar cambios. A finales de año, Greenwald tuvo este software instalado en uno de sus VMC V56 en su taller.

La siguiente parte del rompecabezas era acceder al sistema CAM remotamente. Esto se logró suscribiendo un servicio basado en la web llamado LogMeIn (www.logmein.com). Este servicio permite que una computadora en red actúe como una representación virtual de otra computadora en la misma red. Como explica Greenwald, le permite usar su computadora en la casa o un laptop como si estuviera en la computadora de su oficina. El software de aplicación, tal como el sistema de programación de CN, opera en el procesador local en el taller, pero el PC remoto o el laptop presenta la misma interfaz de usuario y la misma funcionalidad que el computador de la oficina.

Con estos sistemas en sitio, Greenwald puede monitorear sus máquinas que operan en modo desatendido y manejar la carga de trabajo del taller efectivamente –sin estar presente para hacerlo. No hay viajes perdidos al taller ‘sólo para inspeccionar’. Si es necesaria una visita, se gasta poco tiempo “sólo esperando que el software de programación confronte los números”. Ya que pueden alistarse varios trabajos en una máquina al mismo tiempo, él no tiene que estar en el taller para manipular el pedido que se va a realizar. Simplemente, llama la página del centro de datos en el CNC y cambia la línea de trabajos esperando en la lista de programa DNC.

Un escenario típico lejos del taller puede ser algo así:

  • Verificar la máquina ingresando a la cámara apropiada.
  • Si la máquina se ha detenido o no está operando satisfactoriamente, ingresar al CNC y revisar las alarmas de la máquina u otras indicaciones de un problema.
  • Ingresar a la computadora del software CAM y verificar la salida del patrón de herramientas, modificar el programa, volver a correr el generador de patrones de herramientas, verificar ranuras en simulación y hacer el posprocesamiento del patrón de herramientas.
  • Regresar al taller, o no, dependiendo de la urgencia del trabajo.

Paso 3: La pausa que refresca (la herramienta de corte, eso es)
Los últimos desarrollos en Hard Milling Solutions han llevado al taller a niveles más altos de automatización y productividad. Estos desarrollos toman ventaja de características especiales tanto en los CNC de Makino como en el software CAM. También toman del inusual y profundo conocimiento en fresado en duro del taller. “Queríamos atacar la situación en dos frentes”, explica Greenwald. “Queríamos encontrar nuevas formas para manejar el riesgo de fractura de una herramienta, por un lado. Por el otro, queríamos nuevas formas para lidiar con herramientas de corte que se rompían o desgastaban excesivamente”.

El monitoreo de carga del husillo presentó la primera oportunidad. Esta es una característica de los sistemas de control en los VMC. Además de mostrar la carga del husillo como un valor numérico, el control permite ajustar un límite superior de modo que la máquina dispara una alarma y apaga el husillo automáticamente, si este límite se excede. Ya que el taller ha compilado una base de datos completa de parámetros de mecanizado para cada tamaño y tipo de cortador, y de cada material que mecaniza, Greenwald podría añadir valores de carga de husillo máximos para cada herramienta en la base de datos. En algunos casos, los valores estaban confirmados con más pruebas. Entrar estos valores en la característica de monitoreo de carga de husillo asegura una respuesta rápida, segura y automática a un pico en la carga del husillo que indica una herramienta fracturada.

“Una cosa que esto nos permitió hacer es usar un cortador de inserto estilo botón para desbastar material endurecido en modo desatendido”, comenta Greenwald. Este estilo de herramienta de insertos es más versátil y económica para desbaste que una herramienta en carburo sólido comparable. Sin embargo, si falla uno de los insertos, el cortador puede dañar rápidamente el cuerpo adaptador del inserto y otros componentes del ensamble de la herramienta. También pueden ocurrirle daños al portaherramientas, a la pieza de trabajo o al husillo. Por esta razón, el taller nunca operó este tipo de herramienta a menos que alguien estuviera cerca para reaccionar inmediatamente al revelador sonido de un inserto roto. Ahora, es rutina usar estos cortadores cuando todos están fuera del taller, un desarrollo que Greenwald habría considerado inimaginable en el pasado. La protección extra para carburo sólido y otros tipos de cortadores que esta característica provee también es significativa, añade, notando que es esencial la confianza en los valores ingresados como límites de carga de husillo.

Otra característica en los CNC de Makino que le ayuda al taller a manejar el desgaste de la herramienta o la fractura en trabajos de operación larga, como corte de refuerzos (mecanizar las ranuras profundas en un molde que forma costillas de rigidización en la parte moldeada). La característica de selección de la herramienta de repuesto permite que se recupere una herramienta de repuesto del magazín de herramientas si una inspección de la longitud de la herramienta indica pérdida o desgaste de la herramienta. Cada máquina está equipada con un sistema de monitoreo con láser, de la longitud de la herramienta de Blum. El comienzo y fin de cada programa de trabajo incluye una subrutina de revisar la longitud de la herramienta. Al final del programa, si se detecta una herramienta rota o si el desgaste de la herramienta excede un límite fijado (el cual puede ser tan pequeño como 0.001”), el CNC ‘rebobina’ el programa hasta el punto de la última inspección de longitud de herramienta y ejecuta el programa nuevamente con una herramienta de corte fresca.

“Nuestra estrategia era combinar esta característica de selección de la herramienta de repuesto con una característica de nuestro software CAM que nos permite quebrar programas largos en segmentos de una cierta longitud en tiempo”, dice Greenwald. El taller usa CAM-Tool de Graphic Products North America para programar patrones de herramientas para fresado en duro. Las opciones en este software para el posprocesamiento incluyen dividir la salida en segmentos basados en tiempo proyectado de operación en mecanizado. Como ejemplo, Greenwald cita un programa de corte de rigidizadores que operaría un total de 10 horas en la máquina. El posprocesador debía crear 20 programas que duraban 30 minutos cada uno. Así, el VMC verificaba la longitud de la herramienta antes y después de la ejecución de cada uno de estos 20 programas. Varios cortadores de costillas idénticos se montaban en el magazín de herramientas de modo que siempre estaba disponible un repuesto para reemplazar una herramienta desgastada o rota. “La belleza de esta solución es que nosotros rara vez perdemos más de 30 minutos en cualquier periodo de operación desatendida por fractura o desgaste de la herramienta. No sólo eso, las costillas se mecanizan perfectamente en el trabajo”, dice Greenwald.

Él reporta el uso de esta estrategia para un molde grande que involucraba 100 horas de corte de costillas. La máquina operaba sin paradas todo el día durante un poco más de 4 días. El magazín de herramientas había sido cargado con cinco cortadores de repuesto para cubrir cualquier cambio de herramienta de emergencia.

Ver para creer
Las cámaras de video de Hard Milling Solutions han probado ser una herramienta útil de ventas, un beneficio que Greenwald no había previsto. Así como él puede ver las operaciones de mecanizado en la casa, también puede verlas en su laptop a pedido de un cliente. “Literalmente puedo llevar mi taller conmigo a donde vaya”, comenta. Las vistas en vivo de las máquinas en operación prueban el valor y la viabilidad del mecanizado desatendido como se practica en su taller.

También puede compartir acceso con un cliente, en cualquier lugar del país, quien puede preguntar algo del trabajo actual. Esto le permite mostrar el alistamiento de la pieza de trabajo del cliente en la máquina o si está siendo mecanizada. Las preguntas sobre la pieza de trabajo o el alistamiento pueden responderse rápidamente y con gran certeza, reporta Greenwald. De la misma forma, cuando él está en el taller, puede enviar por e-mail clips de grabación de las vistas de las cámaras a un cliente.

Las posibilidades apelan a la imaginación de Greenwald. Una que es particularmente tierna es una imagen mental de él sentado en una silla de playa cerca del océano, con su esposa y sus pequeñas hijas jugando en la arena. Si él quiere ver cómo están las cosas en las máquinas del taller, saca de la canasta de picnic su laptop o su i-Phone… Ahí está la imagen.

© 2010. Modern Machine Shop. Derechos reservados.
© 2010. Metalmecánica Internacional. Derechos reservados sobre la versión en español.

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