Fresado en una rectificadora

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Cuando se aplica el concepto “multitarea” a máquinas-herramienta se hace referencia generalmente a una máquina capaz de tornear y fresar. Esa definición está bien en ese sentido. Sin embargo, el torneado y el fresado son dos operaciones ligeramente similares. Ambas usan un filo de corte para crear una viruta, y ambas ocurren prácticamente en la misma etapa del proceso de producción. Si el argumento para multitarea tiene que ver con reducir, tanto la demora como el potencial de error asociado a transportar partes entre máquinas diferentes, entonces dicho argumento gana fuerza si la máquina multitarea puede combinar operaciones que están aún más retiradas de otras en el proceso de producción.

Por ejemplo, ¿qué pasa con la combinación de fresado y rectificado?
El rectificado, por supuesto, se concibe generalmente como una operación de acabado. El fresado se trata más de retirar un “forro” del material en bruto. En muchas plantas, estas dos operaciones se desarrollan en diferentes sitios. En un número aún mayor de plantas son empleados diferentes, con habilidades diferentes quienes las desarrollan. Combinar las dos operaciones puede parecer una elección no muy obvia.

Sin embargo, se han desarrollado ciertas rectificadoras de perfil en dirección a este tipo de multitarea, aun cuando la combinación de operaciones no sea necesariamente el objetivo. La rectificadora MFP-TC, de Mägerle, es un ejemplo. Para soportar la creciente participación del rectificado con alimentación creep (un proceso con tasa de remoción de metal más alta que el rectificado exclusivo para acabado), esta máquina ofrece un poderoso husillo y guías hidrostáticas duras. Más aún, debido a que las ruedas abrasivas convencionales, las de CBN (nitruro cúbico de boro) vitrificado y las de CBN plateado sobresalen en diferentes aplicaciones, esta máquina ha sido equipada con la capacidad de almacenar diferentes ruedas e intercambiarse automáticamente entre ellas.

Esta reciente característica está apoyada en tecnología comprobada. Se apoya específicamente en un brazo para cambio de herramientas similar al de un centro de mecanizado, que posee un portaherramientas (o porta ruedas en este caso), que usan la interfaz HSK de los portaherramientas de un centro de mecanizado. Juntando el cambio de herramientas de la máquina, la potencia del husillo y la rigidez, se produce el equivalente a un centro de mecanizado de alta capacidad. Las operaciones precisas de fresado en duro pueden llevarse a cabo en esta máquina, y las herramientas de fresado y taladrado pueden ser almacenadas en el magazín de herramientas junto con las ruedas para rectificar.

Fresado mínimo
Chris Stine es vicepresidente de United Grinding Technologies. Afirma que realizar operaciones que generan viruta como el fresado y el taladrado, en una rectificadora se ajusta mejor a cierto tipo de partes. También requiere una actitud particular frente a la producción. Para que el fresado o taladrado en una rectificadora tenga beneficios para la producción de una pieza, el ciclo debería ser sobretodo de rectificado. Afirma que la máquina MFP-TC, citada anteriormente, sigue siendo una rectificadora por encima de todo, con una precisión que podría asociarse con un centro de mecanizado aún superior. Como resultado, la máquina no puede competir económicamente contra un centro de mecanizado, si el corte tradicional toma la mayoría del trabajo.

Sin embargo, muchas partes rectificadas requieren una cantidad pequeña pero crítica de este tipo de operaciones de corte. Incluso en una rectificadora equipada con varias ruedas y con capacidad para altas tasas de remoción de metal, hay muchas características que sencillamente no pueden obtenerse por rectificado. Agujeros, bolsillos y ranuras que no van de lado a lado de la pieza de trabajo son algunos ejemplos. Cuando la parte tiene una o más características como estas, desarrollar estos cortes en la rectificadora puede permitir el ahorro de costos considerables al eliminar la necesidad del alistamiento de varias máquinas. Esto es cierto particularmente para partes como las láminas de aeronaves, en las cuales la localización de características mecanizadas puede estar definida con respecto a las superficies rectificadas que tienen geometrías complejas.

Otro argumento para consolidar operaciones se relaciona con el tamaño de la parte. Las partes grandes magnifican los ahorros en espacio disponible en el suelo, que podría resultar de combinar las operaciones de un centro de rectificado y mecanizado en una sola máquina. Los ahorros en mano de obra pueden ser aún más significativos. Entre más grande sea la parte, es mejor para hacerle el alistamiento en un solo lugar.

Para partes particularmente grandes, Stine dice que el rango de operaciones potenciales puede expandirse para incluir el torneado. Una mesa rotativa que tornee a 70 rpm puede entregar 1500 sfm de velocidad de corte a una herramienta que mecaniza un diámetro de 7 pies. Esta es exactamente la solución que la empresa GE Gas Turbines adoptó para mecanizar grandes ruedas de turbina. Las partes que solían ser mecanizadas en una rectificadora, un torno vertical y una fresadora perforadora, ahora son mecanizadas en una máquina-herramienta Mägerle. El cambio permite ahorrar hasta 6 horas de alistamiento y 2 días de tiempo en cola, según los ingenieros de la planta. En general, se ha reducido 30% del tiempo de ciclo.

Perspectiva del proceso
Estos ahorros se sobreponen al hecho de que la rectificadora multitarea no sea eficiente en costo cuando se refiere a operaciones aisladas de fresado o torneado. Aceptando esta aparente ineficiencia en el ciclo de mecanizado, por causa de un proceso general más eficiente, implementar correctamente estas máquinas hace parte de la receta. Diferentes organizaciones de manufactura ven sus costos de manera diferente, y la necesidad de esta visualización amplia del proceso hace parte del porqué identificar las aplicaciones correctas para estas máquinas no es necesariamente sencillo.

Una práctica tradicional de manufactura obliga a mirar las características y tolerancias de la parte para determinar las herramientas particulares que mejor se adaptan para producir toda la geometría. Esta perspectiva, centrada en la parte, puede optimizar los tiempos y costos del mecanizado, pero puede hacerlo así a expensas de menores costos, fácilmente cuantificables, relacionados con el manejo de la parte.

Stine dice que una práctica diferente se enfoca en el costo de una unidad particular. La parte tiene que ser producida para cumplir un cierto precio, después de que todos los costos en y fuera de la máquina-herramienta hayan sido tenidos en cuenta. De este modo, la eficiencia con la que se mecaniza cada detalle es menos significativa, mientras que el proceso general es tan eficiente como pueda serlo. Esta última práctica, comenta él, es la más propicia para darse cuenta del valor de consolidar el trabajo de varias máquinas-herramienta en una.

Torneado en una rectificadora
Generalmente, “torneado en duro” se refiere al torneado de piezas de trabajo que tienen valores de dureza Rockwell C en el rango de 50 o 60. Usualmente, esto involucra un torno rígido y un material duro de herramientas de corte tal como PCBN. La máquina S242 de Studer es el equipo más reciente de esta compañía, capaz de llevar a cabo rectificado OD y torneado duro en un solo ciclo.

John Richard, gerente senior de ventas de Studer, explica por qué ambos procesos son complementarios. Afirma que si la tolerancia es lo suficientemente estrecha, el torneado no la consigue. Las dimensiones de un inserto para torneado cambian lentamente mientras el inserto corta, afectando la precisión y acabado del mecanizado. Una rueda abrasiva se reacondiciona continuamente mientras mecaniza, pero este no es el caso con un inserto para torneado.

De otro lado, el inserto para torneado puede entregar una ventaja en desempeño que una rueda abrasiva no da. Si el tratamiento térmico introduce variaciones en la geometría de una parte rotatoria, entonces la rueda abrasiva va a comenzar a encontrar la parte saliente de la pieza de trabajo todas las veces. Así, el ciclo de rectificado variará. En contraste, un inserto para torneado puede soportar una ligera variación de la profundidad de corte a causa de que siempre comienza el mecanizado en el mismo diámetro para hacer consistente el tiempo de mecanizado de pieza a pieza.

© Reproducido de Modern Machine Shop con autorización expresa del editor.

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