Más allá del mecanizado de moldes con el MAV

Hace dos años la empresa D & M Tool Corporation, de Springbille, ubicada en Indiana, Estados Unidos, decidió invertir. No fue una decisión fácil. El negocio primario del taller es la fabricación de moldes de inyección, dirigidos en su mayoría a los proveedores de la industria automotriz.

El negocio estaba débil desde hacía dos años y no había señales de que fuera a mejorar. Pero la compañía decidió avanzar de cualquier forma, utilizando este período lento como una oportunidad para mejorar las capacidades del taller antes que la demanda volviera a aumentar. D & M compró un centro de mecanizado de alta velocidad de 36.000 rpm, la máquina más sofisticada que el taller ha tenido. Esta es la historia de esa inversión.

La inversión financiera fue seguida por una inversión en atención y tiempo. El taller aprendió cómo aplicar efectivamente el mecanizado de alta velocidad. Y lo hizo casi solamente por ensayo y error. Quedaron así algunas lecciones aplicables a esta máquina y a este taller, que quizá no sean aplicables para todo aquel que utilice una máquina de altas revoluciones.

El resultado más importante de todo este esfuerzo ha sido la definición de un mejor proceso para el mecanizado de moldes. D & M realiza cortes livianos para acabado a altas velocidades, en aceros endurecidos para producir acabados finos en detalles intrincados. El acabado manual, con sus largos tiempos y su alto contenido de mano de obra, se redujo considerablemente. Y el papel de la electroerosión, utilizada alguna vez para el acabado de todas las formas del molde, ahora ha sido reenfocado, de tal manera que sólo se utiliza para producir aquellos detalles que no son prácticos de fresar.

Pero hay un segundo resultado de esa inversión en mecanizado de alta velocidad y su significado real está aún por determinarse. Se ha comprobado que el conocimiento adquirido por el taller puede ser transferido a cualquier otro reto de mecanizado. Al comprometerse con el desarrollo de esta nueva capacidad, el taller encontró el camino hacia una nueva oportunidad, que de otra manera posiblemente nunca se habría identificado.

Proteger la herramienta
El centro de mecanizado de alta velocidad fue fabricado por Roeders of America. Mike Baker es un programador de CAD/CAM y es uno de los primeros usuarios de esta máquina. Él dice que el taller estaba listo para comprarle una máquina a otro fabricante, pero se inclinó hacia la máquina de Roeders sólo porque el vendedor fue muy persistente. Con un límite de rpm más alto, esta última máquina obligaba a que el taller se comprometiera con el mecanizado de alta velocidad de una manera más agresiva. Además, la máquina parecía estar especialmente diseñada para el mecanizado de alta velocidad de moldes y matrices intrincados. Otra característica importante, que probó ser particularmente significativa para este taller, fue el sistema de calibración de herramientas sin contacto. La herramienta pasa por un rayo láser rotando a su máxima velocidad de mecanizado. De esta manera, la medición del offset de la herramienta detecta pequeños descentramientos de esta, lo mismo que cualquier leve desviación en la calibración de la herramienta o del husillo, que pueda resultar de la rotación a altas velocidades.

"Proteger la herramienta" resume casi todo lo que Baker ha aprendido en el desarrollo de un efectivo proceso de mecanizado de alta velocidad. Junto con la máquina-herramienta, el taller adquirió un sistema de fijación de herramienta por contracción, que fue dedicado a esta máquina. Los portaherramientas de contracción proporcionan una fijación de la herramienta, rígida y de bajo descentramiento. Baker aumenta este beneficio teniendo cuidado al programar, para prevenir que la herramienta disminuya su velocidad sobre la pieza.

"No permita que la herramienta pare", aconseja él. Cuando la herramienta disminuye la velocidad, roza. A altas rpm, este rozamiento conduce con rapidez al desgaste. Por tanto, él determina las trayectorias de la herramienta para minimizar cualquier disminución de velocidad o pausa de la herramienta, mediante un software CAD/CAM de Cimatron.

Una consecuencia de las medidas tomadas para proteger la herramienta señala que la inversión hecha por el taller en herramientas ha sido menor que la esperada.

"Cuando adquirimos la máquina, todo el mundo nos envió herramientas para ensayar, un gran volumen de dólares", comenta Baker. Además, la máquina y el sistema de fijación por contracción proporcionan un mecanizado muy estable. El sistema de medición de la herramienta sin contacto se encarga de las variaciones resultantes de los descentramientos, de la fuerza centrífuga y de las inconsistencias entre una herramienta y otra. Baker es muy cuidadoso en su programación. Gracias a la combinación de todos estos factores, las herramientas económicas se han desempeñado mejor de lo que el taller esperaba. En piezas grandes, "el alto volumen de dólares" no fue necesario.

Mecanícelo como un molde
"La exactitud es lo que realmente nos preocupa -dice Bill Maddox, vicepresidente de D & M Tool-. Antes de adquirir la máquina de alta velocidad, nuestro centro de mecanizado más rápido era de 10.000 rpm. Que el mecanizado pudiera mantener esas altas tolerancias dimensionales y acabados superficiales era una cosa, pero mantener la calidad a velocidades mucho más altas de lo que el taller estaba acostumbrado, era diferente. Cuando el taller empezó a generalizar el uso de pasadas livianas a altas velocidades de avance, adquirió la capacidad de producir piezas complejas más rápido y mejores".

¿Qué pasa con las piezas simples?
La empresa madre de D & M Tool -Specialty Manufacturers- tiene varios clientes en la industria médica. Una de esas compañías tenía la imperiosa necesidad de mecanizar los trabajos relacionados con la corrida inicial de producción de un nuevo dispositivo médico en desarrollo. D & M Tool tomó el trabajo, aun cuando era de mecanizado de producción y no de fabricación de moldes. Pero, ¿cómo pudo ser usado el centro de mecanizado de alta velocidad para realizar este trabajo de manera rápida y eficiente en costos?

La respuesta fue convertir el trabajo en una operación tipo molde. Dicho de otra manera, la respuesta fue hacer que un lote de piezas se convirtiera en una sola pieza compleja, producida por medio de una larga rutina de fresado. Cada pieza en sí misma podía ser geométricamente simple, pero anidar 10 o más piezas dentro de un bloque le permitía al taller aprovechar la ventaja de la capacidad de fresar piezas complejas a altas velocidades de avance, de una manera precisa. De este modo, ahora esa capacidad es aplicada al lote en lugar de a un macho o cavidad. Los trabajos que el taller ha realizado así han sido en aluminio, lo que ha permitido usar velocidades de avance de 750 ipm. El último paso en un ciclo de mecanizado como este es un escariador que corta cada pieza individual del bloque anidado.

La siguiente curva de aprendizaje
El taller ha hecho trabajos como este tan sólo para tres clientes y aún está aprendiendo. Esta vez, la curva de aprendizaje no está relacionada con la tecnología sino con los aspectos comerciales del trabajo. A menudo, el taller no sabe cómo cotizar estos trabajos a los clientes, en comparación con lo que cotizan los típicos talleres de servicio. Aún así, para ellos ahora es claro que el centro de mecanizado de alta velocidad, junto con la experiencia del taller en su operación, representan un sistema efectivo para producir rápidamente esas pequeñas piezas en lote.

Aquí se presenta una ironía. D & M Tool, como otros fabricantes de moldes de Estados Unidos, lucha contra la competencia de otros fabricantes de moldes que utilizan mano de obra más barata en otros continentes. Pero ahora, con esta oportunidad que el taller ha encontrado, puede suplementar su mecanizado de moldes haciendo en el país algunos trabajos de mecanizado de fabricación urgente para ser embarcados hacia el exterior.

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