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Marzo de 2004

Mecanizado rápido con menos herramientas

Peter Zelinski

La maquinabilidad de la pieza de trabajo puede limitar la rapidez con que puede ser cortado cada rasgo de la pieza, pero el tiempo de ciclo puede reducirse.

Para la producción de piezas con varios huecos, la manera de economizar tiempo y costos en un centro de mecanizado de alta velocidad podría parecer obvia. Solamente haga que la máquina se mueva más rápido. La maquinabilidad de la pieza de trabajo puede limitar la rapidez con que puede ser cortado cada rasgo de la pieza, pero en realidad el tiempo de ciclo puede reducirse aún más si el desplazamiento transversal rápido y los cambios de herramienta son realizados de una manera más veloz. Así, es posible reducir parte significativa del tiempo del proceso.

Pero, ¿es esta la mejor manera de que una máquina de alta velocidad mejore su productividad?
No necesariamente, según los representantes de las máquinas Toyoda. Los centros de mecanizado que utilizan motores lineales para el movimiento de los ejes en lugar de los motores rotativos y los tornillos de bolas pueden mejorar el proceso aprovechando la ventaja de una nueva estrategia para mecanizar los huecos. Gracias a su habilidad de mantener gran exactitud en el contorneado a altas velocidades de avance, estas máquinas pueden generar huecos por fresado circular a un nivel de velocidad y precisión que puede competir con el alesado y con otras estrategias lineales. Cuando una herramienta produce de esta manera eficiente muchos huecos de diferentes tamaños, la velocidad, capacidad y economía del proceso pueden mejorar.

Los centros de mecanizado horizontales Toyoda son ofrecidos en los dos tipos de máquinas rápidas, con tornillos de bolas y unas, aún más rápidas, que utilizan motores lineales. Para estas últimas máquinas, el costo más alto puede ser un factor en contra. También es importante el hecho de que las máquinas de calidad con tornillos de bolas hacen un buen trabajo, desempeñándose muy bien aún en aplicaciones en las que se involucran altas velocidades de avance. Pero el fresar en círculos es una aplicación que corresponde a la fortaleza de los motores lineales, específicamente a su capacidad de proporcionar velocidad y precisión al mismo tiempo.

Cuando un centro de mecanizado utiliza tornillos de bolas, el motor rotativo, el tornillo y el tren de transmisión constituyen un acople mecánico con varias pequeñas oportunidades de juego lateral y apego. El resultado global de este 'juego' es un error de movimiento medible, cada vez que el eje invierte el sentido de giro. El error de reverso del eje presenta un problema en el fresado circular, porque los ejes X y Y tienen que invertir el giro durante el curso de conducción de la máquina a través de un circulo. Una velocidad de avance más rápida sólo aumenta la magnitud de este error. Como resultado, un hueco fresado rápidamente en una máquina de tornillos de bolas está condenado a fallar en las especificaciones precisas de redondez. Por tanto, en estas máquinas se prefieren las estrategias estándar para hacer huecos.

Una máquina de motor lineal no presenta este error de inversión del eje porque en ella no se presenta ese acople mecánico. El motor lineal se mueve a lo largo del eje, llevando consigo el elemento móvil de la máquina. Por esta razón, la máquina de motor lineal puede fresar un hueco de alta precisión a altas velocidades de avance. Pueden fresar huecos precisos tan rápido que, de hecho, permiten rivalizar con estrategias más convencionales para la elaboración de huecos.

Cuando el proceso se basa en el fresado de huecos se puede obtener una gran variedad de economías. Frank Petravicius, jefe de contabilidad de la oficina de Toyoda en Wixom, Michigan, resume así los ahorros potenciales:

Administración de herramientas. Las estrategias convencionales para el mecanizado de huecos requieren de una herramienta diferente para cada diámetro diferente. El fresado circular de precisión puede reemplazar esta variedad de herramientas con un solo escariador. Esto significa comprar menos herramientas, un inventario menor y menos herramientas que alistar.

Tiempo de ciclo. Aún en una máquina-herramienta rápida, cada cambio de herramienta carga un precio en el ciclo de tiempo. Cada cambio de herramienta requiere que esta abandone el corte y realice una parada suficientemente larga para que las herramientas sean cambiadas. Pero si una herramienta puede mecanizar un número mayor de rasgos, entonces algo de este tiempo perdido puede ser recuperado. El escariador puede ir directamente de mecanizar un hueco grande a realizar uno pequeño, sin detenerse entre los dos.

Exactitud. "Cada cambio de herramienta representa una o más oportunidades de error, una o más variables y una o más incertidumbres agregadas al proceso", comenta Petravicius. Dos herramientas diferentes en dos portaherramientas diferentes pueden ajustarse de maneras distintas cuando son colocadas en el husillo. Esta diferencia puede ser importante cuando llega el mecanizado de los rasgos más precisos. Pero si una herramienta permanece en el husillo para mecanizar diferentes rasgos, esta fuente de variación desaparece y la exactitud rasgo a rasgo mejora.

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

Acerca del autor

Peter Zelinski

Desde hace ocho años, Peter Zelinski colabora con la casa editorial de Gardner Publications. En la actualidad es el editor ejecutivo de la Revista Modern Machine Shop.
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