Seis ventajas del mecanizado horizontal de alta velocidad

Seis ventajas del mecanizado horizontal de alta velocidad

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Aunque la pieza está diseñada para encumbrarse en las alturas, el método de mecanizado es a menudo lento y limitado en tierra. Para componentes estructurales de aviones, una estrategia común de mecanizado involucra colocar la pieza debajo de un pórtico (tipo gantry). Este pórtico puede moverse a una velocidad relativamente baja porque transporta tres husillos simultáneamente. Algunas piezas grandes de avión continúan beneficiándose de esta estrategia, particularmente los tirantes angostos y largos. Sin embargo, un solo husillo de alta velocidad, moviéndose a altas velocidades de avance, puede ser capaz de mecanizar algunas piezas monolíticas lo suficientemente rápido como para competir con la productividad de un pórtico con tres piezas idénticas a la vez. Y cuando el husillo de alta velocidad mecaniza en una configuración horizontal, la calidad y eficiencia mejoran en una gran variedad de formas.

De hecho, en lo que concierne a la producción de piezas para aviones, 'alta velocidad' y 'horizontal' van juntas. Mecanizar a alta velocidad significa hacer virutas rápidamente, y mecanizar horizontal es mantener esas virutas lejos del camino del cortador. Un diseño horizontal también ahorra espacio en planta y ciertas máquinas, recientemente desarrolladas para grandes piezas de aviones, emplean cambios de trabajo que aprovechan las ventajas de la orientación horizontal.

Ejemplos de máquinas de este tipo pueden ser encontrados en la línea MAG de los centros de mecanizado de Makino. En esta línea, los centros horizontales de cinco ejes están diseñados para piezas de aviones que son muy grandes para los centros típicos de mecanizado CNC. Cada máquina MAG incluye un husillo de 30.000 rpm y 60 kW y una combinación de funciones CNC que permiten fresado de precisión a altas velocidades de avance. Los modelos que van desde 4 hasta 16 metros de desplazamiento en el eje X cuentan con motores lineales para estas grandes longitudes. Uno de estos modelos, el MAG4, cuenta con un indexador rotativo de la pieza que sitúa las mesas en caras opuestas, como las caras opuestas de una moneda. Mientras una mesa sostiene la pieza dentro de la zona de trabajo para el mecanizado horizontal, la otra mesa se localiza fuera de esta zona para el alistamiento de la pieza siguiente. Para cambiar de una pieza a la otra, el indexador actúa para intercambiar las mesas (ver foto de la izquierda).

Comprar una máquina como estas no constituye una inversión en vano para ningún taller. Gran parte del retorno tiene como origen la oportunidad de realizar un proceso más fluido para el fresado de piezas grandes. Pero parte del retorno de la inversión puede resultar simplemente del cambio al mecanizado horizontal de alta velocidad, y de las muchas ventajas del proceso que este cambio pueda proporcionar y que son específicas para la producción aerospacial.

Mark Waymouth, del grupo aerospacial de Makino, es una persona que frecuentemente se preguntaba cómo articular esas ventajas. Los múltiples beneficios que él cita pueden dividirse en seis categorías:

1. Las virutas están debajo (y fuera del trayecto)
La producción de piezas para aviones puede ser la única aplicación en la que la escoba es una herramienta crítica para el trabajo de precisión de metales.

Mantener las virutas lejos del trayecto de corte es importante para la confiabilidad de la herramienta y para la calidad de la pieza. En una máquina vertical, como una máquina de fresar de pórtico desplazable, el barrido entre ciclos puede ser una parte esencial del proceso.

El mecanizado horizontal elimina la necesidad de gastar tiempo y costos de mano de obra en esta remoción manual de virutas, porque aquí las virutas caen lejos. Esto también reduce varios riesgos que resultan de la acumulación de virutas mientras el ciclo está en marcha. Un menor retrabajado de las virutas se traduce en un mejor acabado superficial y en una vida de herramienta más consistente.

2. Una herramienta puede ser mejor que tres
Mecanizar una pieza de trabajo a la vez, en lugar de mecanizar tres, puede aligerar dramáticamente el manejo de herramientas. Ya no hay necesidad de cambiar herramientas manualmente, porque el cambiador de herramientas en el centro de mecanizado de un husillo se hace cargo de esto. Tampoco hay necesidad de tener un inventario de tres juegos idénticos de herramientas a la vez.

Utilizar una herramienta a la vez también significa que ya no es necesario calibrar las herramientas a dimensiones precisas de tal manera que puedan compartir offsets comunes. Esta calibración de herramientas consume tiempo y encarece la mano de obra, pero generalmente también deja un error medible de herramienta a herramienta que contrasta con la forma precisa en que las piezas pueden ser mecanizadas cuando son cortadas al unísono. El husillo único hace posible mecanizar con tolerancias más ajustadas, porque los offsets de mecanizado son determinados para una sola herramienta.

3. No más acabado manual
La reducción del retrabajado de las virutas, junto con la eliminación de las discrepancias dimensionales entre herramientas simultáneas, da como resultado una superficie más precisa con un mejor acabado superficial. Además el mecanizado de alta velocidad por sí mismo mejora el acabado superficial, ya que involucra cortes más suaves y, por lo tanto, fuerzas de corte menores.

La combinación de estos factores puede permitirle a un taller eliminar el trabajo manual de las piezas mecanizadas. Con el mecanizado horizontal de alta velocidad, la superficie mecanizada se convierte en una superficie terminada.

4. Reemplace tres fijaciones por una (o quizás por ninguna)
Reemplazar tres husillos por uno no solamente elimina la necesidad de juegos de herramientas redundantes sino que elimina también la necesidad de tener y mantener fijaciones redundantes.

Además, el mecanizado de alta velocidad por sí mismo puede reducir los requisitos de fijación de piezas. Las fuerzas de corte son más bajas, por tanto las fuerzas de fijación también lo serán. Puede llegar a ser práctico mecanizar piezas a partir de bloques sólidos. Utilizando una estrategia de 'marco de pintura', que deja pequeñas zonas alrededor de la pieza para asegurarla al resto del bloque hasta que el corte es realizado, para luego eliminarlas. Con esta estrategia, los únicos componentes de fijación de la pieza son los elementos que aseguran el bloque a la mesa.

5. Espacio libre en planta
Cambiar de una máquina de pórtico desplazable a un centro horizontal, reemplaza tres piezas por una… y la pieza que permanece no yace en la mesa sino que es colocada de lado. Solo estos cambios hacen que la máquina-herramienta ocupe menos espacio en planta.

Pero este cambio libera espacio de otras maneras. La estrategia de mecanizado 'una a la vez' necesita menos fijaciones que almacenar. También requiere menos piezas acabadas para almacenar porque cada ciclo en la máquina deja tan sólo una pieza para manipular en lugar de tres.

6. Una relación empuje-peso para el proceso
En un proceso de mecanizado, como en un avión, la reducción de peso se traslada directamente al desempeño. Para el proceso de mecanizado, ese 'peso' toma la forma de requisitos de tiempo muerto que impiden la flexibilidad y requisitos de inventario que amarran el capital disponible. Una estrategia horizontal de alta velocidad para el mecanizado de grandes piezas puede ayudar al proceso a extraer esas libras.

Primero, el tiempo de ciclo es más corto. Eso significa que el taller puede entregar una pieza terminada sin necesidad de un pedido muy anticipado de parte del cliente.

Además, el tamaño óptimo de lote para la máquina disminuye de tres piezas a una sola. El taller puede trabajar de manera más eficiente en los casos en que el tamaño de la orden es pequeño. Si el cliente ordena solo una pieza, por ejemplo, el taller ya no tiene que hacer la dura selección entre correr una máquina de tres husillos, a menos de su máxima capacidad, o tener que guardar piezas adicionales en su inventario hasta que el cliente coloque de nuevo una orden de estas.

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

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