CNC y Monitoreo: mayor precisión a mayor velocidad

La productividad y la precisión son aspectos muy importantes para la competitividad de la industria metalmecánica hoy en día. Sin embargo las condiciones de los procesos para las máquinas herramienta cambian rápidamente, al mismo tiempo que los lotes de producción de piezas se hacen cada vez más pequeños. Esto hace que sea complejo lograr avances en la optimización de los procesos a través de largos procesos de ensayo y error. En el caso de la industria aeronáutica, de alto crecimiento y potencial en América Latina, se necesita lograr altas velocidades de corte para los procesos de desbaste, pero los procesos de terminado requieren lograr una precisión excelente. En el caso de la fabricación de moldes de alta calidad, los procesos de desbaste deben concentrarse en remover la mayor cantidad de material en el menor tiempo posible y luego, en la misma máquina, alcanzar acabados superficiales muy finos en los pasos de terminado.

Estos cambios drásticos de parámetros de corte generan problemas de estabilidad térmica en las máquinas. Sobre todo en la producción de pequeños lotes, donde las condiciones de operación varían constantemente, debido al continuo cambio de tareas de maquinado, en los cuales no es fácil alcanzar una condición térmicamente estable. Por todas estas razones, encontrar soluciones para evitar desviaciones dimensionales de las piezas se ha convertido en un tema crucial en la industria metalmecánica.

Nuevos retos que traen las tendencias de mercado

La compañía productora de sistemas CNC y de equipos de medición y control Dr. Johannes Haidenhain GmbH reporta que en un proceso de desbaste de material, las velocidades de fresado llegan en promedio a un 80% de la capacidad de movimiento de los ejes. En contraste, durante los acabados superficiales se llega a valores menores al 10%. Las piezas que mayores deformaciones térmicas sufren en la máquina son los ejes lineales de tornillo rotatorio, que debido a los continuos cambios de velocidad pueden llegar a generar errores en la posición de hasta 100 micrómetros por metro en los primeros 20 minutos de operación. Esto causa graves errores dimensionales en las piezas, si el único método de control de la posición se encuentra en el encoder rotacional del tornillo mismo, en lo que se llama un método de control semi-cerrado. Este tipo de errores se puede corregir completamente si se usa un encoder lineal, a lo largo del eje. Un sistema de ese tipo opera con un lazo de control cerrado, debido a que los errores en el eje de tornillo rotativo se pueden medir de manera independiente con el encoder lineal, se pueden retroalimentar y compensar en el lazo de control.

Una de las empresas que ofrece este tipo de equipos para su instalación con sistemas de control numérico en máquinas herramienta es Newall Electronics, quien para la feria IMTS 2014 ofrecerá incluso reemplazos para encoders lineales “plug-and-play” para sensores Trak o escalas de vidrio en máquinas fresadoras que usan sistemas de control ProtoTrak, de alto uso en el mercado estadounidense. Una característica importante de los sistemas ofrecidos por la empresa norteamericana es que sus encoders son completamente sumergibles en líquidos, gracias a su protección tipo IP67. Esto genera también un beneficio en cuanto a la tediosa reparación de sensores rotativos o a la necesidad de limpieza de las escalas de vidrio. (Newall estará exhibiendo sus productos en el stand E-5634).

Controladores CNC en exposición

A la hora de maquinar piezas de alto valor agregado, como en las industrias aeronáutica, médica, de moldes, o incluso automotriz, una gran diferencia en el resultado de las piezas está en los detalles en cuanto al manejo de las aceleraciones y en las estrategias en el cambio de trayectoria de los ejes, entre otros. Los desarrollos actuales permiten abandonar las creencias comunes, según las cuales para lograr una precisión alta, hay que reducir las tasas de remoción de material drásticamente. Es el entendimiento de las relaciones dinámicas y térmicas de la máquina con la herramienta, con la pieza de trabajo y con su entorno lo que permite incrementar la productividad de manera notable. Y en esto, los fabricantes de los controladores numéricos tienen una gran responsabilidad. A continuación, presentamos algunos de los desarrollos más representativos que podrán verse en septiembre en la cita mundial de Chicago durante la IMTS 2014.

Heidenhain expondrá en el stand E-5248 el control TNC 640, que representa el sistema de más alto nivel que ofrece la compañía para fresado/torneado. El TNC 640 presenta un nuevo diseño, gráficas de verificación en 3D mejoradas y una funcionalidad llamada “advanced Dynamic Prediction” que garantiza el cálculo de la velocidad óptima para obtener superficies precisas y suaves.

Precisamente, esta empresa alemana presentará los resultados sobre sus investigaciones en “Dynamic Precision” y “Dinamic Efficiency”. Específicamente, “Dynamic Precision” es el conjunto de soluciones de Heidenhain para la producción eficiente de piezas maquinadas de manera precisa, con mejores superficies, mayor exactitud y menores tiempos de trabajo. “Dinamic Efficiency” a su vez comprende las soluciones para optimizar tiempo de maquinado, incrementando las tasas de remoción de material y reduciendo el desgaste.

FANUC America Corporation, que se presentará en el stand S-8919, ha prometido llevar a la IMTS innovaciones en CNC que mejoran el desempeño del maquinado, su facilidad de uso y el mantenimiento. Entre estas, se incluye la presentación de su nueva serie 0i-F CNC que tendrá un nuevo diseño con pantalla de 15” como opción, una nueva plataforma CNC con tecnología Bluetooth integrada y servo adaptadores digitales con la nueva interfaz EtherCaT. Según FANUC, la nueva serie 0i-F combina de manera transparente el uso de los mismos motores, amplificadores, dispositivos periféricos que la serie 30i, lo cual simplifica el uso y mantenimiento de la nueva serie. El sistema puede controlar ahora 9 ejes para un sistema de 1 trayectoria para fresado y torneado, y un sistema de 2 trayectorias ahora disponible con un total de 11 ejes controlados. Con el uso de la tecnología BlueTooth se puede operar el CNC a través de un teclado o un mouse inalámbrico.

La empresa italiana de fabricación de controles numéricos Fidia S.p.A., con su filial en Estados Unidos Fidia Co., estará presente en el stand S-8880. Entre sus productos se destaca el sistema C40 VISION, creado de manera conjunta con la empresa MachineWorks, que también estará en la feria en el pabellón de Controles y CAD/CAM en el  stand E-3331. Según las compañías, el C40 Vision es un control numérico para máquinas de fresado de alta velocidad y aplicaciones multi-eje, especialmente para las industrias aeronáutica y automotriz. Dentro de este producto se encuentra el sistema ViMill que le permite al operario de la máquina inspeccionar posibles colisiones dentro de todo el marco de la máquina. El maquinista puede chequear cualquier tipo de movimientos inesperados entre la herramienta, el cabezal y la máquina con la pieza de trabajo durante el proceso de maquinado. Los motores de simulación y verificación de MachineWorks le dan la potencia a la visualización gráfica de la trayectoria y la detección de colisiones. MachineWorks y FIDIA han trabajado juntos desde el 2009 y ya han presentado sus logros en eventos como la EMO de finales de 2013.

Accesorios para control y monitoreo

La empresa Tapeswitch, de Farmingdale (NY), presenta la serie de controladores de seguridad multizona MZ que permite combinar varios controladores de seguridad independientemente. Se pueden escoger entre tres tipos distintos, PRSU/4 y el PRSU/5 y el SRUS (cortina de luz). El PRSU/4 y el PRSU/5 son controladores de seguridad que se usan como para aplicaciones de automatización de alto riesgo y control de las máquinas. Estos controladores de seguridad cumplen y exceden los requerimientos de la categoría 3Pld de las normas OSHA, ANSU y RIA. Los controladores PRSU/4 y el PRSU/5 tienen módulos de interfaz con circuitos redundantes de seguridad, son auto-monitoreados y están calificados como Control Reliable (confiables para el control). Se pueden conseguir con rieles tipo DIN para su montaje. El controlador de seguridad PRSU/4 opera a 24 VDC o VAC y PRSU/5 o pera a partir de una fuente de potencia de 115 VAC. Ambos modelos se pueden reconfigurar manual o automáticamente. El tipo SRUS puede ser integrado para aplicaciones de cortina de luz.

Quaker Chemical Corporation, con sede en Conshohocken, (PA.), presentará una novedad en el área de la metalmecánica, basada en una aplicación para teléfonos y tabletas inteligentes Apple y Android, que tiene como fin el monitoreo de fluidos de corte para procesos de mecanizado. El monitoreo de estos fluidos es un proceso crítico para la optimización del desempeño y la extensión de la vida útil de estos líquidos. Aunque la metodología para analizar los fluidos de corte prácticamente no ha cambiado por años, la compañía estadounidense asegura que no existía hasta ahora una forma fácil de almacenar los datos, compartirlos con otros departamentos o con proveedores. La aplicación móvil, que lleva el nombre de CoolanTool, permite a los usuarios capturar y dar seguimiento a los fluidos de corte  solubles en las máquinas CNC. De manera específica, los resultados de PH y de concentración se pueden almacenar y seguir gráficamente, al igual que pueden ser compartidos con otros departamentos de la empresa.

Las tendencias con respecto a la condición del fluido se pueden analizar sobre un periodo de tiempo largo para calcular consumos y volúmenes pico. Jon Plawchan, gerente global de productos de Quaker para el área metalmecánica dice que “el desarrollo de esta aplicación fue una muestra de la capacidad de ingenio de Quaker Chemical”. Agregó además que “al ofrecer la aplicación móvil CoolanTool en el mercado, han hecho muy fácil para sus usuarios el recoger información y acceder a ayudas para la solución de problemas”.

Una de las formas de evitar costosos errores para las empresas de manufactura es la de tener a la mano las últimas versiones de las tablas de especificaciones, planos y otros documentos de los clientes durante la producción. La empresa Global Shop Solutions, proveedor de software para planeación de recursos empresariales (ERP) ofrece el sistema de administración de versiones (Version Management System –VMS) 2.0 para industrias de fabricación discreta.

“El sistema VMS 2.0 es una adición al módulo de control de documentos ERP Document Control, el cual adjunta electrónicamente los documentos a las diferentes tareas y centros de trabajo” dice Dusty Alexander, presidente y CEO de Global Shop Solutions. Según Alexander, el programa ofrece nuevos algoritmos de seguridad para que “los trabajadores usen siempre la versión más actualizada de cada trabajo”.

Para lograr esta tarea los archivos se almacenan directamente en la base de datos y se pueden guardar incluso varias versiones del mismo archivo, con el fin de poder tener una historia de cada documento. Además, se usa una función de Check-in/Check-out con el fin de evitar que dos personas puedan estar modificando un archivo al mismo tiempo. Los usuarios pueden proteger su información otorgando permisos individuales o de grupo, al igual que limitar la exposición de documentos con opciones de impresión y de correo electrónico.

Según la firma creadora de esta solución computacional, los fabricantes de la industria metalmecánica “pueden evitar perder el tiempo y el dinero al tener que re-maquinar productos cuando se fabrican con la documentación errada".

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