Este taller pasa del mecanizado manual al multipropósito, de simple a complejo

Con esa tecnología, Industrial Machine Works Inc., en Baker, LA., redujo consistentemente sus tiempos de ciclo de trabajos e incrementó la capacidad de producción. Pero aún más importante, el taller ha sido capaz de expandir su negocio gracias a la capacidad de mecanizar partes mucho más complejas que cualquiera que se haya hecho en el pasado, de forma eficiente y rentable.

Al comienzo, el taller Industrial Machine Works era solo una operación de garaje de dos personas —los mecánicos Mark Wilks, ahora presidente, y Blane Adams, vicepresidente—. Los dos trabajaban desde temprano en la mañana hasta tarde en la noche siete días a la semana y aun así se esforzaban por mantener el ritmo con la emergente demanda de clientes. Fue entonces cuando Wilks y Adams hicieron el cambio de manual a CNC, y poco después, a multipropósito.

La primera máquina CNC del taller fue un centro de torneado Mazak Quick Turn Nexus (QTN) 350-II. La máquina ofrece una cama larga de 60” y está equipada con un husillo de 40 hp, 3.300 rpm (agujero pasante de 4.4” para capacidad máxima de barra de 4”) y mandril estándar de 12”. Para acomodar un rango aún más amplio de tamaños de piezas de trabajo, Industrial Machine Works optó por un mandril de 15” con velocidad de husillo máxima de 2.500 rpm en su máquina.

Con la máquina de torneado de dos ejes QTN, Industrial Machine Works aumentó inmediatamente su velocidad de producción y salida —tomó aún más clientes y trabajos e incorporó tres empleados más—. Sin embargo, pronto el taller se encontró, una vez más, incapaz de mantenerse al ritmo con los pedidos.

Después de evaluar las partes cada vez más complejas que les pedían mecanizar, tanto Wilks como Adams se dieron cuenta de que la tecnología multipropósito —específicamente el torneado y el fresado con capacidad de mecanizado fuera de centro en el eje Y— sería el mayor beneficio para la producción. Así que, una vez más, el taller trabajó con Dixie Mill y adquirió otro Mazak QTN 350-II, pero esta vez con fresado y eje Y.

La segunda máquina, un Quick Turn Nexus (QTN) 350-II MY, le da a Industrial Machine Works una capacidad de fresado para servicio pesado eficiente con un husillo para herramientas de fresado rotativas de 4.000 rpm y recorrido en el eje Y de 6”. Como eje para fresado controlado por CNC para todas las funciones, el husillo principal de la máquina de 40 hp y 3.300 rpm —con capacidad de barra de 4”— se posiciona en incrementos mínimos de 0.0001 grados para contorneado, refrentado, ranurado y taladrado.

Mientras el primer QTN 350-II daba numerosos beneficios, el taller se dio cuenta rápidamente de que el QTN 350-II MY podría acelerar aún más la producción de parte y reducir de manera drástica el trabajo en progreso simplemente con eliminar la necesidad de mover partes de una máquina a otra para operaciones de torneado y luego de fresado. La nueva máquina multipropósito viabiliza procesar partes incluso más complejas, y hacerlo en alistamientos en una sola máquina. Para Industrial Machine Works esto significa que los trabajos salen más rápido de la máquina y son cambiados prontamente, abriendo así una capacidad adicional de máquina para adelantar más trabajo.

Industrial Machine Works hace un trabajo significativo para las industrias de petróleo y gas, papel y equipos de tubería, y los lotes de trabajo integran una a seis piezas en promedio. Sin embargo, muchos de estos son a menudo —tres o cuatro veces a la semana— pedidos de emergencia que deben entregarse en 24 horas, mientras que otros trabajos regulares tienen tiempos de entrega de dos o tres semanas. En la actualidad, el taller completa de 50 a 60 trabajos por mes, aproximadamente, y esa cantidad sigue creciendo.

Los materiales de parte incluyen el 4340, Inconel, Monel, Hastelloy y cobre, entre otros. Las partes varían desde 0.187” hasta 14” de diámetro y pueden ser hasta de 140” de largo, y la mayoría requiere tolerancias entre 0.0001” y 0.0005”.

“El hecho de que nuestra carga de trabajo se haya incrementado y que las partes se hayan vuelto más complejas nos condujo a la tecnología multipropósito —dice Wilks—. Y ahora que tenemos la máquina, perseguimos activamente aún más trabajos que involucren partes complejas que nunca habríamos considerado hacer sin el Mazak, porque habríamos sido incapaces de producirlas con ganancia usando máquinas-herramienta convencionales”.

Una de esas partes complejas que Industrial Machine Works produce de forma rentable con su QTN 350-II MY es un labio de agarre —una herramienta que sujeta la tubería de un pozo de crudo para retirarla del mismo—. La parte, hecha de acero 8620, es una de las que la mayoría de talleres no consideraría realizar en una máquina como la QTN 350-II MY.

Ya que es hecha a partir de una barra de material, la parte requiere casi todas las operaciones de fresado e involucra numerosos ángulos y un patrón de moleteado que envuelve por completo la forma en radio de la parte. En el Mazak, Industrial Machine Works completa la herramienta de agarre en un solo alistamiento. Además, es capaz de producir tres partes de la periferia de una sola barra de material. Y según Adams, la capacidad de mecanizado multipropósito fue la única razón por la que el taller pudo tomar este trabajo.

“Usted tiene que tomar los trabajos pensando fuera de la caja cuando se trata del multipropósito —dice—. Con el QTN 350-II MY, imaginamos cómo hacer los trabajos de fresado en, básicamente, una máquina de torneado”.

También citó otro ejemplo de un trabajo que involucraba una parte con forma de bloque y con un agujero a través de él. La parte fue un reto porque el taller tuvo que dividirla en dos piezas separadas emparejadas que luego fueron apernadas. Al ensamblar las dos mitades tenían que casar con precisión, de modo que el agujero perforado fuera perfectamente redondo y concéntrico. Esto significaba que simplemente perforar el agujero en una máquina de torneado y cortar la parte a la mitad no era factible.

Mientras que una solución convencional habría sido producir ambas mitades de la parte de piezas separadas de material, hacer eso habría sido ineficiente y demorado. Así que en lugar de ello, Industrial Machine Works produce ambas piezas como un todo al tiempo a partir de una barra de material hueca, gracias a las capacidades de su QTN 350-II MY. Con las funcionalidades de fresado y eje Y de la máquina, el taller hace un fresado helicoidal en un agujero oblongo de alta precisión, hasta un tamaño tal que cuando las dos mitades de la parte son ensambladas, el agujero queda perfectamente redondo. Este método de procesamiento produce las partes con el doble de rapidez y menor consumo de materia prima.

Debido a sus pequeños tamaños de lote de trabajo y frecuentes pedidos inesperados y urgentes de 24 horas, Industrial Machine Works se esfuerza por cambiar rápidamente entre trabajos y alistar las máquinas con tanta velocidad como sea posible. Las tres formas utilizadas por el taller para lograr esto incluyen tratar de producir tantos trabajos como su pueda de una misma barra de material, incorporar sistemas de mordazas de cambio rápido y usar puntas de centrado tanto como se pueda.

“En los QTN de Mazak tratamos de producir todas las partes que podamos a partir de una barra redonda de material. De esa forma, el único alistamiento es sujetar el material en el mandril para generar múltiples partes —explica Adams—. Nuestra meta es sujetar las partes una sola vez y mecanizarlas, no reposicionarlas. Con los Mazak, podemos hacerlo”.

El taller también intenta evitar fijaciones o montajes costosos y complicados cuando se trata de alistamientos. Los mandriles sostienen la mayoría de las partes y, por esa razón, el taller usa sistemas de mordazas de mandril de cambio rápido para acelerar los cambios entre trabajos. Estos sistemas permiten cambiar las mordazas del mandril en cuestión de segundos.

Para sus partes largas tipo eje, Industrial Machine Works acorta los tiempos de alistamiento y evita tener que poner las partes en el mandril dos veces al mecanizarlas entre centros usando puntas de centrado. Adams explicó que las puntas de centrado LE permiten al taller mecanizar completamente una parte al trabajarla en un extremo y luego en el otro y hacer todo el fresado en una sola sujeción. También destacó que el contrapunto programable por CN de la máquina contribuye aún más a acortar los tiempos de alistamiento.

“Sin el QTN 350-II MY, necesitaríamos fresadoras enormes para mecanizar hexágonos o taladrar agujeros al final de nuestras partes largas de eje, lo que significa que el procesamiento de la parte requeriría dos máquinas en lugar de una”, dice Adams.

Aunque las partes se han vuelto más complejas en Industrial Machine Works, Adams afirma que programarlas es rápido y fácil con los controles CNC Matrix Nexus en las máquinas Mazak QTN. Atribuye esta velocidad al hecho de que los controles le dan al taller la opción de programar con entrada conversacional o EIA/ISO. El taller programa cerca del 99 % de sus aplicaciones de parte en las máquinas, y según Wilks y Adams, aprender a programar las Mazak tomó solo un día y no requirió entrenamiento oficial.

“Habíamos tenido algo de experiencia en programación CNC de nuestros trabajos anteriores —dice Adams—. Sin embargo, nunca habíamos trabajado con el control de Mazak o con una máquina multipropósito en esa materia. Pero sea que programemos una parte simple o compleja, el control de Mazak es por completo más fácil y más rápido que otros que hemos usado, y eso es importante considerando todo lo que programamos en las máquinas. Cuando tuvimos el primer QTN, no hubo tiempo para el temor a la programación o incluso a la operación de la máquina. Teníamos trabajos atrasados y debíamos sacar las partes; fuimos capaces de hacerlo con esa máquina porque es muy fácil de programar”.

Para aumentar la versatilidad en el procesamiento de partes y relajar la carga de trabajo de la máquina multipropósito, Industrial Machine Works añadió recientemente el mecanizado simultáneo en cuatro ejes a su repertorio de procesamiento de partes con la adquisición de un centro de mecanizado Vertical Center Nexus (VCN) 510C-II, de Mazak. La máquina ofrece un husillo de 12.000 rpm, cono 40 y 25 hp y una unidad rotativa CN.

“Antes del VCN 510C habríamos involucrado solo operaciones de fresado en el proceso de esas partes complejas, con el QTN 350-II MY —dice Wilks—. Estas partes en realidad no requerían las capacidades de una máquina multipropósito, pero en ese momento, esa era nuestra única opción porque no teníamos una máquina fresadora CNC. Ahora, con su capacidad de almacenamiento de 30 herramientas y unidad rotativa, el VCN 510C nos permite reducir los tiempos de cambio entre trabajos y procesar con rapidez partes complejas que requieren únicamente fresado en un solo alistamiento, al tiempo que abrimos capacidad en nuestra máquina multipropósito”.

Wilks estima que sin sus tres Mazak y las capacidades que les proveen, Industrial Machine Works necesitaría el doble de máquinas y casi el doble del tamaño de su equipo actual de trabajo para mantener sus niveles de producción actuales. El taller también está en el proceso de aumentar su volumen de producción en función de partes complejas más grandes.

“Nuestros clientes ven que cumplimos en términos de velocidad, precisión y calidad. Ahora estos clientes quieren que hagamos lo mismo para sus partes más grandes, de modo que nos tenemos que adaptar —dice Wilks—. Y así como lo hicimos desde el principio, confiaremos en Mazak para el soporte tecnológico y de aplicación”.