La clave del alistamiento

Cinco prensas de tornillo de doble estación Kurt HDL, montadas de lado a lado en un nuevo centro de mecanizado vertical (VMC) Bridgeport VMC 1000 XP³, le permitieron a Vincent Precision Machining reducir el tiempo de alistamiento, de más de cinco minutos por parte a menos de un minuto por parte, para mecanizar sus componentes médicos de acero inoxidable 420.

El tiempo ahorrado ha sido enorme gracias al uso de un alistamiento con cinco nuevas prensas de tornillo, en relación con sólo dos prensas del alistamiento anterior.

Antes, Vincent Precision Machining usaba prensas de doble estación con cuerpos de aluminio. Estos dispositivos de sujeción de trabajos se cambiaron por las prensas de tornillo Kurt HDL, que brindan rigidez en la sujeción y aseguran una precisión repetible para cada parte. De igual manera, ese alistamiento eliminó el costo de las partes rechazadas.

Intentamos con dos alistamientos diferentes para la sujeción de nuestra piezas de trabajo, que no daban la rigidez y la fuerza de sujeción necesarias para estas partes médicas de acero inoxidable, difíciles de mecanizar -comenta Bill Ehnstrom, de Vincent Precision Machining-. Durante las operaciones de fresado pesado, las partes tendían a moverse lentamente hacia arriba y a desalinearse en las mordazas de la prensa. Se introducían pequeñas virutas entre la parte y las mordazas, que ocasionaban toda clase de problemas. No podíamos operar nuestro nuevo VMC Bridgeport hasta su potencial máximo en este proyecto, de modo que buscamos una mejor solución para la sujeción del trabajo".

Vincent Precision Machining es una nueva compañía creada por Bill Ehnstrom, su operador y propietario. Él es un ingeniero de aplicaciones con gran trayectoria como vendedor de máquinas-herramienta y operador de un centro de mecanizado, que vio en la industria de dispositivos médicos la necesidad de mecanizado con precisión, de altísima calidad y a precios competitivos. Conocedor del mecanizado de alta velocidad en 3D y en el fresado en duro hasta 65 Rc, usando un nuevo centro de mecanizado Kitamura 2XiF con dos prensas de tornillo Kurt 3600V, Ehnstrom reconoce que la sujeción de trabajos es la clave para mantener una alta calidad y una rentabilidad adecuada. Le pidió entonces a su representante de ventas local de Kurt, Mike Neeley, recomendaciones sobre sujeción para su nuevo VMC Bridgeport.

Las prensas de tornillo proveen características de rigidez y carga/descarga rápida
El reto de sujeción consistía en un componente de un dispositivo médico de acero inoxidable 420 de 1-1/2" x 1" x ¾", mecanizado con una serie de superficies hundidas, planas y contorneadas, dentro de una ranura central. El objetivo era producir estos componentes con tolerancias estrechas y un acabado casi perfecto para evitar operaciones secundarias. Los requerimientos de cantidad para estas partes eran en promedio 250 por semana, lo cual resultaba muy ajustado para el alistamiento de prensa de tornillo de doble estación probado antes. En lugar de dos prensas, Neeley recomendó cinco prensas de tornillo Kurt HDL, montadas de lado a lado sobre la amplia mesa de trabajo de 1.200 mm x 600 mm (47,2" x 23.6") del Bridgeport. Para algunos centros de mecanizado, cinco prensas de tornillo de hierro dúctil habrían demostrado ser muy pesadas. El modelo Bridgeport, sin embargo, tiene una capacidad de carga de la mesa de 900 kg (2.000 lb) y acomoda fácilmente las prensas, cuyo peso es inferior a 100 lb cada una.

"El material inoxidable 420 es muy duro y difícil de mecanizar con las características tan complejas que requeríamos -comenta Ehnstrom-. Las prensas de tornillo Kurt HDL, con sus cuerpos de hierro dúctil, nos dieron la rigidez que necesitábamos. Eso, más la mesa de la máquina y la base son en fundición de hierro, de modo que todo lo que va desde las estaciones de sujeción de la prensa hasta el suelo es hierro sólido. ¿Qué puede ser más sólido y rígido que eso?".

La base de todas las prensas de tornillo Kurt HDL están hechas de hierro dúctil de 80.000 psi, que proporciona gran rigidez, tenacidad y precisión a largo plazo, a la vez que absorbe la vibración, especialmente cuando se mecaniza material extraduro como el acero inoxidable 420.

Usando mordazas intercambiables de hierro mecanizado para los contornos externos de los componentes médicos, las prensas de tornillo Kurt HDL, en efecto, se vuelven fijaciones personalizadas que utilizan una base de prensa del modelo estándar. Lo interesante de este alistamiento es que las partes se "anidan" en las mordazas mecanizadas, de modo que cuando la prensa se ajusta, todas las superficies externas se mantienen herméticamente. No hay oportunidad de desalineación de la parte o de vibración, incluso a velocidades muy altas. Cuando se termina la operación en la pieza, las mordazas pueden reemplazarse con otras para trabajos diferentes. Las mordazas mismas se reposicionan rápidamente y con precisión, sin herramientas especiales para alineación.

"La carga y descarga de la parte es realmente rápida, inferior a un minuto -comenta Ehnstrom-. Las partes se posicionan rápidamente en los bolsillos mecanizados de la placa de las mordazas. No se requiere alineación. Cuando la parte está mecanizada, se libera con menos de medio giro del tornillo de la prensa. No hay movimientos sobrantes ni se requieren trabajos pesados para este alistamiento. Antes, con las prensas de cuerpo de aluminio, la carga de partes tomaba varios minutos. Ahora, con las prensas HDL toma sólo unos segundos, además de que las cinco prensas manejan 20 partes donde antes dos prensas manejaban sólo ocho partes. Estas prensas tienen un diseño encerrado, lo cual facilita retirar las virutas y el refrigerante con una manguera de aire. El alistamiento de cinco prensas me concedió media hora libre para trabajar en otros proyectos mientras la máquina hacía su ciclo a través de las 20 estaciones de sujeción".

Cinco operaciones de mecanizado a velocidades de 350 SFM y tolerancias de ±0,0005"
Cada prensa de tornillo en la mesa de trabajo sostiene los componentes para una serie diferente de operaciones de fresado que se realizan a velocidades de corte hasta de 350 SFM, que está dentro del rango de capacidades del XP³, el cual tiene una tasa de rapidez de recorrido de 43/43/36/min (1690/1690/1410 pulg/min). El recorrido del husillo de parte a parte es mínimo. Se usan portaherramientas Premium y escariadores de carburo sólido de alto desempeño para todas las operaciones de fresado. Una vez terminado, cada componente mecanizado tiene un acabado superficial de 16 mil, tolerancias de ±0,0005 pulgadas en perforaciones, sin necesidad de operaciones secundarias.

Varias características del diseño de la prensa de tornillo Kurt HDL ayudan a acelerar el proceso de Ehnstrom para reducir el tiempo de ciclo, a la vez que mantienen la calidad. Con una longitud de 533,40 mm (21") y 152,40 mm de ancho (6"), las prensas de tornillo son muy compactas y se posicionan respecto a la otra en menos de 25,40 mm (1"), de modo que se requiere menor recorrido del husillo de parte a parte, para entrar y rodear las partes durante las operaciones complejas de mecanizado. Con una fuerza de sujeción hasta de 5.556 lb a 70 ft-lb de torque de entrada, estas prensas proveen una precisión repetible de 0,001 pulgadas, cumpliendo los requerimientos de tolerancias que se propuso Ehnstrom.

A Ehnstrom también le agradaron las características de cambio rápido de las mordazas en las prensas HDL. Con medio giro de la llave hexagonal de la prensa, la mordaza estacionaria abandona el cuerpo de la prensa. Las mordazas de cambio rápido se autoalinean, permitiendo un alistamiento rápido y preciso para el siguiente trabajo.

"El mejor centro de mecanizado es sólo tan bueno como el sujetador de trabajos empleado -concluye Ehnstrom-. Intenté con tres alistamientos de prensa diferentes y aprendí que cuando se mecanizan materiales muy duros, la rigidez hace la gran diferencia. Para obtener esa rigidez, el hierro dúctil es la única solución".