¿Por qué vale la pena combinar operaciones de corte en una sola herramienta?

Combinar operaciones en una sola herramienta es una tendencia significativa que abarca toda la industria del corte de metales. La combinación de operaciones de corte reduce el costo por agujero al eliminar los cambios de herramientas. Mejora la eficiencia de la producción y la utilización de la máquina, lo que en última instancia aumenta la velocidad de comercialización de los fabricantes. Lo único que impide que muchos fabricantes combinen operaciones es la percepción de que las herramientas escalonadas son mucho más costosas que las herramientas estándar. De hecho, el solo ahorro en tiempo de ciclo hace que valga la pena. Además, las herramientas escalonadas pueden reacondicionarse en fábrica, haciendo que la combinación de operaciones de corte sea una propuesta extremadamente rentable.

Todo se reduce a la eficiencia de la producción y la reducción del tiempo de ciclo

El uso eficiente de la máquina afecta la capacidad de una compañí­a para llevar sus productos al mercado más rápido, y la velocidad de comercialización tiene un efecto importante en la lí­nea de fondo. Las máquinas son caras y los costos de mano de obra lo son aún más, por lo que utilizar esas costosas máquinas al máximo es el nombre del juego. Esto puede hacerse combinando operaciones en una herramienta de corte.

La mayorí­a de los talleres tienen un operador para operar múltiples máquinas. Cuantas más herramientas se utilicen para realizar una operación, más tiempo de preparación se requiere. El uso de una herramienta en lugar de tres o cuatro reduce este tiempo de preparación, lo que contribuye a la reducción del tiempo de ciclo. También disminuye la cantidad de inventario de herramientas perecederas. Además, la combinación de operaciones en una herramienta controla las dimensiones, formas y figuras de los agujeros. Esto da a los usuarios la capacidad de mantener tolerancias crí­ticas, mejorando el control dimensional y, por lo tanto, la consistencia de la producción.

¿Quién se beneficia de las operaciones combinadas?

Por lo general, los talleres productores/contratistas de alta producción que realizan trabajos repetitivos se beneficiarí­an más de las operaciones combinadas. Los talleres pequeños que solo hacen algunas piezas o ejecutan trabajos de creación de prototipos no ganarí­an tanto con las operaciones combinadas de herramientas. Normalmente, una empresa usarí­a múltiples herramientas estándar para prototipar una pieza y demostrar su capacidad para hacerla. Durante la producción, buscarí­an cambiar a una herramienta que pueda hacer tantas operaciones como sea posible.

Los talleres de manufactura modernos utilizan principalmente máquinas CNC. La combinación de operaciones significa que pueden usar una herramienta para perforar, achaflanar, chaflanear en respaldo e incluso fresar. Esto es mucho mejor que usar una máquina que solo puede realizar un movimiento de entrada y salida.

Por ejemplo, combinar operaciones en una máquina CNC puede facilitar la interpolación circular, en la cual una herramienta rotativa puede seguir a lo largo de un arco circular. Esto puede ser una gran ventaja cuando se necesite hacer un agujero con un chaflán superior e inferior. La herramienta CNC se puede utilizar para perforar y achaflanar el orificio superior y luego interpolar circularmente el chaflán o el borde cortado en la parte posterior del orificio, todo con una herramienta.

Otra ventaja de las herramientas escalonadas es la generación de formas complejas, como los puertos de cavidad que tienen múltiples ángulos que se extienden en radios. El usuario final puede controlar todas las tolerancias en la herramienta y no tendrí­a que programar información compleja en varias herramientas para completar la misma forma compleja. Esto significa que resultará en una mayor precisión y una producción más rápida, al tiempo que mantendrá la consistencia, especialmente en formas complejas.

Un ejemplo clave son los puertos hidráulicos SAE y/o ISO, que presentan formas con múltiples ángulos y radios que deben ser controlados entre sí­. Esta combinación de caracterí­sticas crí­ticas los hace difí­ciles de producir sin una herramienta escalonada. Con herramientas combinadas, el puerto se puede perforar de un puerto sólido a uno terminado, todo en una sola corrida. Esto puede ser un ahorro de tiempo significativo. Todas las máquinas CNC utilizan cambiadores de herramientas, y pasar de una herramienta a otra puede tomar entre 10 y 30 segundos de tiempo de ciclo. Recuerde, en los talleres de producción, cada segundo cuenta.

Herramientas únicas que apoyan el avance de las materias primas

Se están desarrollando muchas herramientas nuevas para respaldar los avances recientes en materia prima, especialmente para aplicaciones de la industria aeroespacial y automotriz. Por ejemplo, los aviones se fabrican con materiales ligeros y extremadamente resistentes, como el polí­mero reforzado con fibra de carbono (CFRP) y el termoplástico reforzado con fibra de carbono (CFRTP), que son extremadamente abrasivos y difí­ciles de mecanizar. Es posible mecanizar con herramientas de carburos, pero las herramientas se desgastan muy rápido. Esto ha llevado al desarrollo de herramientas hechas con diamante policristalino (PCD), un material superduro con muchas ventajas sobre el carburo de tungsteno solo.

Muchos buscan herramientas escalonadas de PCD que puedan combinar operaciones de desbaste con operaciones de acabado, para que los operadores puedan perforar, fresar y escariar con una herramienta. Las herramientas de PCD combinadas también se están utilizando en la industria automotriz para aluminios abrasivos con alto contenido de silicio.

Solucionando los desafí­os de clientes de herramientas de metal duro con herramientas escalonadas

Aquí­ hay dos ejemplos interesantes de clientes reales que se beneficiaron de combinar operaciones en una herramienta escalonada.

La primera es una compañí­a de defensa que produce armas pequeñas. La cámara en el barril presenta múltiples ángulos, radios y diámetros. El diseño de herramienta tí­pico no permitirí­a todas las operaciones en una sola corrida. Esto dejó una cantidad significativa de trabajo manual para un armero, que tuvo que hacer la cámara lo suficientemente lisa para que la bala no se arrastrara sobre ella y causara atascos. En este caso se combinaron las herramientas para eliminar completamente el trabajo del armero, eliminando el elemento humano y garantizando una cámara lisa. Además, las herramientas combinadas ahorraron tiempo de producción, al tiempo que redujeron el potencial de responsabilidad en caso de mal funcionamiento de las armas de fuego.

Este segundo ejemplo es una mejor ilustración de por qué la combinación de herramientas escalonadas puede ser un cambio de juego. En este caso, se trabajó con un negocio en crecimiento que fabricaba piezas de aluminio para automóviles. La compañí­a ya tení­a cuatro máquinas CNC que ejecutaban tres turnos al dí­a para mantenerse al dí­a con su carga de trabajo. Luego, su mayor cliente les informó que agregarí­an más trabajo, lo que requerirí­a que el fabricante de la pieza triplicara su producción.

El gerente de la planta tuvo que idear una forma factible de aumentar la producción en un factor de tres. Inicialmente estaba buscando expandir el edificio y agregar más máquinas, pero estaba preocupado por el retraso de tiempo que esto causarí­a. La empresa se acercó a Superion y preguntó qué tan rápido esta empresa podrí­a agregar más herramientas para acomodar el aumento. La compañí­a estaba usando herramientas de carburo sólido con herramientas escalonadas. Después de revisar las operaciones, les expliqué que, si cambiaban a herramientas escalonadas con punta de diamante, podrí­an aumentar la producción y satisfacer la demanda de los clientes sin una expansión del edificio.

En lugar de agregar ocho máquinas más a su edificio, solo tuvieron que traer una máquina más: punto. Esto no solo les ahorró a los clientes millones, sino que también mejoró la consistencia y calidad de las piezas sin aumentar los costos de herramientas durante un perí­odo de tres años. El fabricante de la pieza pudo decirle a su cliente que podrí­a estar listo para el arranque dentro de dos meses en lugar de los muchos más que habrí­a tomado para agregar metros cuadrados y máquinas. Tuvieron espacio para agregar otra máquina y también pudieron reducir el número de turnos, lo que abrió la capacidad adicional para que pudieran realizar más trabajo.

La combinación de operaciones aprovecha al máximo los avances del CNC

El avance de las máquinas herramienta CNC es uno de los desarrollos más importantes en el corte de metales. Ahora tenemos que crear herramientas de corte que puedan aprovechar al máximo las capacidades de la máquina CNC. Al mismo tiempo, las materias primas para hacer herramientas de corte también han mejorado, con un cambio a nuevos materiales que aumentan la vida útil de la herramienta, limpiador de corte y duran más, incluyendo PCD, nitruro de boro cúbico (CBN), cerámicos y cermets.

En el pasado, el alto costo percibido de las herramientas para combinar operaciones hizo que las personas evitaran hacerlo, creyendo que serí­a más costoso que las herramientas estándar disponibles en el mercado. En realidad, los fabricantes ganarán mucho más con los ahorros de tiempo de ciclo logrados en el taller de producción. Además, estas herramientas escalonadas se pueden enviar nuevamente para reacondicionamiento en fábrica a condiciones nuevas o casi nuevas, según las tolerancias, varias veces. Esto reduce aún más los gastos, lo que hace que la opción de combinar herramientas sea aún más atractiva.