Tallado de engranajes en un centro de torneado

Stock Drive Products (SDP) es un fabricante con un modelo de negocio que cualquier observador externo podría considerar desafiante. La compañía hace productos simples y estándar en grandes cantidades en un país con altos salarios como Estados Unidos.
De hecho, SDP está ubicada en una región de elevados ingresos en un estado con sueldos altos. La manufactura se hace en el área metropolitana de Nueva York.

Bob Gaulrapp, supervisor de las instalaciones de mecanizado de la compañía en New Hyde Park, Nueva York, es franco sobre el porqué esto es tan importante. “Competimos con los chinos”, comenta. Sin embargo, el taller está ganando. El proveedor de componentes de transmisión de Nueva York es capaz de competir en precio contra proveedores extranjeros de los mismos productos, en gran parte debido al apego a los centros de torneado que incluyen capacidad de herramental vivo para fresado y taladrado. El taller usa estas máquinas para desarrollar la mayoría o todo el mecanizado de una pieza en un solo alistamiento. No obstante, consolidar el trabajo de mecanizado de esta forma es apenas el comienzo.

A fin de comprimir aún más el costo potencial de mano de obra para cada parte, la planta está comprometida con dos principios vitales para usar estas máquinas. Estos son:

1. Uso de macros para evitar la programación.
El taller no usa CAM. Los programas son construidos a partir de macros que tienen en cuenta cada variación de la pieza, que puede anticiparse. Esos programas toman tiempo considerable para ser creados, pero han probado su eficiencia al permitirle a SDP correr diseños de piezas, nuevos o modificados, con tiempo de programación nulo. Hoy, un operador simplemente ingresa las variables de cualquier diseño de pieza nuevo en el CNC y los programas macro aseguran un mecanizado correcto.

2. Superar las limitadas posiciones de herramientas con el uso de accesorios.
La otra forma como SDP hace un uso completo de los centros de torneado es equipándolos con todas las herramientas que se pueda. El taller de New Hyde Park confía en las máquinas Mori Seiki que tienen amplias posiciones de torreta para correr un número de piezas específico. Sin embargo, el taller insiste en tener suficientes herramientas para correr cualquier número de piezas –todos los de las piezas que sean apropiados para la máquina–. Por eso, el taller usa accesorios de MD Tooling que permiten una sola posición de torreta para sostener múltiples herramientas. En SDP, una torreta con 12 posiciones podría, fácilmente, equiparse con más de tres veces ese número de herramientas. Como resultado, no se requiere mano de obra para el cambio de herramientas cada vez que varía el número de piezas.

De hecho, la mano de obra necesaria para enviar la parte a un proceso posterior también se reduce con estos accesorios, gracias a un accesorio especializado que ahora permite que los tornos de SDP realicen tallado de engranajes.

La visión macro
Durante años, Gaulrapp ha puesto mucha atención en asegurar que los centros de torneado de herramental vivo de SDP se desempeñen de manera muy eficiente e influyó para comprar este tipo de equipo. Presionó por esta marca y estilo de máquinas en particular. Con estas máquinas el taller logra por completo la promesa de productividad con un solo alistamiento, en parte porque, como lo expresa Gaulrapp, “tendría un huevo en mi cara si no lo hicieran”.

Las 11 máquinas Mori Seiki incluyen los modelos NL2000 y NL1500Y. Con ellas se producen poleas, engranajes y otros productos estándar de transmisión que la compañía mantiene en inventario. Los clientes ordenan estos componentes de un catálogo de SDP tan grueso como el directorio telefónico de una gran ciudad.

Gaulrapp dice que él escribió los programas basados en macros sobre una base a la medida de las necesidades, en un lapso de más o menos dos años. Al final de ese tiempo, el trabajo acumulado incluía todos los programas necesarios para correr casi cualquier variación sobre las partes estándar de la compañía. Como resultado, mientras los nuevos diseños de piezas continúan siendo comunes para la compañía, los nuevos programas no lo son. Para un número de parte nuevo o uno existente, el operador simplemente ingresa los datos. Las dimensiones de características son parte de los datos, pero otras variables macro también indican la presencia o ausencia de una característica. Por ejemplo, un operador podría ingresar “1” si una polea tiene un cubo o “0” si no lo tiene, dándole claves al programa de cómo ejecutar o saltar esta parte del programa. Así, la mayoría de diseños nuevos puede ser descrita completa y correctamente con sólo una entrada numérica.

Las macros asignan, incluso, movimientos de mecanizado a las posiciones de herramienta correctas en la máquina. Las máquinas se equipan de forma diferente, de modo que el resultado es un fenómeno que algunos considerarían inquietante: en SDP, el mismo programa corriendo en dos máquinas diferentes podría producir patrones de herramienta X-Z totalmente diferentes, porque las macros encuentran las herramientas necesarias en lugares diferentes de los accesorios de torreta de las diversas máquinas.

El complemento de herramientas de cada centro de torneado refleja el compromiso del taller con una producción de un solo alistamiento. Un accesorio particular podría dejar dos herramientas controladas operando desde una sola estación rotativa de herramientas. Otro accesorio podría permitir que una batería de brocas diferentes se extienda desde una sola estación. “Si encontramos una geometría que no se deja mecanizar con lo que tenemos, compramos el accesorio que nos permite hacerla”, comenta Gaulrapp. A cambio, el taller se niega a considerar la compra de cualquier centro de torneado a menos que la máquina se acomode a la clase de accesorios que SDP tiene y usa (MD Tooling afirma que hasta ahora es el único proveedor de herramental vivo en ser aprobado como un proveedor periférico calificado de Mori Seiki).

Dientes de corte
El accesorio de tallado de engranajes ha ampliado la concepción del taller sobre lo que un mecanizado de un solo alistamiento podría incluir. El tallado de engranajes nunca se ha visto como una operación que podría combinarse con otras operaciones típicas de talleres mecánicos, como torneado, fresado o taladrado. En SDP el tallado nunca se ha realizado en la misma planta. El departamento de tallado de engranajes ocupa otra instalación en un sitio diferente, y el taller de New Hyde Park envía el trabajo allá rutinariamente. Pero ahora, el tallado de engranajes en los centros de torneado también se ha convertido en rutina para el taller.

El ‘tallado’ es la operación de corte metálico que genera dientes de engranajes mediante una herramienta especializada llamada fresa madre. Para realizar el tallado en un centro de torneado, el torno requiere una opción de polígono en su CNC. Para algunas formas de engranaje, el trabajo también requiere que la máquina tenga movimiento en el eje Y (además del movimiento en X y Z). SDP tenía ambas capacidades cuando vio el accesorio de tallado entre las ofertas de MD Tooling. El taller intentó el mecanizado de dientes de engranajes en centros de torneado y encontró esa opción tan sencilla de usar, que el tallado de engranajes se convirtió en un hábito.

Una macro para tallado, que ahora incluye muchos de los programas para centros de torneado, consiste no sólo en el tallado en sí sino también en la alimentación de la pieza, del torneado de la parte al diámetro externo requerido antes de que inicie el tallado y del desbarbado de la parte después del tallado para aliviar el borde de salida. Ahora, cualquier lote determinado de partes puede pasar por el tallado en el departamento de tallado de engranajes o en un torno, según la programación del torno y la urgencia del pedido. Si la capacidad está disponible para permitir hacer el trabajo en las máquinas de torneado, entonces, comenta Gaulrapp, “esta es la forma como lo hacemos”. Cortar dientes en las máquinas de torneado es más barato y más rápido que en un equipo dedicado, aun cuando este paso rompe la regla del taller sobre evitar cambios de herramientas entre trabajos.

Otro patrón
Este trabajo tiene que romper esa regla porque las torretas están ya tan congestionadas en SDP que el taller ha tenido que encontrar espacio para alistar más de un accesorio de tallado por máquina. Como resultado, sólo una fresa madre puede estar en sitio en cualquier máquina al tiempo, requiriendo que los operadores cambien la fresa madre cuando hacen la transición de una parte de engranaje a otra.

Aún así, tallar de esta forma puede ser muy eficiente. Una operación de tallado añade 35 a 40 segundos por parte, comparado con una semana de retraso que podría introducirse si una corrida de piezas tiene que ser enviada afuera para ese trabajo. Las partes para tallado enviadas afuera tienen que ser manejadas antes y después del transporte entre instalaciones y, finalmente, también terminan haciendo fila antes de ser talladas en la máquina programada. Estas causas de retraso generan un costo extra.

Pero el trabajo que aún continúa en línea en estas máquinas de tallado dedicadas demuestra cuán valiosas son y serán. El tallado en un torno no puede reemplazar el tallado tradicional en SDP –no sólo porque la compañía mecaniza demasiados engranajes, sino también porque los centros de torneado se necesitan para muchas otras cosas.

Pero el tallar engranajes de esta nueva manera proporciona una alternativa. Cuando la capacidad está disponible y cuando se necesita velocidad, algunos lotes de partes en este taller pueden seguir un patrón diferente, permitiéndole a este fabricante innovador ahorrar aún más en mano de obra que lo logrado con sus productivos tornos de un solo alistamiento.

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