Cómo aprovechar los alistamientos

No muchos fabricantes pueden decir que fueron nombrados en el discurso del Estado de la Unión de Estados Unidos. La empresa Center Rock Inc., de Berlin, Pennsylvania, obtuvo casi 200 palabras en el discurso del presidente Obama al Congreso el pasado 26 de enero. Este fabricante de herramientas para taladrado de rocas produjo las perforadoras especiales que se usaron para liberar a los 33 mineros atrapados en Chile —cuyo rescate fue visto y celebrado en todo el mundo en octubre de 2010.

Brandon Fisher, presidente y fundador de Center Rock, ya había regresado de Chile cuando los mineros fueron rescatados. El papel de su compañía en el drama se había completado cuando se taladró con éxito el agujero de 2.000 pies de profundidad. En ese punto, el señor Fisher, junto con Julie Fisher y el ingeniero sénior Richard Soppe, de Center Rock, dejaron el sitio para despejarles el camino a los rescatistas.

Uno de los puntos que el episodio de The Edge Factor señala es que la tecnología no necesariamente resulta bonita. Quizás la operación de mecanizado más valiosa en Center Rock se lleva a cabo en una máquina casi desagradable.

Ahora, para los profesionales de la metalmecánica que leen esta revista, las lecciones más significativas del proceso de mecanizado de Center Rock en realidad se relacionan con una tecnología que disimula su nivel de sofisticación.

Específicamente, la compañía tiene una máquina-herramienta “todo en uno”: un centro de torneado MX 2500 ST, serie Doosan Puma, que cuenta tanto con un husillo secundario como con herramental vivo. En esta máquina, una parte de la broca de la perforadora puede ser tomada todo el tiempo desde una forja en bruto hasta la etapa de tratamiento térmico en un solo ciclo de mecanizado, en lugar de pasar por una serie de alistamientos necesarios para producir grandes brocas, como las que fueron a Chile. Sin embargo, el taller no necesariamente opta por el enfoque de un solo alistamiento.
Esa máquina forma parte de un espectro de equipos de torneado en el taller, que incrementa el nivel de capacidades multipropósito a medida que el tamaño de las partes se reduce. La más reciente máquina del taller es solo para tornear —un torno CNC Doosan con un diámetro de torneado máximo de 22 pulgadas—. Una máquina de tamaño mediano del mismo fabricante ofrece herramental vivo, pero no un husillo secundario.

Con estas máquinas, Center Rock explora el nivel adecuado de trabajo multipropósito en las partes que realiza. Una de las lecciones que muestra Center Rock es esta: que la compañía pueda producir algunas de sus brocas con muy pocos alistamientos, no necesariamente significa que debería hacerlo así.

Emergencia real
Steve Bungard es el gerente de manufactura de Center Rock. “Realizamos muchos de los llamados trabajos de ‘emergencia’ —dice—. Este es el primero que en realidad era una emergencia de vida o muerte”.

Los chilenos aceptaron la oferta de ayuda de Center Rock un viernes. Los empleados comenzaron el alistamiento y el proceso de mecanizado ese día. El trabajo continuó en la noche. Los proveedores del tratamiento térmico y las puntas de impacto fueron alertados de la necesidad por la emergencia. El mecanizado final de las brocas de las perforadoras comenzó tan pronto estas partes fueron obtenidas de estos proveedores, y la fabricación y ensamble final de las perforadoras completadas comenzó tan pronto como el mecanizado de estas brocas lo permitió. Las perforadoras completadas fueron enviadas el domingo. Al final, la manufactura de las perforadoras de improviso tomó menos tiempo del que se requería para transportar las perforadoras desde el aeropuerto en Chile hasta el sitio remoto en la mina colapsada.

Las brocas más grandes de las perforadoras de Center Rock pasan por la mayoría de alistamientos. Para una de estas partes, el trabajo de tornear ambos extremos, preparar la parte para una operación de fabricación de agujeros y detallar el agujero mecanizado, toma en total cuatro alistamientos en el torno. La parte luego va a un centro de mecanizado horizontal de Mazak para el fresado de contornos (spline), el fresado de la cara de corte de la roca y el taladrado de los canales que sujetarán los elementos de corte en carburo. Este centro de mecanizado requiere tres alistamientos: dos antes del tratamiento térmico y uno después.

Mecanizar cualquiera de las forjas de las brocas es difícil. Esto se debe a que las partes hacen un trabajo difícil. No resulta complicado imaginar los esfuerzos que encuentra la broca a medida que corta miles de metros de roca. El acero forjado capaz de resistir estos esfuerzos es igualmente resistente al mecanizado. Una característica de mecanizado particularmente retadora es un agujero en el vástago de la parte que se extiende a través de casi toda la longitud de la broca. Este agujero encaja con agujeros más pequeños para formar un conducto de aire a alta presión que sopla los pedazos de roca alejándolos de la cara de la perforadora. El mecanizado de este agujero solía ser tedioso e involucraba herramientas rotas y largos tiempos de ciclo, pero nada más.

Hace casi cinco años, el equipo de Center Rock diseñó el proceso que ahora mecaniza este profundo agujero con rapidez y confiabilidad. El proceso se construyó en un viejo pero robusto torno manual. Un elemento importante está constituido por un sistema de refrigeración a alta presión que el taller ajustó al torno. Pero el verdadero corazón del proceso es un diseño de perforadora de Sandvik Coromant, una herramienta Corodrill 800 que ofrece un área amplia hueca a través de su centro. Center Rock monta esta herramienta en un eje de cilindro dentro de un cilindro a lo largo de la línea de centros del husillo del torno. El refrigerante dispara a través del espacio anular entre los cilindros para facilitar el corte. Entonces, gracias al diseño del Corodrill, el refrigerante y las virutas metálicas se retiran del corte por medio del cilindro interno vía presión de vacío. Con este proceso de taladrado profundo, el taller logra normalmente una productiva tasa de avance de 0.012-ipr, larga vida de la herramienta y excelentes acabados superficiales en el diámetro interno, comenta Bungard.

Alistamientos y algo más
Las brocas más pequeñas para taladrado de rocas sufren menos alistamientos frente a la secuencia descrita antes. Esto se debe a las capacidades combinadas de torneado y fresado de los centros de torneado más pequeños del taller, los cuales permiten fabricar los tamaños de broca de perforación más populares de la compañía de manera más productiva. Las brocas de menor diámetro podrían ser mecanizadas (hasta el punto de tratamiento térmico) en un proceso de un solo alistamiento. Dado que una sola perforadora requiere menos de 20 brocas (a menudo menos de 10), esto puede parecer el mejor método. Sin embargo, el taller en su lugar mecaniza estas pequeñas brocas en una serie de alistamientos, algunas veces con el trabajo yendo a través del taller en lotes de 100 o más. Desde la perspectiva de Center Rock, ¿por qué la manufactura en lotes que emplea una secuencia de alistamientos constituye la mejor opción? La respuesta a esta pregunta es potencialmente útil para cualquier taller que esté evaluando la capacidad de mecanizado multipropósito.

Como lo demuestra Center Rock, esta capacidad es valiosa por razones que van más allá del simple mecanizado en un solo alistamiento. La libertad de desarrollar más mecanizado en un solo sitio mejora la capacidad de producción de Center Rock, incluso si esa libertad no es usada para mecanizar una parte todo el tiempo hasta su finalización. Por ejemplo, las brocas más pequeñas a menudo reciben torneado del extremo del vástago, taladrado del agujero piloto y fresado de contornos en un alistamiento único y eficiente en el centro de torneado. Sin embargo, el ciclo termina.

Hay varias razones por las cuales el mecanizado no continúa más allá hasta completar la parte en este ciclo. Estas razones tienen que ver con los siguientes factores:

1. Máquina de taladrado dedicada. Un alistamiento no es malo si ahorra costos. Center Rock añade un alistamiento extra para taladrar el agujero ciego usando su propia máquina de fabricación de agujeros dedicada, porque es más efectiva para ese trabajo. El ahorro en tiempo y vida de la herramienta justifica fácilmente el tiempo del alistamiento adicional.
2. Tiempo de respuesta. El mecanizado dejado por fuera del ciclo mencionado incluye la geometría de la cara. Esta es la parte de la broca que varía, por lo general, de perforadora a perforadora. A menudo esta geometría de cara depende del cliente. Por eso, para responderles rápidamente a los clientes, Center Rock mecaniza todo, excepto la geometría de cara, y tiene las brocas semicompletadas en los estantes. Mantener este stock no añade muchos costos de inventario debido al punto siguiente.
3. Inventario ya incorporado. Los tiempos totales para las forjas son largos, en especial cuando la actividad de manufactura es fuerte. Recientemente, Center Rock observó que sus tiempos de espera para forjas crecieron de 6 a 20 semanas. La única forma en que la compañía puede acomodar esta demora es ordenando la totalidad de las forjas en un solo pedido para mantener una gran holgura. Dado que la compañía debe cargar este inventario de cualquier forma, toma sentido mecanizar algo de este a un estado casi listo.

La gente primero
Un factor final importante que afecta el impacto de alistamientos se relaciona con el origen de los ingresos de Center Rock. La compañía no solo suministra un producto manufacturado, también ofrece un producto con ingeniería. De hecho, cada vez más la perforadora de roca es un producto diseñado para cada cliente, y los clientes usan recursos como GoToMeeting para trabajar con los diseñadores de Center Rock en tiempo real a fin de especificar con precisión la geometría de la perforadora de roca que ellos quieren usar. Incluso cuando este nivel de implicación del usuario no existe, el personal de Center Rock selecciona o adapta las perforadoras a las aplicaciones específicas del cliente. Con su experiencia técnica y capacidad para innovar, la compañía puede entregar alto valor a los clientes —el valor suficiente, tanto que no interesa si fueron siete o tres alistamientos los necesarios para hacer las partes.

Para Center Rock, el centro de atención es la gente, incluidos los clientes y el núcleo de empleados experimentados necesarios para atender a estos clientes con un avanzado nivel. “La gente es primero” constituye un cliché, pero también es un principio fácil de olvidar. Afortunadamente para Center Rock, la compañía experimentó un recordatorio de este principio —un breve intervalo— cuando la compañía no estuvo enfocada en los clientes ni en los empleados, sino completamente dedicada al destino de 33 hombres desesperados cuyas vidas podían ser salvadas.

© 2011. Modern Machine Shop. Derechos reservados.
© 2011. Metalmecánica Internacional. Derechos reservados sobre la versión en español.