La Preconfiguración de Herramientas Rinde Beneficios

Muchas fábricas están dejando de lado las operaciones centralizadas en el taller de herramientas y optando por la preconfiguración de herramientas distribuida directamente en el piso de producción. Las máquinas de preconfiguración disponibles hoy en día son precisas, fáciles de usar y proporcionan compensación de herramientas en bucle cerrado en la máquina CNC, ahorrando tiempo significativo durante el cambio de trabajo.

La demanda de capacidades de mecanizado tipo suizo complejas no muestra signos de desaceleración. Las industrias que requieren piezas pequeñas, complejas y extremadamente precisas, como la tecnológica y médica, continúan creciendo, y la competencia es feroz. Para mantenerse viables y rentables, más fabricantes han invertido en tornos CNC tipo suizo de múltiples ejes y centros de torneado-fresado para reducir los tiempos de ciclo y cumplir con tolerancias cada vez más estrictas. Y no es una inversión menor. Sin embargo, a pesar del significativo gasto de capital en estas máquinas, algunas fábricas no obtienen el máximo provecho de ellas; cuando los operadores ajustan herramientas en la máquina y ingresan manualmente los desplazamientos, se pierde tiempo valioso, vida útil de las herramientas, materiales y, en última instancia, dinero.

El tiempo de máquina inactiva se acumula

Cuanto más cara es la máquina, mayor es el costo de oportunidad cuando permanece inactiva. El tiempo que los operadores pasan ajustando herramientas y realizando cortes de prueba podría invertirse en la producción de piezas. Incluso las máquinas que cuentan con dispositivos de medición láser más sofisticados o sondas de toque deben permanecer fuera de servicio al menos unos minutos durante la configuración, tiempo que se acumula a lo largo de días, semanas y años.

Por ejemplo, considere una fábrica que opera cuatro máquinas CNC tipo suizo a una tarifa de $80 por hora. Si cada cambio de herramienta requiere 1 hora de configuración y hay dos configuraciones de herramientas por día, por máquina, la fábrica pierde $640 por día en tiempo de inactividad de las máquinas.

Esto asciende a la asombrosa cifra de $160,000 por año. De hecho, la experiencia y evidencia anecdótica muestran que la mayoría de las máquinas cortan metal menos del 50 por ciento del tiempo durante las horas laborales, a veces incluso menos en entornos con lotes de piezas más cortos.

Además, este cálculo no considera los costos asociados con herramientas y portaherramientas rotas o desgastadas (por mediciones incorrectas y errores de corte de prueba), retrabajo y desperdicio, y la necesidad potencial de máquinas adicionales para compensar mientras otras permanecen inactivas durante la configuración. Se estima que los grandes talleres de producción, por ejemplo, pueden reducir los costos de herramientas hasta en $100,000 por año simplemente usando una máquina de preconfiguración.

No hay margen para errores

Cuando se trata de herramientas tipo suizo y escenarios de micromecanizado, una milésima de pulgada puede determinar el éxito o fracaso de una pieza o herramienta costosa, y las tolerancias estrictas exigidas por los clientes requieren una precisión exacta. El error humano puede ser otra preocupación: ajustar herramientas e ingresar manualmente los desplazamientos es riesgoso, especialmente al tratar con tolerancias inferiores a 0.0001 pulgada. Piezas defectuosas, vida útil reducida de la herramienta y retrabajo suman costos innecesarios.

Parte de una estrategia de configuración integral

Llevar la configuración de herramientas fuera de línea con la ayuda de una máquina de preconfiguración, e implementar una estrategia de configuración optimizada, puede aliviar los costos y las complicaciones asociadas con los cambios de herramienta. Se recomiendan preconfiguradores sofisticados y sin contacto para aplicaciones de herramientas tipo suizo, ya que tienen las capacidades necesarias para la naturaleza compleja y de alta velocidad de este tipo de mecanizado.

La tecnología óptica y de fotogrametría de estos preconfiguradores permite a los fabricantes medir con precisión la longitud y el diámetro de la herramienta, calcular radios y ángulos de punta, y detectar filos de corte dañados o inutilizables. Este tipo de tecnologías de preconfiguración se ha vuelto tan avanzada que pueden calcular el descentrado a menos de 0.000078 pulgada TIR.

Cuando se trata de herramientas de tamaño micro, el descentrado (qué tan lejos del centro real gira la herramienta) es un factor extremadamente crítico. El tamaño pequeño de la herramienta acentúa cualquier descentrado en el husillo de la máquina, el portaherramientas y el mandril. En otras palabras, cuanto más pequeña es la pieza, mayor es el efecto del descentrado en la calidad final de la pieza.

Además, las herramientas que no giran concéntricamente respecto a su línea central son susceptibles a un desgaste desigual en un lado de la herramienta. Reducir el descentrado puede aumentar significativamente la vida útil de la herramienta, generando importantes ahorros a largo plazo. Mejorar el descentrado de 0.0006 pulgada a 0.00008 pulgada, por ejemplo, puede triplicar la vida útil de las herramientas de carburo sólido.

Algunos preconfiguradores nuevos proporcionan representaciones numéricas y gráficas del descentrado. Los usuarios simplemente giran el husillo 360 grados y el programa del preconfigurador mide automáticamente cada herramienta para calcular el descentrado. Saber si el valor de descentrado de una herramienta es aceptable antes de autorizar su uso es imprescindible en micromecanizado.

Además de la inspección microscópica de herramientas, los preconfiguradores sin contacto tienen capacidades de integración con software, lo que les permite conectarse a redes de taller y bases de datos de información de herramientas. Esta funcionalidad ha dado lugar a una nueva tendencia en la gestión de herramientas, que permite a los fabricantes optimizar todo el proceso de cambio de herramientas.

Primero, los fabricantes establecen un único almacén central de herramientas, si aún no lo tienen. En lugar de dejar que los operadores elijan herramientas que creen adecuadas para un trabajo y las ajusten en sus máquinas, algunos fabricantes asignan uno o dos operadores especializados y experimentados como encargados del almacén.

En el almacén, comienza cada nuevo trabajo: los encargados ensamblan carritos con las herramientas y portaherramientas apropiadas y preconfiguran cada conjunto. Cuando se combina con sistemas de software inteligentes, los fabricantes pueden documentar los resultados del proceso de preconfiguración, almacenarlos en una base de datos para uso futuro y poner a disposición los datos de desplazamiento necesarios para que los operadores los descarguen en el control de la máquina correspondiente. Esto elimina prácticamente la posibilidad de error humano y puede reducir el tiempo de configuración de herramientas en más del 90 por ciento, en algunos casos.

Los preconfiguradores también pueden interactuar con el software de gestión de herramientas, lo que permite a los fabricantes tener un mejor control del inventario y la estrategia de herramientas, otra optimización que puede ahorrar mucho dinero a largo plazo.

Cuando uno no es suficiente

Mientras que muchas fábricas consideran que un preconfigurador en un almacén centralizado es suficiente para atender todo el piso de producción, otras se dan cuenta de que la demanda requiere más de un preconfigurador para manejar todos los cambios de herramientas. En este caso, los fabricantes pueden tener un preconfigurador en cada grupo de máquinas, permitiendo a los operadores preconfigurar las herramientas cerca de sus estaciones y eliminando la necesidad de contratar a un operador experimentado como encargado del almacén.

En lugar de conectarse a una red informática para todo el piso de producción, estos preconfiguradores pueden conectarse directamente a las máquinas de su grupo. Si bien tener múltiples preconfiguradores cerca de las máquinas en el piso puede ser una buena opción para algunos fabricantes, es importante tener en cuenta las condiciones ambientales.

Los cambios de temperatura y las condiciones polvorientas o sucias en el piso de producción, por ejemplo, pueden afectar
la precisión y repetibilidad del preconfigurador. El aluminio y el acero se expanden y contraen con los cambios de temperatura, a veces lo suficiente como para interferir con la calibración del preconfigurador.

Afortunadamente, gracias a los avances en diseño, los fabricantes pueden encontrar preconfiguradores fabricados con materiales térmicamente estables, como hierro fundido envejecido, y preconfiguradores con carcasas que protegen contra el polvo, el refrigerante y otros contaminantes del taller.
Si bien estas características pueden tener un precio más alto, permiten a los fabricantes usar preconfiguradores cerca de las máquinas en el piso y eliminan la necesidad de un entorno limpio y regulado en temperatura para alojar un preconfigurador.

El preconfigurador adecuado

Al igual que una máquina herramienta, un preconfigurador puede ser una gran inversión, pero generalmente se amortiza en pocas semanas. Además, al igual que en la compra de máquinas herramienta, los fabricantes deben considerar todas sus opciones y trabajar con un socio que pueda ayudarlos a identificar o crear un sistema de preconfiguración que se ajuste a su entorno de fabricación.

Lo primero a considerar al adquirir un preconfigurador es el diseño y las características ofrecidas. En la mayoría de las situaciones de fabricación, y específicamente en aplicaciones de herramientas tipo suizo, la alta rigidez, la sujeción con perilla de retención de alta fuerza y el descentrado mínimo son cruciales para garantizar repetibilidad y precisión. Los preconfiguradores también deben estar diseñados para replicar el entorno de mecanizado lo más fielmente posible para lograr mediciones precisas, lo que significa que deben tener características de diseño y construcción similares.

Como se mencionó antes, una construcción deficiente puede dejar a los preconfiguradores susceptibles a daños. Los fabricantes deben buscar preconfiguradores hechos de hierro fundido envejecido. Existen diseños cerrados para proteger las máquinas de contaminantes, cuando sea necesario.

Los fabricantes y distribuidores de preconfiguradores a menudo trabajan con los fabricantes para idear una estrategia de configuración de herramientas personalizada, incluyendo decisiones sobre cómo se integrarán los preconfiguradores con las máquinas y otros softwares del taller. También pueden ayudar a determinar si una configuración centralizada del almacén de herramientas es ideal, o si un preconfigurador para cada grupo de máquinas es más apropiado.

Algunos fabricantes consideran los preconfiguradores un lujo innecesario. Al contrario, los preconfiguradores pueden ofrecer un retorno de inversión rápido para los talleres que los emplean, especialmente en el mecanizado de piezas pequeñas y complejas. No solo ayudan a ahorrar dinero, sino que también pueden brindar a los talleres el impulso de productividad que necesitan para alcanzar nuevas metas en eficiencia, adquisición de clientes y ganancias.