¿Qué enfoque de automatización se adapta a su máquina-herramienta CNC?

Leo Hickey fundó Hickey Metal Fabrication en 1942 como empresa unipersonal de calefacción y herramientas. Más tarde, su hijo Robert tomó el relevo y trasladó la empresa a los servicios de techado y construcción comercial. A lo largo de las siguientes generaciones de propietarios de la familia Hickey, el negocio ha evolucionado lentamente hacia la fabricación de metales.

La empresa fabrica un gran número de piezas de acero y aluminio con espesores que van desde el calibre 11 hasta las 2 pulgadas mediante soldadura, corte por láser, plegado, punzonado y otros procesos, y abastece a una gran variedad de mercados finales, siendo su principal cliente el sector del remolque y la recuperación. El taller de mecanizado de la empresa ha experimentado numerosas formas de automatización para satisfacer la demanda de los clientes.

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Hickey Metal Fabrication está situada en Salem, Ohio, y consta de siete instalaciones que ocupan 400,000 pies cuadrados. La empresa abastece a numerosos mercados finales, incluidos los de arquitectura, remolque y recuperación, y gimnasios. Foto Cinemanix

Hickey Metal adquirió su primera máquina-herramienta en 1999 para mejorar la producción de sus ensamblajes soldados, no para producir piezas independientes para la venta.

Desde entonces, la empresa se ha ampliado a 16 máquinas de fresado CNC y 14 tornos que producen componentes para el negocio de fabricación de la empresa.

Con el tiempo, la empresa ha desarrollado numerosos enfoques a fin de automatizar la variedad de piezas necesarias para sus ensamblajes finales, sopesando las ventajas de las distintas estrategias y las necesidades de las diferentes piezas, un enfoque que tiene mucho que ofrecer a otros talleres de mecanizado.

Evolución hacia un taller de mecanizado de alta producción 

Hickey Metal empezó a mecanizar piezas para sus productos fabricados como medida de control de calidad. “Si va a ir en una pieza que estamos fabricando, queremos mecanizarla”, afirma el vicepresidente Adam Hickey, copropietario de la empresa en cuarta generación.

Sin embargo, alimentar con piezas las numerosas líneas de fabricación del campus de Salem (Ohio) ha supuesto desarrollar un taller de mecanizado robusto y de alta producción, equipado para suministrar componentes en grandes cantidades.

“El taller de mecanizado produce, en su mayor parte, bujes y pasadores en cantidades lo suficientemente grandes como para poder fabricarlos —explica Hickey—. Pero también tenemos una gran variedad de piezas de distintos tamaños que necesitan características mecanizadas”.

Esta Haas ST-25Y utiliza un alimentador de barras Haas y un recogedor de piezas de Royal Products. La empresa usa una configuración similar en la mayoría de sus tornos, ya que le permite producir piezas en la cantidad y variedad necesarias para alimentar su negocio de fabricación de alta producción. Foto HFO Trident Machine Group

La mayoría de las máquinas son tornos y fresadoras verticales Haas, con un puñado de máquinas de otras marcas, incluidas Mazak y DMG MORI. Seis de los tornos están equipados con alimentadores de barras Haas y Rota-Racks de Royal Products para recoger las piezas que salen de las máquinas, lo que proporciona una gran parte de la producción de pasadores y bujes.

Esta célula Haas ST-25Y está asistida por un brazo robótico FANUC. Mientras que las células alimentadas por barras son útiles para la mayoría de las piezas torneadas, el taller utiliza esta célula para piezas más grandes y piezas con corte a dos caras. El taller mantiene así una producción elevada para piezas que no se adaptan bien a los alimentadores de barras de la empresa. Foto Cinemanix

Una célula, sin embargo, renuncia al alimentador de barras en favor de un brazo robótico de FANUC. El robot está acoplado a un Haas ST-25Y con husillo y subhusillo de 3.25 pulgadas.

Al igual que los demás tornos, esta célula también manipula principalmente bujes y pasadores, pero está especializada en piezas incompatibles con los alimentadores de barras. Las piezas más gruesas, por ejemplo, pueden ser demasiado grandes para los alimentadores de barras del taller, y algunos pasadores son demasiado largos o pesados para los receptores de piezas. “El robot es ideal para piezas grandes y piezas que se cortan por las dos caras”, dice Hickey.

Innovación con células robotizadas en la manufactura

Aunque la célula robotizada no pueda igualar la velocidad de producción de un alimentador de barras, sirve como medio flexible para automatizar la producción de piezas cuyas características hacen insostenibles los alimentadores de barras. Pero incluso limitando la célula robotizada a piezas que los alimentadores de barras no pueden manipular, existe una gran demanda de la misma. “Tenemos seis piezas pasando por esta máquina y estamos al máximo de capacidad”.

Hickey Metal había considerado los cobots, pero el nivel de producción los hacía inviables. “Los cobots son demasiado lentos para lo que necesitamos, y teníamos experiencia en programar los FANUC de nuestros robots de soldadura —dice Hickey—. El chico que se encargaba de la máquina fue capaz de cogerlo en una semana”.

De hecho, esta célula robotizada ha tenido tanto éxito que la empresa ha añadido una segunda célula robotizada este año. La segunda célula incorpora un torno Haas ST-30Y.

Aunque los alimentadores de barras gestionan la mayor parte del torneado de alta producción en el taller, y las células robotizadas pueden administrar las piezas torneadas más grandes y complejas, Hickey Metal consideró otro enfoque para automatizar las piezas fresadas.

Hickey Metal produce soldaduras complejas que requieren muchas piezas diferentes, la mayoría de las cuales la empresa intenta fabricar internamente para evitar problemas de proveedor. Las piezas van desde bujes y pasadores hasta piezas planas de lámina con características fresadas, pasando por piezas enormes que requieren días de mecanizado. Foto HFO Trident Machine Group

La era del fresado: expansión y automatización

Muchas de las piezas que se utilizan en las soldaduras de Hickey Metal requieren características fresadas. El taller de mecanizado tiene seis Haas y cinco Mighty Viper VMC, además de una Mazak y una Chevalier.

La fresadora más grande es una Mighty Viper PRO-3210, que tiene un área de trabajo de 80.5 × 124 pulgadas y mecaniza piezas grandes para las fabricaciones más grandes de la empresa. Por ejemplo, prepara deslizadores para camiones de remolque que deben fijarse a un rotador con 160 libras de alambre de soldadura.

Todas las superficies de acoplamiento deben mecanizarse con una tolerancia de 0.04 pulgadas, lo que lleva siete días de mecanizado debido al tamaño de la pieza. Por razones obvias, esta célula ha sido una prioridad baja para la automatización, pero el taller ha tenido éxito al automatizar otras máquinas de mecanizado.

Esta Haas VC-400 utiliza un sistema de doble pallet para mantener la producción sin problemas. Según Hickey, el sistema de doble pallet es ideal para trabajos con tiempos de ciclo de seis minutos, ya que deja tiempo suficiente para que el operario prepare la siguiente pieza. Foto Cinemanix

Dos de los VMC de Haas utilizan sistemas de automatización paletizados para producir piezas en mayores volúmenes. El VC-400 usa un sistema de doble pallet, mientras que el VF-2SSYT está equipado con un pool de tres pallets.

“En comparación con los robots, los pools de pallets nos permiten configurar varios trabajos en paralelo a la producción —afirma Hickey—. Es mejor preparar cuatro trabajos mientras la herramienta está cortando, que pausar la producción para cargar la nueva pieza”.

Optimización de la producción a través de sistemas de pallets

Muchas de las piezas que acaban en estas máquinas paletizadas son placas de ⅝ y ¾ de pulgada que requieren alguna combinación de fresado, taladrado, roscado y avellanado. La geometría plana de las piezas reforzó la decisión de utilizar pallets en lugar de robots, ya que las pinzas robóticas pueden provocar ligeras deformaciones en algunas piezas planas.

El éxito de estos sistemas de pallets ha dado resultados tan positivos que la empresa adquirió recientemente un par de cambiadores de pallets Midaco para mejorar aún más la productividad de sus máquinas de fresado.

Elegir si un trabajo va en el sistema de pallet doble o en el pool de pallets es relativamente sencillo. “El pallet A/B es adecuado para piezas de gran volumen con tiempos de ciclo de aproximadamente seis minutos —afirma Hickey—. Esto nos da tiempo de sobra para cambiar la pieza terminada y meter la siguiente”.

Este tipo de consideración cuidadosa —prestar atención a las características, la forma, el tiempo de ciclo y el volumen— es vital a la hora de planificar la automatización. ¿Son sus piezas adecuadas para robots? ¿Vale la pena ralentizar los movimientos por la facilidad de trabajar con un robot? ¿Tiene suficiente variedad o volumen para justificar un pool de pallets? Hickey Metal demuestra que dedicar tiempo a planificar las células de mecanizado en función de las necesidades de las piezas puede dar excelentes resultados.