Sistema de refrigeración de alta presión reduce el tiempo de ciclo

La fabricación de componentes de gran volumen y alta precisión para la industria de dispositivos médicos es el pilar de Velco Tool & Die, una compañía ubicada en Lake Forest, California.

El propietario, Joe Vélez, supervisa la fabricación de piezas patentadas que se utilizan para herramientas quirúrgicas y otros equipos, muchas de las cuales se mecanizan a partir de barras o placas de aleación de acero inoxidable 17-4 PH (SAE 630).

Contenido destacado

Mecanizado de precisión para componentes del sector energético

Industria 4.0 en el mecanizado de implantes médicos

CAD/CAM: guía desde el diseño hasta la producción de piezas

“Usamos 17-4 por su consistencia, dureza y resistencia a la corrosión. Por supuesto, la dureza del material significa que las operaciones de perforado y fresado en algunas piezas requieren mucho tiempo. Siempre estamos buscando formas de reducir el tiempo de producción y aumentar la productividad”.

Velco Tool & Die equipó estos centros de mecanizado CNC con sistemas de alta presión Chipblaster de LNS, transportadores de virutas con filtrado y colectores de neblina de aceite para reducir el tiempo de ciclo de cada celda en 6 horas y 32 minutos. Foto LNS

Uno de esos procesos, que incluía perforación múltiple de agujeros, requería 8 horas y 40 minutos para producir 240 piezas. Con el deseo de reducir este tiempo de ciclo, Vélez se puso en contacto con LNS para analizar cómo la aplicación de un sistema de refrigeración de alta presión podría afectar el mecanizado de estas piezas. El resultado fue la decisión de seguir adelante con el sistema Chipblaster de LNS.

Aunque el refrigerante a alta presión, por lo general, optimiza el rendimiento de la máquina CNC al controlar mejor la temperatura en la zona de corte y eliminar las virutas de manera más eficiente, en las operaciones de taladrado los beneficios aumentan drásticamente al reemplazar las brocas helicoidales convencionales con brocas de orificio pasante.

Debido a que las brocas helicoidales convencionales eliminan material del orificio mientras trabajan, solo una pequeña cantidad de refrigerante llega al área de corte, lo que reduce la capacidad del refrigerante para controlar la temperatura del material.

Sin embargo, forzar el refrigerante por medio de una herramienta de corte de orificio pasante a una presión exacta permite un enfriamiento más eficiente de la pieza de trabajo y aumenta la lubricación de la broca mientras elimina las virutas del orificio, para evitar así el recorte y el desgaste prematuro de la herramienta. Estos factores trabajan juntos para reducir el tiempo de taladrado y, al hacerlo, permiten que la máquina-herramienta pase a las operaciones de fresado más rápidamente.

Velco calcula que ahorra más de 1,000 dólares por año en costos de refrigerante, solo por usar un sifón Venturi para sacar el refrigerante de la tolva de virutas y colocarlo en el tanque de refrigerante. Foto LNS

Teóricamente, equipar las máquinas CNC de Velco con Chipblasters de LNS proporcionaría los ahorros de tiempo de ciclo que Vélez deseaba. Para convertir la teoría en realidad, LNS equipó una celda de mecanizado CNC con un sistema de alta presión variable programable Chipblaster V-40, que aplica automáticamente la presión y el flujo óptimos para cada operación.

Una vez instalado, Velco realizó un estudio de tiempo comparando el proceso previo a la implementación del sistema de alta presión con el mismo conjunto de operaciones utilizando el sistema de alta presión Chipblaster y brocas de carburo de orificio pasante. El proceso tomaba 8 horas y 40 minutos para completar 240 piezas. La adición del sistema de alta presión al mismo proceso redujo el tiempo total del ciclo a 2 horas y 8 minutos, un ahorro de 6 horas y 32 minutos.

Según Vélez, “los resultados superaron nuestras expectativas. El sistema de alta presión no solo ha reducido en gran medida el tiempo de perforación, sino que también mejora el tiempo de fresado, lo que significa un mayor uso del husillo. Cortar más viruta representa ejecutar más trabajos. También ahorramos en costos de refrigerante, porque el sistema incluye un sifón Venturi que saca el refrigerante de la tolva de virutas y lo lleva al tanque de refrigerante. Nuestras cifras indican que ahorramos alrededor de 1,000 dólares por año solo en costos de refrigerante. Al principio me preocupaba reemplazar las brocas convencionales con las brocas de orificio pasante más costosas, pero los tiempos de ciclo mejorados y la vida útil prolongada de la herramienta justifican con creces la diferencia de costos. No tenemos quejas, aunque operarios bromean diciendo que ahora tienen que cambiar los pallets 3 o 4 veces más a menudo por turno”.

Para gestionar una mayor producción de viruta y prolongar la vida útil del refrigerante, Velco depende del transportador de virutas con filtrado de la serie LNS MH para evitar la acumulación y filtrar las partículas de viruta del refrigerante. Foto LNS

“Puedo entender que el costo de invertir en sistemas de alta presión y herramientas más costosas puede desanimar a algunos propietarios de talleres, pero los análisis de costo-beneficio que hemos realizado demuestran que este tipo de mejoras en los procesos justifica con creces el costo inicial. La gente de LNS tenía la experiencia para trabajar de cerca con nosotros, estudiar nuestro proceso de fabricación y recomendar la mejor solución”, dice Vélez.

Con base en los resultados de su estudio de tiempo, Velco equipó cinco máquinas CNC más con los sistemas Chipblaster de LNS. Cada celda de mecanizado también está equipada con un transportador de virutas de filtrado LNS MH 500.

“Los transportadores de virutas son una parte esencial del sistema mejorado. Se mantienen operativos con el aumento de la producción de virutas y por ello no tenemos atascos ni ralentizaciones; además, filtran las partículas de virutas del refrigerante, por lo que ahorramos tiempo y reducimos los costos de refrigerante”.

En una colaboración anterior con Velco Tool & Die, LNS había liderado la implementación de sus alimentadores de barras Tryton y Express para los diversos materiales de barras de dímetro que mecanizan. El taller también actualizó recientemente su sistema HVAC para acondicionar por completo la instalación y recurrió a LNS para resolver otro problema.

“Nos preocupaba la cantidad de neblina de aceite que producían las máquinas CNC”. Puesto que la prioridad de Velco es la salud y la seguridad de sus empleados, quería eliminar la neblina del aire y los residuos aceitosos de las superficies del lugar de trabajo. Para ello se instalaron seis colectores de neblina de aceite/refrigerante LNS Fox Serie WS 2, que proporcionan una eficiencia media por encima del 99 %.