Cuando la rebaba es un problema: elija el rompevirutas adecuado

Fisher es una división de Emerson dedicada a la producción de válvulas y componentes de válvulas para la industria petrolera y petroquímica. Desde noviembre de 2014 en la planta de Toluca iniciaron un nuevo proyecto para el desarrollo de un componente para válvula denominado Tail Piece. Para el desarrollo de este proyecto, los ingenieros de Fisher de la División de Large Parts en Toluca necesitaban un proceso efectivo para remover bastante material con herramientas que les brindaran larga vida y pocos setups.

“Estuvimos haciendo muchas pruebas, pero se enredaba mucho la rebaba con una herramienta que definitivamente no era la adecuada para lo que estábamos haciendo. Cuando empezamos a hacer las pruebas del proyecto tardábamos un día en hacer una pieza”, explica Pedro Álvarez,  el ingeniero encargado del proyecto.

Para hacer el desbaste del Tail Piece utilizaban una sola herramienta para realizar todo el maquinado del componente, que básicamente consiste en un proceso de desbaste y acabado. Para el desbaste utilizaban dos filos de corte (un inserto GIF 10.00E-0.80 IC808) y para el acabado necesitaban cambiar nuevamente de filo. Es decir, usaban 3 filos para terminar una pieza.

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“Me sorprendí cuando vi a uno de los operadores abriendo la máquina y cortando la rebaba con pinzas. Les pregunté qué estaban haciendo y me contaron que estaban cortando la rebaba que se producía en el maquinado de la pieza”, cuenta el ingeniero Álvarez. Se trataba una rebaba de acero al carbón de casi tres metros (como se aprecia en la foto). Esto no solo era improductivo sino que también presentaba un riesgo para los operadores que tenían que estar abriendo la máquina para cortar la rebaba.

“Al comienzo pensamos cortar una pulgada de la pieza en cuatro etapas, porque el corte a realizar es bastante profundo. En ese momento teníamos la visita del jefe de Emerson en Estados Unidos para ver cuánto se iba a ahorrar en dinero de la transferencia de estos nuevos productos que se van a hacer en México. Y teníamos ese problema. Como estaba operando otras máquinas no me había dado cuenta del inconveniente, hasta que vi a los operadores de las máquinas batallando con la rebaba”, cuenta el ingeniero Álvarez.

Cuando en la planta de Fisher de Toluca reciben una transferencia para ejecutar un nuevo proyecto, ellos intentan trabajar con herramientas similares para la producción, pero en este caso no les funcionó.  Cuando llegó el Tail Piece hicieron todos los layout pero, desafortunadamente, a la hora del proceso tuvieron el inconveniente con el control de viruta.

“A mí me habló el ingeniero para que les ayudara, pero vi deficiencias por la característica de la pieza y el maquinado. Fue cuando le dije que necesitaban otra alternativa y le mencioné que esa herramienta no era apropiada para ese proceso. Les prometí que íbamos a mejorar lo que hicimos con proyectos anteriores”, explica Israel García, Ingeniero de Ventas de Iscar México, quien los ha asesorado con el herramental del proyecto. Israel les propuso utilizar un inserto más robusto, de nueva generación. El GF8 fue la primera solución porque es un inserto que permite desbastar mientras tornea, sin embargo generaba mucha rebaba.

La solución para el ranurado profundo

En Fisher de Toluca son autónomos en la selección de herramientas y procesos que escojan para el desarrollo de un nuevo proyecto. El proyecto del nuevo Tail Piece está programado para terminarlo a finales de abril de este año.  Ellos también tienen planeado producir una serie de familias del mismo producto en el centro de torneado vertical, un Doosan Puma VT900.  El área en que hacen estos procesos es la división de Large Parts de Fisher Controls.

Actualmente, este proyecto lo corren en un centro de mecanizado vertical usando Mastercam. El diseño lo hacen en AutoCAD (cuando son piezas más complicadas utilizan el Inventor).  El diseño de la pieza viene de la matriz de Estados Unidos, desde donde les envían una copia dura, y el dibujo que viene lo ejecutan en AutoCAD para luego pasarlo al Mastercam y empezar el proceso del maquinado.

En el Departamento de Proyectos de Fisher en Toluca el mismo grupo de ingenieros pone a andar las máquinas y están involucrados en todo el proceso. Sin embargo, también cuentan con operadores de planta que traen al área de proyectos para que aprendan cómo va a funcionar todo el proyecto, de manera que estén preparados cuando se ponga a andar la producción.

La solución definitiva que le presentó Iscar al ingeniero Álvarez para la producción del Tail Piece fue el inserto Dove-IQ, especial para realizar ranurado profundo y que incluso permite el perfilado. Con esta herramienta las rebabas que ahora se generan son de tan solo 3 cm. Además de que este inserto también aumentó la vida útil de la herramienta, ya que se usa una sola para todo el proceso de desbaste.

En lugar de adoptar el proceso anterior, ahora utilizan dos herramientas: una para desbastar y otra para dar el acabado, pero con el filo de la herramienta de desbaste TIGER 1212Y-IQ IC808 desbastan dos piezas y el proceso para producir este componente de válvula se realiza en un tiempo de 1 hora y 4 minutos, mientras que con el proceso anterior tardaban hasta 12 horas en desbastar, debido a que la rebaba era demasiado larga y tenían que parar la máquina de manera constante para cortarla y,o retirarla de la pieza.

Hablando en tiempo, el proceso se redujo de 12 horas de trabajo a 1:04 horas para producir una pieza.  En cuanto a los costos de herramienta, Fisher se puede ahorrar ente 27 mil a 32 mil dólares anuales, es decir entre 39 a 40 por ciento menos de sus costos iniciales. También hay que considerar la parte de incremento de productividad y eficiencia para hacer el tiempo de maquinado efectivo y evitar paros por control de rebaba y la limpieza del área de trabajo por la rebaba acumulada.

Otra parte importante del cambio de herramienta son las condiciones de corte, que fueron más altas que con el otro inserto, favoreciendo la reducción del tiempo de maquinado, ya que con el concepto del inserto GIF no hubiese habido problemas de rebaba, aún si su tiempo de ciclo de maquinado estaba calculado en 2:35 horas.  Es decir, más del 150 % de tiempo del logrado con el concepto Tiger Dove-IQ. 

El ingeniero Álvarez explica cómo fue el proceso del cambio: “Probamos el nuevo inserto para ranurado profundo en la máquina y tardó una hora y cuatro minutos en el desbaste. Aunque ahora son dos procesos, desbaste y acabado, funciona mucho mejor porque hay un control de rebaba. La herramienta puede durar hasta dos procesos completos  para el maquinado de estos Tail Pieces, lo que significa que la vida útil de la herramienta también se aumentó. Con el otro inserto primero se hacia el desbaste y había que cambiarlo para realizar el acabado. Con el nuevo proceso la herramienta dura más (un filo por dos piezas)”.

“Por la profundidad que tiene el filo posterior que estaban usando, ellos tenían que hacer un retoque. Entonces, el inserto se hacía más caro, porque en lugar de hacer útiles los dos filos en acabado solo se utiliza uno. Por eso, ellos tenían que retocar para que el inserto pudiera entrar. La solución que le di al ingeniero Álvarez fue ofrecerle un solo filo para que no tuvieran que retocar y el costo fuera todavía mucho más bajo”, explica Israel García.

El GIF8, que ahora Fisher utiliza para la producción de este componente de válvula, es un inserto diseñado para torneado/ranurado. A la geometría del rompeviruta se le denomina F y es parte de la familia CutGrip. Básicamente, esa geometría F es para avances medios a altos. Se utiliza para materiales de media dureza hacia abajo, no para materiales de alta dureza.

El problema que ellos tenían en el proceso era, básicamente, porque el rompeviruta no estaba diseñado para materiales demasiado dúctiles y este material que ellos están maquinado es un material demasiado dúctil, y para ese tipo de material este rompeviruta no funciona.

La nueva línea que están implementando es la familia DovIQ, la línea IQ de Iscar de reciente desarrollo. Se trata de un inserto de un solo filo, pero que tiene un rompeviruta prensado. Por la forma del rompeviruta, la rebaba se fragmenta en pequeños segmentos como los que se aprecian en la imagen. Son una serie de rompevirutas sobrepuestos y equidistantes, conocidos también como un rompeviruta tipo Tiger, usado para materiales más dúctiles.

“Este inserto también tiene la propiedad de hacer operaciones de ranurado en forma de plunging para remover material a altas tasas de avance, es decir, más rápido. Es un inserto para remover material en el menor tiempo posible, que pertenece a la familia de “Fast Metal Removal” (Remoción Rápida de Material). Entonces, ¿cómo lograron el mejoramiento del proceso? No solo por el rompeviruta sino también por la sujeción, que en la parte inferior está localizada en una especie de cola de milano, de tal forma que la sujeción esta encajonada, de manera que no se mueva ni axial ni radialmente. Se trata de una sujeción muy rígida y, por lo tanto, puede resistir altas tasas de remoción de material y altas profundidades de avance. Básicamente, esa es la clave de la mejora”, explica Arturo Monroy, Director de Iscar México.

La sensación que da al apreciar cómo los ingenieros de Fisher superaron este cuello de botella es un verdadero trabajo en equipo entre el usuario y el proveedor. “Escogimos a Iscar porque son los líderes en ranurado. Nosotros aquí en Fischer todos los procesos de ranurado los hacemos con ellos. En realidad, para todas las aplicaciones de tronzado y ranurado buscamos la asesoría de Iscar. Hace 18 años trabajo con ellos y me siento confiado porque tengo un soporte técnico oportuno y confiable”, comenta el ingeniero Álvarez.

Por qué México

“Cuando desarrollamos una pieza nos piden un determinado tiempo y con base en eso el corporativo evalúa si se hace aquí en Toluca o no. Porque, normalmente, el corporativo espera tener un beneficio en hacerlas aquí en Mexico, de lo contrario no nos mandan las piezas. Las envían a China o a la India. De esa manera, todo nuevo proyecto que se ejecute aquí tiene que ser costeable o rentable para el grupo. Generalmente, nosotros competimos con los chinos y los indios, donde Fisher también tiene empresas”, explica Pedro Álvarez.

Otra ventaja que tienen ellos es la ubicación, por la cercanía con Estados Unidos. Por lo tanto, los fletes son mucho más económicos. “Además, en México somos mucho mejores en calidad que los chinos y los indios”, comenta el ingeniero Álvarez en cuanto a la mano de obra.

En la manera de trabajar con los ingenieros de Fisher, Israel Garcia refiere que Iscar trata de brindar un apoyo integral, tanto en la parte comercial como técnica y humana.

“Tengo confianza con los ingenieros y ellos me llaman para comentarme qué herramientas quieren utilizar. Si ven que es factible, hacen transferencias de procesos que vienen trabajando con otras herramientas, pero siempre está latente la posibilidad de falla. En este caso, se presentó la falla por la diferencia de los materiales que se trabajaron. Lo importante es estar con ellos y asistirles para ver qué problemas tienen y ayudárselos a solucionar. Algo muy importante, y que manejamos en Iscar, es que para ser competitivos también se compite contra sí mismo. En este caso, así se dio y buscamos mejorar este proceso para que también ellos estén en posición de ganarse el proyecto. Eso implica la participación en un proceso ya estable, donde el corporativo de Fisher hace un seguimiento para ver qué costos se están generando en México. Si seguíamos con las condiciones anteriores, implicaba mayor costo, mayor tiempo de utilización de equipo y una eficiencia baja. Además del tema de seguridad. El trabajar con ese tipo de rebabas implica incrementar el riesgo potencial de daño al operario y es un punto muy importante en Fisher, donde cuidan la seguridad de sus empleados. Por eso, vimos que no era lo adecuado y les propusimos la alternativa actual”.

Actualmente, la división de nuevos proyectos de Large Parts de Fisher cuenta con dos ingenieros con 8 máquinas y 2 operadores (utilizan centros de maquinado y tornos verticales). Las máquinas llegan de Estados Unidos y ellos las operan sin ninguna instrucción del proveedor, solo con su propia experiencia en programación. Aquí la experiencia y la pericia ayudan bastante, afirma el ingeniero Álvarez.

La producción del Tail Piece es parte de un proyecto que se inició desde las pruebas con el DovIQ, en noviembre de 2014, y finaliza hasta que pase a producción a finales de abril. “Hace dos años iba a empezar este proyecto, pero hubo un problema en Asia con un tsunami que dejó una planta de Fisher debajo del agua. Y toda la inversión del proyecto se fue para la recuperación de esa planta. Este proyecto involucra unas 10 o 15 familias de piezas, de diferentes tamaños. Este, concretamente, es de 200 número de partes”, agrega Álvarez.

Las piezas grandes que producen en Fisher son más costosas pero también más rentables.  Hacen piezas hasta de 36 pulgadas (914 mm) de diámetro y la más pequeña es de 12 pulgadas (304 mm). Trabajan con dimensiones estándar. En peso, la pieza más grande que trabajan es de 1200 kilos.

Sus principales clientes están en Estados Unidos, pero otros componentes se van a Francia y Brasil, para suplir las necesidades del mismo grupo Fisher. Todos sus clientes son empresas petroleras, petroquímicas y químicas. Los componentes de válvulas producidos en Toluca  son ensamblados en la planta de Texas, de donde son exportadas hacia otros países. Las válvulas Fisher tienen una buena reputación en la industria petrolera pues no presentan problemas de derrame o de inseguridad y, generalmente, están en servicio por más de 30 años.

El próximo proyecto que van a realizar en la planta de Fisher en Toluca es una compuerta para una válvula, hecha de titanio e Inconel, donde usarán herramientas de carburo.

“Nosotros nos hemos vuelto especialistas en ciertas cosas. Porque antes hacíamos pedidos de muchas cantidades, de 100 o 200 piezas. Actualmente, hacemos lotes de 20 a 30 piezas. A veces hacemos pedidos de 2 o 3 piezas complejas, así que nos hemos especializado en trabajos de alta complejidad, que no cualquier división hace. Por ejemplo, trabajamos en una máquina por familia, hacemos un herramental de acuerdo con lo que se va a trabajar, pedimos las herramientas, hacemos el montaje y la idea es no bajar nada de la máquina, solamente lo necesario. A veces nos toca hacer hasta cinco cambios en un turno y, por eso, hemos aplicado el Lean Manufacturing.