Optimización en talleres: el poder del maquinado vertical

El centro de mecanizado vertical SMTCL VMC1000B cuenta con una mesa de 120 cm por 50 cm, lo cual ayuda a incrementar la flexibilidad del taller. RDM adquirió un segundo VMC meses después del primero.

Un taller con trabajos altamente diversificados tiene mucho mérito. Una ventaja de esto es que si una industria particular experimenta dificultades, el taller puede dedicarse más a los productos que fabrica para otras industrias para sobrellevar la situación. Sin embargo, la alta diversificación también puede conllevar inconvenientes, como lo experimentó RDM Manufacturing Precision CNC, empresa ubicada en Fenton, Michigan.

Flexibilidad y diversificación en la industria

El taller necesitaba mejorar la flexibilidad de sus equipos para mantener su amplia variedad de clientes. Al invertir en un centro de mecanizado vertical de SMTCL, pudo realizar cortes más complejos y procesar eficientemente una amplia variedad de piezas de acero y aluminio.   

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Desde su fundación en 2013, RDM ha crecido con clientes de industrias como la aeroespacial, automotriz, médica, de vehículos todoterreno y de maquinaria industrial. Los lotes de piezas van desde piezas individuales hasta más de 100,000, en materiales que van desde acero forjado hasta aceros endurecidos para troqueles y aluminio.

Mantener esta gama de clientes, tamaños de lote y materiales es una ventaja competitiva para RDM, pero esto también significa altas exigencias para su personal y para los equipos, para mantenerse flexibles y eficientes.

Inversiones estratégicas para mejorar la producción

RDM invirtió inicialmente en una serie de VMC básicos, en los que confió por los primeros 18 meses de operación. Sin embargo, a medida que el negocio continuaba expandiéndose, el cofundador, Randy Birchmeier, notó que estas máquinas no eran productivas, como debían, para ajustarse a las grandes necesidades del taller.

Él y su equipo visitaron la IMTS en 2014 para evaluar los diversos VMC de fabricantes japoneses, taiwaneses y europeos, decidiéndose al final por el centro de mecanizado de alto desempeño VMC1000B de SMTCL Americas (City of Industry, California) que tenía un precio similar al de las actuales máquinas del taller, aunque habían presupuestado un equipo más costoso.

La nueva máquina también tiene un tamaño similar al de los centros de mecanizado existentes de RDM. El equipo estándar incluye un control FANUC 0i-MD; un husillo CAT 40 de 10,000 rpm, con refrigeración interna; y un removedor de viruta tipo transportador. Este equipo cuenta con una mesa de 120 cm por 50 cm, que permite mecanizar las piezas con una solo operación de montaje.

Antes de invertir en el nuevo VMC, la producción de piezas, como este pivote de tope en bronce para transportadores, significaba una gran exigencia para el equipo y las máquinas de RDM.

Beneficios de la fundición de mayor tamaño

Una de las principales razones por las que RDM eligió el VCN de SMTCL fue la fundición de mayor tamaño y el mayor peso de la máquina. Con un peso bruto de 6,985 kg, el VCM supera el peso de los centros de mecanizado existentes en el taller en más de 1,360 kg.

Además de proporcionar rigidez adicional y amortiguamiento de vibraciones, la fundición de gran tamaño mejora la estabilidad térmica, absorbiendo calor dentro de su diseño palmeado, que resiste la generación de calor que conllevan los problemas de repetibilidad.

La fundición de mayor tamaño y el peso incrementado también le permiten a RDM realizar cortes más agresivos. Por ejemplo, sobre una pieza de aluminio 6160, RDM pudo ejecutar un corte de 0.5 pulgadas de profundidad con una fresa frontal de 2.5 pulgadas, que hubiera atascado al anterior VMC, según el taller.

También, sobre una serie de agujeros roscados de 6.5 pulgadas, el anterior VCM hubiera tenido que frenarse para impedir el atascamiento, pero éste operó al 100 por ciento del medidor de carga del husillo. Con las mismas tasas de alimentación programadas, la máquina SMTCL operó al 52 por ciento en el medidor de carga del husillo. Como resultado de ello, RDM redujo los tiempos de ciclo sobre agujeros roscados en más de 30 por ciento.

Optimización de tiempos y procesos con el VMC1000B

Con la fundición robusta y el motor de husillo más grande del VMC1000B, el taller pronto pudo empezar a producir con mayor velocidad. Durante el fresado una placa de aluminio 6160, con una fresa frontal de 3 pulgadas sobre su equipo existente, RDM excedía los límites de carga de la máquina trabajando a 180 sfm, con una profundidad de corte de 0.005 pulgadas. Sin embargo, el VMC1000B era capaz de alcanzar 200 sfm a una profundidad de corte de entre 0.005 y 0.007 pulgadas, manteniendo menos del 50 por ciento del límite de carga y permitiéndoles obtener tasas de remoción consistentemente más altas.

RDM produce entre 20 y 30 bloques de troquel para automóvil al mes. Éstos son cortados a partir de acero para troqueles H13.

Adicionalmente, el taller indica que la vibración reducida de las fresas frontales proporciona mejores acabados superficiales con menos marcas de castañeo. La vida de la herramienta también se ha incrementado entre 25 a 35 por ciento.

De igual manera, las operaciones de perforado y roscado de RDM tuvieron incrementos de desempeño similares en el VCM1000B. Una razón para esto es que los husillos Spintech son fabricados con acero 4142 Chromoly y están diseñados para tener una excelente relación resistencia/peso, que mejora la robustez.

Los husillos incluyen rodamientos de precisión P4 y un anillo patentado para salpicaduras en el husillo. El flujo transversal estándar de refrigerante en el husillo permite realizar agujeros más profundos sin necesidad de entrar y salir con la herramienta, algo que era inevitable anteriormente. Y mientras que el roscado de agujeros de 1 pulgada de profundidad, usando machos roscadores M16, atascaba el husillo, el VMC1000B opera el mismo macho roscador para ejecutar más de 500 agujeros con solo el 53 por ciento de la carga admisible del husillo.

Innovaciones en herramental y fresado

El control FANUC 0i-MD estándar contribuye también a incrementar la productividad, particularmente en piezas que requieren fresado de contornos. La funcionalidad AI Controur Control de FANUC está diseñada para proporcionar capacidades superiores de predicción, leyendo rápidamente los datos CAD más allá de la actual posición de la herramienta de corte.

Esto elimina los retrasos de aceleración, desaceleración y del sistema servo, asociadas típicamente al trabajo de contorneado. Las fresas escariadoras emplean más tiempo en el corte, reduciendo tanto el tiempo de corte en vacío como el tiempo global de ciclo.

La alta rigidez, los componentes de mejor calidad y la capacidad de control del VMC1000B de SMTCL han reducido los tiempos de ciclo a por lo menos la mitad para una de las aplicaciones más desafiantes de RDM: una línea de bloques de troqueles para automóviles.

Con corte a partir de acero para troqueles H13, que incluye superficies altamente contorneadas, RDM produce de 20 a 30 bloques de estos al mes para un cliente en Michigan. Mientras que los centros de mecanizado anteriores tardaban en promedio más de 5 horas para terminar los bloques de troqueles, el VMC1000B tarda en promedio menos de 2 horas por bloque.

El control FANUC 0i-TD, incluido en el torno VivaTurn4, está diseñado para proporcionar una capacidad superior de predicción, lo cual incrementa la productividad.

Para incrementar aún más la productividad del VMC1000B, RDM ha desarrollado dispositivos de fijación personalizados para montaje de piezas múltiples en una sola operación. Esto ayuda a mantener lo tiempos muertos de la máquina en el mínimo y les permite a los operarios llevar a cabo otras actividades mientras la máquina ejecuta el corte.

A los seis meses de haber instalado la primera máquina de SMTCL, RDM adquirió un segundo VCM1000B, así como un torno SMTCL VivaTurn4 con herramental vivo, que proporciona mejores acabados, tiempos de ciclo más cortos, cortes más potentes y mayor vida útil de la herramienta.

El fresado con herramental vivo en el VivaTurn4 también ha eliminado operaciones que anteriormente se hacían en los VMC.