Pasando del rectificado manual de roscas al rectificado CNC

Cuando un taller de trabajos hace una inversión significativa de capital, como una nueva máquina-herramienta, deben tomarse muchas cosas en cuenta. ¿Se desempeñará mejor que el equipo que está reemplazando o proveerá capacidades adicionales al punto de atraer nuevos negocios? ¿Cómo escoge un taller el fabricante y el modelo con las especificaciones correctas para una aplicación particular? ¿Qué opciones deberían considerarse, y qué tan pronunciada es la curva de aprendizaje? ¿Cómo afectará esta máquina nueva el flujo de trabajo y cuál es el plan B en caso que el operador principal no esté?

Y luego, una vez se ha tomado la decisión de invertir en esta nueva tecnología, ¿cómo hace un taller para estar seguro de que está usando la máquina en todo su potencial, exprimiendo de forma segura hasta la última gota de productividad que puede?

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Después de decidir dar el salto del rectificado de roscas manual al CNC e invertir en una nueva máquina, Tracey Gear & Precision Shaft, ubicada en Pawtucket, Rhode Island, llamó a sus proveedores, incluido el OEM de la máquina rectificadora y a un experto en abrasivos, para sacar un proceso que le permitiera ser más productivo en el rectificado de roscas a partir de ejes sólidos. Después de probar y afinar hasta que todo estuvo sincronizado para una alta productividad, el taller pudo reducir los tiempos de ciclo anteriores y añadir capacidades que lo llevaron a fabricar partes nuevas para clientes existentes y a atraer nuevas oportunidades de negocio.

Un examen a este proceso de transición de manual a CNC lleva directamente a deducir que el poner atención a los detalles, como las especificaciones de la máquina, la formulación de abrasivos e incluso la elección adecuada del refrigerante, puede entregar beneficios que incluyen alistamientos reducidos, tiempos de ciclo más rápidos, remoción más agresiva del material, y al final, un acabado de parte de mayor calidad.

Construyendo confianza

Fundada en 1945 por Leo Tracey y dirigida por sus hijos desde principios de los años setenta, Tracey Gear ha evolucionado con los años a su forma actual como especialista en engranajes y ejes, con  clientes en todo Estados Unidos. Sus productos incluyen el reemplazo de partes para reparación de ascensores, repuestos para camiones y empaques para bebidas. Ahora está haciendo la transición a su tercera generación, con Doug Tracey como vicepresidente de ingeniería. Él recuerda el año 2013, cuando las antiguas rectificadoras de roscas de CN de la compañía comenzaron a fallar: “Lo mecánico estaba bien, pero la electrónica necesitaba trabajo”, cuenta. “Así que tuvimos que decidir si pagar las reparaciones y continuar andando así con las mismas máquinas viejas, o ir adelante e invertir en una nueva rectificadora de roscas CNC”.

La debida diligencia los llevó a Drake Manufacturing, un OEM conocido por sus rectificadoras de roscas de calidad, junto con otras máquinas-herramienta. Las visitas a sus instalaciones en Warren, Ohio, llevaron al señor Tracey y a Brian Carvalho, su experto en rectificado, a la rectificadora de roscas externas GS:TE 200. Ver la máquina en acción era tanto necesario como convincente.

“Brian es nuestro especialista líder en rectificado, así que era crítico que él sintiera confianza con la operación de la máquina mientras hacíamos la transición de manual a CNC”, dice Tracey. “Y no sólo operarla, sino presionarla para ver lo que podíamos obtener de ella. Por eso fue genial poder hacer pruebas bajo la supervisión de Drake. Yo quería que Brian tuviera la confianza para ser agresivo con la máquina una vez que la tuviéramos de vuelta en el taller”.

Una vez se emitió la orden de compra para la nueva máquina en 2014, se llevaron blancos de un proyecto de Tracey Gear a las instalaciones de Drake para las pruebas. La primera prueba salió bien, y los resultados continuaron mejorando a medida que Carvalho incrementaba la velocidad, reduciendo rápidamente a la mitad el mejor tiempo de ciclo logrado con las máquinas manuales de Tracey Gear, incluso cuando entregaba una precisión extraordinaria y un acabado excelente. “Hizo todo lo que le pedimos hacer, y más”, dice él.

Especificaciones del sistema de rectificado de roscas

Durante las pruebas de la rectificadora de roscas Drake, sus nuevos propietarios estaban impresionados por las tasas de remoción de material de las ruedas de rectificado estándar de la máquina, las cuales son fabricadas por Norton Saint-Gobain Abrasives.

Con la intención de capitalizar las poderosas capacidades de la máquina-herramienta –especialmente su capacidad de cortar roscas terminadas en un eje en bruto, sin necesidad de una remoción de material preliminar o un acabado final en otra máquina– Tracey Gear contactó a Norton para determinar no sólo cuáles ruedas funcionarían mejor con los aceros 4140 y 8620, que trabaja más a menudo, sino también cuáles serían más efectivas en metales más difíciles de mecanizar, como el acero inoxidable 17-4 PH. Ahí fue cuando Phil Plainte, ingeniero de aplicaciones de Norton, visitó por primera vez el taller metalmecánico, gastando más de un día en conocer las actividades y aplicaciones de la compañía.

La Drake GS:TE 200 de Tracey Gear es una máquina rígida, con alta rigidez estática y dinámica, provista por motores lineales en guías lineales y con un motor de husillo para rectificado de 12kW de velocidad variable. Su CNC FANUC 0iMD ofrece una realimentación de micro-escala, y la interfaz hombre-máquina (HMI) está diseñada para ser accesible y amigable con el usuario, aplanando la curva de aprendizaje de nuevos operadores.

La máquina Drake también ofrece rodillos de reacondicionamiento en diamante, ajustados a mano con largos refuerzos sintéticos que mejoran la vida del rodillo y ayudan a dar una calidad consistente. Según Plainte, para un reacondicionamiento máximo de la rueda, el rodillo y las ruedas deberían operarse de forma “unidireccional”, de modo tal que estén operando en la misma dirección en el punto de contacto, con el rodillo de diamante ajustado al 80 por ciento de la velocidad de la rueda, medida en pies superficiales por minuto. Además, cruzar el rodillo de diamante a través de la rueda, entre 6 a 12 pulgadas por minuto, provee la configuración necesaria para dar una rueda aguda y agresiva.

El refrigerante también es una consideración importante, según Plainte, y no sólo su composición, sino la forma en la cual se entrega en la máquina. El aceite de rectificado premium de alto desempeño, a base de éster, el cual amortigua las chispas de rectificado en metales con un alto punto de inflamación, trabaja mejor en el sistema de refrigerante de alta presión y alto volumen de la máquina Drake, dice él.

Este sistema ofrece boquillas de refrigerante diseñadas especialmente para proveer un chorro coherente y sólido, libre de cualquier aire entrampado que pueda inhibir el flujo y comprometer la precisión direccional. La velocidad del refrigerante debería empatar la velocidad de la rueda, añade él, y el refrigerante debería mantenerse a temperatura ambiente. El tamaño del tanque debería permitir un flujo de refrigerante ininterrumpido durante un ciclo de rectificado continuo para evitar un desgaste innecesario de la rueda y el sobrecalentamiento de la pieza de trabajo, quizás dañando la calidad del corte y de su acabado superficial.

Siguiendo estas y otras recomendaciones de un reporte de Plainte, con las cuales las ruedas Norton trabajarían mejor para Tracey Gear, el taller fue capaz de lograr diferentes y notables beneficios. Uno de ellos es un inventario reducido de tipos de ruedas de rectificado que abarcan realmente una gama más amplia de materiales que los que la compañía trabajaba antes.

En este punto, las ruedas Norton Quantum (NQ) y TG2 de la línea Vitrium3 fueron escogidas para rectificar los diferentes aceros y tamaños de roscas que la compañía mecaniza normalmente. Según Norton, la NQ trabaja bien para rectificar roscas de paso más fino, mientras el grano cerámico extruido de la TG2 –con forma de arroz o pasta alargada– ofrece una relación diámetro-a-longitud que aumenta las capacidades de remoción de material de la rueda. 

Múltiples beneficios de la rectificadora de roscas

De los muchos beneficios que la compañía ha logrado desde que su rectificadora de roscas Drake fue instalada hace menos de un año, tres en particular sobresalen en la mente de Tracey. Uno tiene que ver con la interfaz HMI amigable con el usuario, dirigida por la programación controlada por menús Part Smart de Drake, la cual casi no requiere conocimiento de programación y hace la máquina relativamente fácil de operar. Esto le ofrece al taller flexibilidad en la producción, al eliminar restricciones sobre quién es realmente capaz de operar el proceso.

“Brian tiene años de experiencia en el rectificado manual de roscas y, definitivamente, él ha tomado el liderazgo en aprender cómo operar la máquina CNC y llevarla a su verdadero potencial”, dice Tracey. “Antes, sin embargo, eso crearía un cuello de botella si él no estuviera en el taller. Le ha tomado un tiempo largo dominar el rectificado de roscas manual, y realmente no teníamos a nadie más con ese nivel de dominio. Ahora, gracias al entrenamiento que Drake ha dado, tenemos operadores de respaldo a la mano que podemos rotar en ese rol cuando lo necesitamos, así que no perdemos tiempo. Encontré que yo mismo era capaz de rectificar roscas al final de la primera semana”.

Otro beneficio notable tiene que ver con lo que las capacidades de la máquina han añadido a la lista de servicios de la compañía, así como los tipos de partes que puede hacer. Una vez la máquina fue instalada y estaba operando tranquilamente, Tracey comenzó a mercadear agresivamente el nuevo proceso de rectificado de roscas de la compañía.

En algunos casos, fue capaz de tomar pedidos nuevos a clientes existentes que requerían formas de roscas que él no había podido suministrar antes de hacer la inversión de capital. Además, él pudo acercarse a compañías con las que no había trabajado antes con la base de lo que la nueva máquina era capaz de hacer. “Puede que no sepa inmediatamente lo que es una rosca Whitworth, pero sé que nuestra máquina tiene la capacidad de rectificar una”, dice riendo.

Para Tracey el tercer beneficio que se destaca es la precisión del mecanizado, la cual también se ha mejorado enormemente. Recordando la cantidad de juego que encontraba en sus rectificadoras de roscas de CN cuando hacían ajustes, él está sorprendido con las tolerancias que mantiene rutinariamente la máquina Drake. “Si ingresamos una separación de una diezmilésima de pulgada, realmente se mueve una diezmilésima de pulgada, lo cual es asombroso”, explica.

Como se mencionó antes, otro beneficio del proceso de rectificado de roscas CNC incluye tiempos reducidos de ciclo (debido a la combinación de la potencia de la máquina, ruedas de rectificado óptimas para el material y la aplicación, y alistamientos reducidos porque no se requiere mecanizado adicional en otras máquinas), y un menor inventario de ruedas de rectificado, ya que sólo unas pocas cubren la gama completa de roscas que Tracey Gear rectifica en la máquina Drake.

Tecnología contagiosa

Como, normalmente, es el caso cuando una máquina-herramienta alcanza un cierto punto de giro en un área, tal como decidir finalmente invertir en tecnologías de punta, Tracey Gear ha comenzado a actualizar muchos de sus otros departamentos, sistemas y procedimientos. El éxito de la rectificadora de roscas Drake en un área llevó a la compra de una máquina para tallar engranajes CNC Mitsubishi, para el departamento de engranajes, y una nueva máquina de medición por coordenadas Zeiss, para control de calidad.

“Una vez se hace una mejora de esta magnitud en un área, usted también comienza a pensar cómo puede reestructurar otras operaciones”, dice Tracey. “Sea un nuevo sistema ERP o el desarrollo de una forma más inteligente de dirigir los trabajos, una vez se tiene el hábito de la mejora continua, es algo muy difícil de romper”.