Mesas magnéticas optimizan la electroerosión en producción de piezas complejas

Antes, en Evolución en Moldes hacían los montajes de las piezas de trabajo como un proceso tradicional de clamps. El operario tenía que habilitar los clamps con sus respaldos para que diera la altura de la pieza dentro de la máquina y buscaba una esquina de la máquina para poder sujetar la pieza de trabajo.

Manuel Ayala es el gerente de operaciones de Evolución en Moldes, empresa ubicada en San Luis Potosí, con más de treinta años de experiencia en la manufactura de moldes. En su camino de mejora continua, este taller potosino quería optimizar los procesos de electroerosión en la fabricación de componentes de características complejas, ya que la sujeción de las piezas de trabajo se había convertido en un cuello de botella que retrasaba sus tiempos de entrega.

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En la búsqueda de una solución, durante la feria Meximold 2019, de Querétaro, vieron unas mesas magnéticas para electroerosión por hilo exhibidas en uno de los estands de este evento.

“Se trata de una mesa magnética de Schunk con agarre lateral; su sujeción no es vertical sino horizontal. Tiene una fuerza suficiente para sujetar piezas sin soporte sobre unos 10 kilos y soportadas le puedes meter de 300 a 400 kilos sin problema”, dice el ingeniero Manuel Ayala.

Antes, en Evolución en Moldes hacían los montajes de las piezas de trabajo como un proceso tradicional de clamps. El operario tenía que habilitar los clamps con sus respaldos para que diera la altura de la pieza dentro de la máquina y buscaba una esquina de la máquina para poder sujetar la pieza de trabajo.

“La principal bondad de esta prensa es que hacemos piezas que llevan muchos procesos, como corte por hilo, mecanizado y erosión por penetración. Conforme avanzamos en el mecanizado de los pasos de una pieza compleja, se vuelve muy difícil sujetarla. Nos ha dado mucha flexibilidad el disponer de una sujeción lateral, puesto que podemos acceder muy fácil a la pieza sin dejar en los bloques unos tamaños grandes para poder sujetar y acoplar mediante clamps o con prensas, porque los hacemos a través de la prensa magnética. No solo ahorramos en el pedazo de fierro que no tenemos que cortarle, sino que ese mismo fierro tuvo que haber pasado por otros procesos, lo que puede significar retardos. Si se trata de un rack, hablamos de un conjunto de piezas pequeñas, complicadas, que hacemos en grupos de cuatro, seis, ocho o diez. Si a eso le sumamos la geometría de corte en la sujeción, los tiempos de erosionado son muy largos. Además, si también prolongamos mucho la distancia de erosión, es menos preciso”, explica el ingeniero Ayala.

La mesa de Schunk les ha brindado buena flexibilidad para trabajar menos, tardar menos tiempo y usar menos material en la producción de componentes para moldes. Además, en piezas que vienen cortadas en muchas partes, sus sobrantes llegan a ser de 3 o 4 milímetros, contra el sobrante anterior, de 30 milímetros.

“Todos estos puntos son ahorros de tiempo y de materiales, pero lo mejor es que si tenía que buscar una serie de clamps para sujetar mi pieza, ahora, sencillamente, lo agarro con una sujeción magnética y mis tiempos de montaje también disminuyen enormemente”, explica Manuel Ayala.

En búsqueda de innovación en la manufactura de moldes

Evolucion en Moldes siempre está buscando el mejoramiento de sus procesos. Desde hace dos años investigaba cómo mejorar la sujeción de piezas complejas. “Aprendimos a trabajar sobre materiales, que usamos para sujetar las piezas y, finalmente, cortamos en algunos sobrantes. En una de las ferias conocí a Sayuri Chávez, quien representaba a Schunk con su mesa magnética, junto con Mitsubishi. Entonces, uno de mis diseñadores dijo: “Esto nos facilita la vida”. Nos interesamos y, finalmente, adquirimos el equipo que usamos para hacer sujeciones básicas. Además, los operarios, al tener una herramienta adicional, desarrollaron mucha creatividad. Hicimos muchas cosas con esa pequeña mesa magnética”, afirma Ayala.

Incluso han usado la mesa magnética para hacer escuadrados de muchas piezas en las rectificadoras del taller, pues ofrece la capacidad de sujetar lateralmente y permite obtener escuadrados de manera más ágil.

El taller de Evolución en Moldes cuenta con dos máquinas de electroerosión por hilo, una Mitsubishi y otra ONA, y en las dos usan la mesa magnética de manera alterna, ya que es fácil de mover.

La mesa, modelo MEF-100, de Schunk, está fabricada en acero inoxidable con rectificado en caras, completamente sellada para poder sumergirse en el tanque de la máquina electroerosionadora del taller.

También cuenta con una unidad de control para sujeción electropermanente, con ocho niveles de fuerza. El sistema, diseñado para remover el magnetismo residual de la pieza, solo requiere de un pulso eléctrico para activar y desactivar el sistema, lo que ha facilitado su uso en el taller de Evolución en Moldes.

El taller cuenta con dos máquinas de electroerosión por hilo, una Mitsubishi y otra ONA. Y en las dos usan la mesa magnética de manera alterna, ya que es fácil de mover. El control está en la parte central entre las dos máquinas electroerosionadoras, lo que facilita cualquier cambio o configuración en alguno de los dos equipos.

Cada máquina electroerosionadora le brinda al taller posibilidades diferentes: para piezas de hasta 70 milímetros, muy precisas y con muchos enhebrados, se utiliza la Mitsubishi. Para cortes angulados o altos, la ONA. Esa es la razón por la que cambian la mesa magnética de una máquina a otra. Sin embargo, ya planean adquirir otra mesa magnética para que cada máquina tenga la suya.

Manuel Ayala, gerente de operaciones de Evolución en Moldes, junto con Sayuri Chávez, gerente general de Caos Tecnología CNC.

Cómo se hacían antes los montajes de piezas

Antes, en Evolución en Moldes hacían los montajes de las piezas de trabajo como un proceso tradicional de clamps. El operario tenía que habilitar los clamps con sus respaldos para que diera la altura de la pieza dentro de la máquina y buscaba una esquina de la máquina para poder sujetar la pieza de trabajo. Y a medida que se armaban las sujeciones con los tornillos, se hacían las extensiones. De esa manera, un montaje les podía tomar hasta una hora. Además, cuando la pieza pesaba muy poco, era difícil mantenerla paralela a la mesa.

La mesa modelo MEF-100, de Schunk, está fabricada en acero inoxidable con rectificado en caras. Completamente sellada para poder sumergirse en el tanque de la máquina electroerosionadora, cuenta con dos versiones para poder sujetar piezas desde 20 x 20 mm. También cuenta con una unidad de control para sujeción electropermanente con ocho niveles de fuerza. El sistema está diseñado para remover el magnetismo residual de la pieza, que solo requiere de un pulso eléctrico para activar y desactivar el sistema.

“Si ahora hablamos de montarlo sobre la mesa magnética, tardamos entre 5 y 10 minutos para hacerlo. Incluso llegamos a desmontarla para poder medir fácilmente. Cuando algo es muy complicado de medir la desmontamos, medimos afuera y la volvemos a poner, ya que el montaje posterior es muy fácil. Y, en cuanto a montar la mesa magnética en la erosionadora, nos puede tomar, más o menos, unos 15 minutos, porque tiene un sistema de alineación de la perpendicularidad, pero ese ya es fijo. Montas sobre la máquina, alineas una cara y ya tienes tus referencias”, explica Ayala.

Para una pieza volada se pueden montar piezas de trabajo que pesen cerca de 10 kilos. Para piezas de mayor peso, les ponen un soporte con los dispositivos que usaban antes, que es una barra con una uña donde descansa la pieza, y por el otro lado ubican la mesa magnética.

“El problema era que no tenía muchos barrenos para sujetar. Los barrenos de las erosionadoras son de 8 milímetros y no pueden hacer mucha fuerza. Entonces, el hecho de que yo lo pueda simplemente sentar y fijar con la sujeción magnética es una ventaja enorme. Si vamos a trabajar una cavidad de un molde, que puede tener de 300 a 350 milímetros, con espesores de 80 a 90 milímetros y una serie de alojamientos para insertos (también si se calibran los botadores), la mesa magnética tiene una pequeña ceja inferior y mi otra base también lo tiene. De esta manera, sencillamente lo sostengo y cuando lo jala la magnética está alineada, y solo tengo que hacer un setup en una esquina, en una referencia que yo haya determinado antes, que puede ser un agujero de los bujes o una esquina. Con ello calibro mis botadores, que es mucho más rápido que mecanizarlos y, además, mucho más preciso”, afirma Manuel Ayala.

Ahora, para montar una pieza de trabajo sobre la mesa magnética, tardan entre 5 y 10 minutos. Incluso, pueden desmontarla para hacer mediciones más fácilmente.

Como los insertos siempre tienen una geometría poco compuesta, es muy fácil disponer de la mayor área posible, porque todo queda dentro de la máquina. Y esa es una de las ventajas que les proporciona la mesa magnética.

De otro modo, cuando hacían el montaje con el anterior sistema tenían que dejar parte de la pieza descansando en la mesa, hacerle un corte y luego darle la vuelta a la pieza para hacer lo que faltaba.

Evolución en Moldes se ha especializado en moldes con cierto grado de complejidad, como moldes para botones eléctricos de baja tensión y para partes de autos, como el caso de los seguros para los vidrios eléctricos. Las piezas plásticas de los botones de los seguros eléctricos tienen entre 30 y 40 milímetros, que requieren ocho o cuatro cavidades para unos moldes que van entre 300 x 300 o 400 x 400 milímetros.

“Resolvemos esta complejidad colocando insertos sobre las cavidades para lograr ciertas formas, o que las partes de riesgo que tiene un molde pueden refaccionarse de un modo más económico y rápido”, explica el ingeniero Ayala.

Otro de los mercados que cubre el taller es la reparación de moldes, en la que también han optado por no soldar la cavidad, sino cortar con hilo la parte dañada y poner un postizo de acero nuevo. “En vez de ser una reparación es como un cambio de ingeniería y el molde se conserva en buenas condiciones”, dice Ayala.

En el caso de los moldes para la industria automotriz, el cliente les envía la pieza plástica en un modelo 3D con un dibujo en el que especifica las partes críticas y las tolerancias del molde, así como los acabados, que pueden ser texturizados o pulidos. Posteriormente, cotizan y hacen un prediseño para poder evaluar el alcance del molde. Si les dan el pedido, hacen un diseño en firme que debe ser evaluado por el cliente.

“Recibimos un modelo 3D, junto con un dibujo 2D. El dibujo 2D nos va a decir las tolerancias y especificaciones que la pieza plástica va a requerir. Esto va a especificar tolerancias geométricas y de posición, además de puntos críticos, así como acabados. Con ello hacemos el diseño del molde y lo presentamos para la liberación de este. Luego tenemos la junta con el cliente, que actualmente es virtual, en la que le explicamos cómo queremos moldear su pieza y, por su parte, él puede identificar un riesgo potencial en la construcción del molde. Si es necesario, hacemos un cambio y, cuando hay acuerdo, iniciamos la fabricación del molde”, explica Manuel Ayala.

Por qué se usa la electroerosión por hilo

Si se fabrican moldes de gran tamaño, en lo que todo está en la misma placa o en el mismo bloque, generalmente no se tiene que usar una erosionadora por hilo. En el caso de los trabajos que se realizan en el taller de Evolución en Moldes, las piezas, los botones y los housings de las botoneras son muy intrincados. Para lograr dichas geometrías, tienen que hacer ensambles de componentes para poder insertarlos en una cavidad.

“La principal bondad de esta prensa es que hacemos piezas que llevan muchos procesos, corte por hilo, mecanizado y erosión por penetración. Nos ha dado mucha flexibilidad el tener una sujeción lateral, con lo que podemos acceder con facilidad a la pieza, sin tener que dejar en los bloques unos tamaños grandes para sujetar y acoplar mediante clamps o con prensas”, explica Manuel Ayala.

“Lo más económico es hacerlo a través de erosión por hilo, aunque muchos de ellos llegan a ser sumamente delgados, por lo que son proclives a romperse y tendrán que refaccionarse en el futuro. Si yo hago una pieza en un solo bloque, cuando se le rompa una parte de estas geometrías delgaditas o difíciles, va a ser muy caro arreglarla. En otras ocasiones, este tipo de piezas llevan un inserto metálico y si el molde tiene una mala operación, va a dañarlo. Quiere decir que pusieron el conector incorrectamente, lo aplastó el molde y se dañó. Entonces, debe haber una geometría de recambio fácil y esto lo hacemos con insertos que cortamos a través de hilo. Esa es la diferencia por la que algunos fabricantes nos decidimos a tener una erosionadora por hilo”, dice el ingeniero Ayala.

La pandemia trajo cambios

Como para muchos talleres de trabajos mexicanos, el año 2020 fue muy complejo para Evolución en Moldes. Operaron a bajos niveles porque varios de sus operarios eran diabéticos, sufrían de hipertensión o tenían otros problemas de salud, y la ley los obligó a quedarse en casa. Con la pandemia tuvieron una disminución de 38 % en el piso del taller.

Por otra parte, los clientes más importantes también disminuyeron la producción. “Cuando regresa la gente a trabajar, volvemos a visitar a clientes no automotrices, que ya habíamos dejado un poco, porque nos había absorbido el mercado automotriz. Hablamos de clientes de la industria del envase, farmacéuticos y de otros ramos no automotrices que tuvimos que volver a conquistar. Fue un año complejo: todos los clientes y nosotros buscamos alternativas, pues el mercado de moldes nuevos se había caído bastante. Ahora retoma nuevamente y una de las razones es porque la gente no está yendo a China y recurre a fabricantes nacionales. Esa fue una de las partes buenas de la pandemia y, por eso, hemos empezado a fabricar moldes nuevos”, dice Manuel Ayala.

“También debimos reconfigurarnos como empresa y ser más eficientes. Ahora competimos más con China porque le estamos quitando mercado, pero el precio tiene que ser parecido al de ellos. Verdaderamente, nos damos cuenta de que son muy eficientes para hacer las cosas y tenemos que seguir creando, aprendiendo y utilizar la tecnología para también ser eficientes. Esto no solo depende de taller, sino también de herramientas y componentes que nos ayuden a ser más eficientes. Ahora somos prudentes con las inversiones. Tomamos la decisión de buscar opciones de hacer eficientes nuestros procesos. Esto quiere decir sistemas de sujeción más efectivos y seguros, en los que no dependemos tanto de la habilidad del operario. Estamos haciendo proyectos para ser eficientes y con lo que tenemos, para no incurrir en deudas. Igualmente, buscamos qué ofrecen los proveedores de software para hacer más con los mismos recursos. Ese es nuestro proyecto: hacer el taller eficiente esperando que pase la pandemia para buscar nuevos panoramas”, concluye Manuel Ayala.