Software CAM que ayuda a taller a ejecutar trabajos complejos

Incluso cuando los operarios experimentados son competentes al escribir programas CNC en la máquina, el acto mismo de la programación en la máquina crea un tiempo de inactividad implícito en un proceso de manufactura. Para evitar esto, los talleres deben sopesar los costos y beneficios de invertir en un sistema CAM y programar las piezas fuera de línea. En el caso de Sluterbeck Tool y Die Co. Inc., la compañía compró una licencia básica de Mastercam de CNC Software Inc. para comenzar a mejorar el tiempo de actividad de la máquina; sin embargo, también descubrió nuevas características de mejora de la productividad en el camino.

Sluterbeck ha crecido a lo largo de los años, ampliándose desde su condición original de garaje para dos autos, en 1953, hasta el espacio de 1,115 metros cuadrados en Clayton, Ohio, donde el miembro de cuarta generación de la familia, Nick Sluterbeck, ha trabajado desde 2006. Aprendió a operar las máquinas de su padre, tío y abuelo, y a través de las clases de CNC que tomó en Sinclair Community College. Durante su tiempo en el taller, el negocio ha prosperado y la compañía ha agregado una máquina CNC o casi dos cada año. Sin embargo, en 2011, Sluterbeck constantemente hacía él mismo la programación de la máquina, lo cual generaba una gran cantidad de tiempo de inactividad. “Perdíamos una hora en la máquina cada vez que escribíamos un programa, en lugar de hacer directamente el montaje y corte de la siguiente pieza. Ahí es cuando decidimos adquirir el software CAM”, dice.

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Las principales consideraciones que tuvieron para el software fueron la facilidad de uso y la capacidad de crecimiento a medida que los requisitos de programación se hicieran más sofisticados. El software de nivel 1 de Mastercam Mill cumplió con estos requisitos y fue una opción económica, considerando las tareas básicas de programación 2D en el núcleo del negocio. El día en que llegó el software, Sluterbeck empezó a escribir programas parciales. La capacidad de hacer esto al mismo tiempo que las piezas se estaban fabricando le ayudó a la empresa a obtener ahorros de tiempo inmediatos. Finalmente, obtuvo la certificación en el nivel 1 y el nivel 2 de formación a través de su distribuidor Mastercam, y la compañía actualmente tiene una licencia de nivel 3. Por su cuenta, también se ha vuelto diestro en las operaciones de desbaste y contorneado del software, con algo de soporte del distribuidor.

Más allá de la facilidad de uso y de mejorar el tiempo operativo de la máquina con la programación offline, Sluterbeck no tenía expectativas con respecto a las ventajas que un sistema de programación de CAD/CAM podría ofrecer en un ambiente de taller multifacético, en el que cada trabajo puede ser diferente del siguiente. Su plan fue investigar varias herramientas de productividad del Mastercam dentro del sistema CAM, siempre que se dieran las oportunidades apropiadas. Ahora, muchos de estos se utilizan rutinariamente.

Una de estas herramientas de productividad es la simulación para prevención de colisiones, que le permite mecanizar incluso formas complejas de forma óptima y a alta con velocidad. “Lo uso constantemente. Se pueden ajustar los parámetros de colisión con el soporte del vástago de la herramienta para eliminar automáticamente muchos errores de montaje del operario. Esto elimina una buena parte de la preocupación de que no vas a afectar algo importante como el husillo. Si esto falla, estás en un gran problema”, dice.

La tecnología CAM le ha permitido a Sluterbeck aventurarse a fabricar formas inusuales y complejas si un cliente las necesita. Un requisito previo para ello es tener la capacidad de preparar el modelo CAD para la programación CAM y también diseñar fijaciones seguras que permitan el acceso sin restricciones a las áreas críticas de la pieza, así como un número reducido de operaciones de montaje. El paquete CAD integrado de Mastercam tiene herramientas únicas para alcanzar estos objetivos. Por ejemplo, Mastercam le permitió a Sluterbeck diseñar fijaciones con espacios libres para una pieza de 5 x 10 x 10 pulgadas que tenía una forma de pirámide con múltiples ángulos saliendo de ella. La pieza fue fabricada con las características de fresado 3D del software.

El contorno 3D de Mastercam también amplía enormemente el rango de complejidad geométrica que la empresa puede manejar y ha reducido los requisitos de tiempo de montaje. “Una de las cosas más importantes que intento hacer es reducir las operaciones de montaje y escribir programas para fabricar piezas que están completamente achaflanadas y listas para salir por la puerta. Todo lo que el operario de la máquina tiene que hacer es inspeccionarla”, dice. Ese tipo de estrategia de mecanizado de un solo proceso es eficiente para tareas típicas de prototipado y trabajos cortos en talleres. También le permite a la empresa competir eficazmente por el trabajo de producción cuando hay que aumentar las cantidades.

Otra herramienta de productividad es el mecanizado con carga constante. La tecnología de movimiento dinámico de Mastercam le permite a Sluterbeck mecanizar las piezas de forma segura con velocidades óptimas de extracción de material basadas en el ajuste de carga de viruta recomendado por el fabricante de la herramienta de corte. El software ajusta automáticamente los movimientos de la herramienta para mantener la carga de viruta correcta, incluso cuando la herramienta entra y sale de las esquinas, por lo que no hay peligro de dañar la herramienta o la pieza.

“Eso es básicamente lo que hago: alta velocidad de mecanizado, trabajando en el rango de 300 a 400 pulg/min en mi velocidad de alimentación con un 10 por ciento de sobrepaso. Se pueden desbastar perfiles complejos con tiempos mínimos en comparación con lo que solíamos hacer: tomar cortes gruesos con una herramienta grande que pone mucho esfuerzo sobre la máquina. Esos cortes monstruosos hacían que la máquina vibrara y se moviera en exceso. Ahora suena mucho más limpio, como una sinfonía", dice Sluterbeck.

Las herramientas de anidación de Mastercam también han mejorado drásticamente la productividad del taller. En uno de los casos, una pieza compleja con múltiples operaciones de perforación requería seis o siete operaciones de montaje sobre equipos convencionales. Haciendo una a la vez, el taller podía producir alrededor de 16 por semana. Hoy en día, tres fijaciones en el centro de mecanizado permiten que las piezas se produzcan en sólo tres operaciones consecutivas, utilizando mecanizado 3D a velocidades de hasta 400 pulg/min. Con este enfoque, el taller produce 50 piezas por semana.

Sluterbeck también ha comenzado a realizar operaciones de fresado y taladrado en eje Y en tornos de producción con alimentadores de barras y colectores de piezas. La transición al uso de tornos con herramientas en vivo fue relativamente simple, ya que las trayectorias de herramienta del eje Y son idénticas a las utilizadas en el software de fresado. Este equipo reduce significativamente los tiempos de preparación y las operaciones secundarias para que las piezas se envíen más rápidamente, incluso con niveles más altos de calidad.

Durante los últimos nueve años, el taller ha experimentado un crecimiento significativo. “Parece que una vez que adquirimos el Mastercam, empezamos a comprar máquinas como locos”, dice Sluterbeck. Además de su equipo 2D, la empresa ha pasado de tener un centro de mecanizado a nueve y también ha añadido dos tornos de producción con herramientas vivas. Hoy en día, él programa cinco de los centros de mecanizado CNC. Dos operarios trabajan con él, configurando las máquinas con base en las tablas de instalación creadas dentro del software, haciendo también la carga y descarga del equipo. La tecnología CAM también hace posible que el taller reciba órdenes poco comunes. “En el pasado, teníamos más probabilidades de rechazar un trabajo muy complicado. Hoy en día, es más probable que digamos, ‘Oh sí, podemos hacerlo’ ”.