Soluciones de machueleado para la fabricación de tractores

Como en cualquier área de la manufactura, en la industria metalmecánica se deben incorporar procesos de mejora continua que garanticen una máxima eficiencia. Este caso de éxito se centra en una operación de maquinado y en cómo la incorporación de nuevas tecnologías permitió ahorrar en costos, incrementar la calidad y reducir el tiempo ciclo.

Para el fabricante de tractores CNH, con sede en la ciudad de Querétaro, las operaciones de maquinado son clave. Estos tractores, utilizados en la industria agrícola, requieren de componentes metálicos robustos, de gran tamaño y alta precisión, pues en ellos descansan los cada vez más sofisticados sistemas que les dan movilidad en el campo. La tecnología metalmecánica empleada, por tanto, debe ser de última generación a partir de un paulatino proceso de implementación.

La planta, antes perteneciente a la División de Tractores de Ford, fue adquirida por New Holland en 1990, para entonces establecer una sociedad con la firma regiomontana Quimmco y así afianzar su manufactura en la ciudad de Querétaro y, en general, las operaciones en todo México. Cabe destacar que CNH Industrial se desprendió, a su vez, de una de las subdivisiones del grupo Fiat. Todas estas transiciones dieron origen a la compleja genética tecnológica industrial que compone ahora a CNH Industrial, que se encuentra entre los tres primeros fabricantes de tractores en el país, junto con John Deere y Massey Ferguson.

José Alberto Salazar Arévalo, ingeniero de manufactura en maquinados mayores en CNH, explica que las operaciones en México tienen mucho apoyo de los centros de desarrollo de las plantas en Estados Unidos, factor que les brinda mayor competitividad. Aspectos como el posicionamiento vía GPS y los vehículos auto dirigidos están arribando a la industria para automatizar las tareas del campo y se espera que poco a poco empiecen a ser más comunes para los agricultores mexicanos. “Son tecnologías que nosotros ya tenemos disponibles”, asegura Salazar.

Para la fabricación de sus productos, la planta de CNH tiene dos áreas de maquinado, una para maquinados generales y otra para maquinados mayores. En la primera, se hacen piezas pequeñas de alta precisión que forman parte de los componentes de los tractores. Estas tareas se realizan con tornos horizontales y centros de maquinado pequeños de marcas como Mori Seiki, Haas y Tsugami, así como taladros verticales manuales y semiautomáticos.

En la segunda, la cual lidera Salazar, se producen piezas y componentes de fundición gris de gran tamaño. El especialista en CNC, miembro de esta empresa de grupo Quimmco desde hace siete años, la define como un área clave en la construcción de los tractores. “Maquinados es la parte medular, pues aquí hacemos las piezas que forman el cuerpo del tractor, como las cajas de engranes, las de transmisión y los semi ejes, los cuales conforman toda la parte importante del cuerpo del vehículo”, comentó. “A diferencia de un automóvil, que se busca que sea más ligeros, para la manufactura de tractores ocurre todo lo contrario, pues requerimos que los componentes sean más pesados para tener más estabilidad durante las cargas de trabajo agrícolas, como el arrastre de arados o el uso de retroexcavadoras”.

Añadió que, a diferencia de un auto, en el tractor todo descansa sobre los mismos componentes, por ello, deben ser muy precisos y robustos. Un tractor está compuesto de un motor, la transmisión, la caja de engranes y el soporte frontal (donde van los componentes como el cofre, el radiador y el aire acondicionado), desde donde también se desprenden los semiejes. Los automóviles, por su parte, tienen un chasís, mismo que soporta la carrocería y donde se montan todos los componentes. 

Machuelos con problemas

Pese a su uso y aspecto rudo, los motores de estas máquinas agrícolas son cada vez más finos y cumplen con normas internacionales para el cuidado del medio ambiente. Aunque en México las normas son menos estrictas que en Europa, los motores ensamblados en CNH cumplen con los estándares más altos y, aunque no son producidos en Querétaro, son traídos desde Italia e India, de las mismas filiales del grupo, para su armado final. En este renglón cabe destacar que el 60 % de los tractores producidos cada año en la planta Queretana, son vendidos localmente, y el porcentaje restante es exportado a Estados Unidos, Europa, India, Brasil y otros países de América Latina. Por ello, la importancia de mantener la producción de sus vehículos bajo la normatividad internacional más alta.

“Contamos con varias máquinas de gran tamaño, de las marcas Mori Seiki y Mandelli con capacidad para pallets de 1 metro. No son muchas las empresas en el país que cuentan con tales capacidades, pero en CNH es indispensable porque sus piezas así lo requieren”, explica Salazar. “Una transmisión puede medir cerca de 1 metro, piezas muy grandes y pesadas para su manipulación. Se trata de una caja hueca que se transforma para colocar los engranes y demás piezas que componen una transmisión”. 

Uno de los retos que tuvieron que enfrentar recientemente fue en la operación de roscado con machuelo. “Nos dimos cuenta de que estábamos haciendo una sujeción incorrecta de nuestras herramientas, pues estábamos utilizando portaherramientas hidráulicos. Empleamos dispositivos con características especiales, pues necesitan ser  largos y delgados para alcanzar partes escondidas en nuestras piezas. Debido a que estos se sujetan al zanco del machuelo y a que los mecanismos se cierran con cierta cantidad de micras, teníamos problemas de barrido. Cuando se sujeta una herramienta de carburo, los zancos vienen con una tolerancia h6, la cual es apropiada para portaherramientas hidráulicos, pero esto no funciona así para los machuelos, que tienen una tolerancia más abierta, por lo que la sujeción no tiene la precisión buscada”, detalla Salazar.

El machuelo, a diferencia de una broca, exige un torque mayor en la máquina y provoca que se gire. En consecuencia, se incurre en roturas de las mismas herramientas o atascamientos dentro de la pieza lo que, además, generan pérdidas por scrap. Por lo tanto, se dieron a la tarea de buscar un dispositivo de sujeción apropiado para machuelos. La solución la encontraron con los sistemas de sujeción Mega Synchro, del fabricante Big Kaiser, los cuales han sido diseñados para los diámetros de zanco de los machuelos e incluyen un cuadro de arrastre y un sistema de tuerca para su aseguramiento.

Víctor Flores, gerente regional para el Bajío de Big Kaiser, apunta que “la boquilla viene adecuada al tap holder y la tuerca permite un clampeo uniforme, a diferencia de las típicas cuerdas con ranuras, que no generan esa uniformidad en el apriete y provocan excentricidad en el eje del machuelo. Al ser una tuerca rectificada se logra un apriete concéntrico, eliminando los barridos”.

Con el empleo de los nuevos portaherramientas están logrando un incremento en la vida útil de los machuelos, gracias a la rigidez del sistema de sujeción. “Aunque aún no tenemos indicadores concretos, ya hemos registrado mejoras, pues nuestros machuelos, que son de la marca OSG Royco, ahora tienen una vida para producir hasta casi el doble”, explica el ingeniero de CNH.

Agrega que lo anterior ha sido comprobado al fabricar piezas iguales en los mismos procesos y con la misma configuración de máquina, solo haciendo el cambio de los portaherramientas. “No tenemos paros ni desperdicios”, asegura Salazar. 

También prevé que los cambios de herramienta se harán con menor frecuencia, lo que eliminará tiempos de set up, y mejorará la calidad de las cuerdas. “Ahora ya no se ven tan burdas, y son de mejor calidad”.

Otra característica es la refrigeración. Los nuevos portaherramientas de sujeción cuentan con orificios para la refrigeración interna que se transmite hasta el punto de corte a través de los machuelos. “Esto me ha ayudado para que el enfriamiento sea más preciso en el punto exacto de corte. No solo eso, sino que incluso me ayuda a expulsar mejor las rebabas y mantener un corte fino”.

El entrevistado comenta que ya contaban con herramientas adecuadas para proveer refrigeración interna, pero de ahora en adelante, serán la norma. Al final, “para mí solo implica agregar el código al control CNC y así tener el refrigerante desde el interior del portaherramienta Mega Synchro y del machuelo”.

El paso siguiente

Salazar dista de ser un novato. Durante sus 30 años de experiencia en la industria metalmecánica ha estado en al menos cinco empresas, lo que le ha permitido observar y aprender de procesos diferentes. Gracias a ello es que pudo detectar la deficiencia en la operación de machueleado, misma que requiere portaherramientas con características muy específicas. “Me di cuenta de que no era correcto estarlo sujetando con un portaherramientas hidráulico, por lo que solicité a mi equipo buscar opciones en el mercado. Fue así como encontramos el producto de Big Kaiser”.

Continúa explicando que la búsqueda de un producto nuevo comienza desde las visitas a ferias industriales, foros temáticos y revistas especializadas. “Aquí en Querétaro, por ejemplo, la Asociación para Tecnología, Manufactura y Soluciones (ATMS) está realizando eventos que nos permiten conocer las novedades tecnológicas. En ellos hemos podido visitar infinidad de estands y evaluar la maquinaria y los equipos según nuestros propios requerimientos. Ahí hemos dejado nuestros datos y las especificaciones que tenemos y nos vienen a visitar a la planta para hacernos las propuestas”.

Salazar sabe que, aunque tiene una larga carrera en la industria, es necesario mostrar apertura a las sugerencias de los proveedores y, así, combatir posibles casos de ceguera en el taller. “Nuestra función consiste en entender las necesidades de nuestros clientes para ofrecerles una aplicación de ingeniería, en la que el producto resulta en un valor agregado clave”, explica Noel Martínez, ingeniero de la firma Actra México, distribuidor a cargo del área de Querétaro para Big Kaiser.

En el caso de los portaherramientas, el proveedor hizo la evaluación y sugerencia de los productos más adecuados. Salazar, de CNH Industrial, agrega que “al ver las mejorías, ya estoy empezando a solicitar machuelos que me entreguen mayor productividad en conjunto con los portaherramientas, y empezando a hacer los ajustes necesarios a las máquinas. Lo que hago es unir marcas y productos para beneficiar mis procesos”. 

Después de logradas las mejoras buscadas, el equipo de ingeniería de CNH está trabajando con los especialistas de Big Kaiser para evaluar los portaherramientas rígidos para end mills de gran avance, pues están considerando alternativas para mejorar sus tiempos ciclo con base en desbastes más rápidos. “Por lo regular, en altos desbastes, los portaherramientas vibran si no tienen la rigidez adecuada. Es muy importante tener una herramienta de corte adecuada, pero también es fundamental que el portaherramienta sea el adecuado”, advierte el líder de ingeniería. 

Después de logradas las mejoras buscadas, el equipo de ingeniería de CNH está trabajando con los especialistas de Big Kaiser para evaluar los portaherramientas rígidos para end mills de gran avance

Maquinar este tipo de componentes requiere de un conocimiento especial. Al ser cajas huecas, se genera mucha vibración con avances profundos. “Yo antes metía mucha profundidad de corte, pero notaba que generaba demasiada vibración y que estas piezas no eran como cualquier otra. Si no se hacen los ajustes adecuados para evitar la vibración, se desgasta la máquina, el husillo y los periféricos.

Por lo tanto, para lograr maquinados más estables, es necesario reducir la profundidad de corte y dar más pasadas, pero esto implica más tiempo de maquinado. No es lo mismo fabricar una pieza sólida que una caja de transmisión como las nuestras. Si le meto demasiada profundidad de corte comienzan a presentar resonancia”, indica Salazar.

“La propuesta con estos nuevos productos de sujeción es que aguanten más el arranque pesado de viruta. Buscamos reducir vibraciones, mantener o mejorar la vida útil de la herramienta y por ende disminuir el tiempo ciclo”, agrega.

Estos procesos de mejora permanente se deben a que CNH Industrial tiene la filosofía WCM (World Class Manufacturing) que exige la documentación de mejoras y, en conjunto con las áreas financieras, respaldarlo con ahorros estimados o beneficios económicos. 

Al referirse a los portaherramientas para machueleado, Salazar sostiene que la facilidad de uso de estos no requirió esfuerzos especiales para capacitación, pero ya están preparando pláticas con los operadores para que profundicen en el conocimiento de estas nuevas tecnologías y, al ser ellos quienes están en el piso de la planta, en el día a día de la operación, también puedan identificar nuevas oportunidades de mejora en los procesos de maquinado.

Evolución tecnológica

“Yo empecé a maquinar piezas por ahí en el 89, con máquinas muy sencillas y mecánicas, con magazines con un máximo de entre 10 y 12 herramientas. La rigidez no era tan alta como las actuales máquinas y los cambios eran lentos”, recuerda Salazar. “Pero todo ha cambiado mucho. En años recientes hemos notado un proceso evolutivo más acelerado. Ya podemos trabajar con profundidades mayores y con mejor calidad, a mayor velocidad y con máquinas bien sincronizadas con sus periféricos.

Atentos a la evolución de las tecnologías relacionadas con el concepto Industria 4.0, el experto considera que la digitalización está mejorando aspectos clave como la programación de torques más precisos para cada aplicación en específico. También advierte de una tendencia en la que los fabricantes de maquinaria se integran mejor con los proveedores de herramientas, de portaherramientas y periféricos.

Para lograr ese modelo de integración, los proveedores locales ofrecen modelos “llave en mano”, en los que “nosotros les decimos qué queremos producir, nuestro tiempo ciclo y otras necesidades, y ellos se encargan de entregar una aplicación con varios tipos de productos de diferentes proveedores”, asegura.

Salazar entiende también que la incorporación de nuevas tecnologías será inevitable y paulatina. “No podemos estar exentos de la tecnología 4.0. Ahora todo está en que el proceso se debe ver en una pantalla de una computadora y en tiempo real. Es necesario dar seguimiento a la producción y estar atentos a alertas, paros de emergencia y, en general, poder administrar desde un equipo de cómputo o un equipo de comunicación portátil, todas las actividades y las tareas de ajuste y mantenimiento. Es necesario invertir ya sea en máquinas conectadas a internet o en periféricos con nuevos sistemas de sujeción. Para ser competitivos, la tecnología es nuestra mejor aliada”.