Ventajas del CNC en rectificados

 

Este es un caso de estudio de una empresa fabricante de engranes del área de Chicago que, buscando incrementar su capacidad para satisfacer su demanda y estar abiertos a nuevas oportunidades de negocio, decidió comprar centros de rectificado de última generación. Estos nuevos equipos incluyen sistemas CNC que permiten a los operadores ejecutar la programación acorde a las necesidades de cada lote de producción.

---

Esto, además de acelerar el proceso, les ha permitido automatizar ajustes tales como el desgaste de las ruedas de esmeril y así acelerar los set-ups y reducir el tiempo general de producción. Los resultados son elocuentes.
                                                        
La ciudad de Roscoe, en Illinois, bien podría autoproclamarse la capital del engrane del medio oeste estadounidense. De hecho, en términos de valor per cápita, esta pequeña población ubicada a apenas 150 kilómetros al noroeste de Chicago tiene una buena parte de las empresas de clase mundial fabricantes de engranes. Una de ellas es Custom Gear & Machine Inc., la cual adquirió recientemente una rectificadora adicional para engranes Reishauer y, en un trabajo, han podido reducir del tiempo de ciclo de 40 a tan solo 6 minutos, según el testimonio del vicepresidente de Manufactura de esta empresa, Tim Rose, quien dirige el negocio en conjunto con los dueños Dave Patterson y Mike Rasmann.

Tal como lo comenta Rose, “queríamos expandir nuestra capacidad de rectificado de engranes y la Reishauer RZ400 nos brindó muchos beneficios, incluyendo 400mm de O.D., 10 mm en diámetro raíz, una capacidad de dientes de hasta 999, ángulos de hélice a +/- 45º y eje z de 300mm; todas las características que podíamos emplear de manera cotidiana. También nos gustó el acceso rápido a la configuración de cuatro puertas y a la interfase serial, además de la piedra de esmeril de la máquina y a los materiales agregados y a los dispositivos para el manejo de las partes”.

La empresa Custom Gear & Machine ya había trabajado con una rectificadora Reishauer más antigua, pero pretendían mejorar sus utilidades y en general todo el desempeño del departamento de rectificado. Con el modelo RZ400 ahora tienen tres características que les ayudaron a alcanzar estos objetivos. La máquina ocupaba más del doble de la velocidad superficial, pasando de 1900 a 4000 rpm. Por otro lado, tenía siete ruedas de esmeril de arranque contra la rueda sencilla. Además, también tenía la ventaja de una presión de refrigerante mayor frente a las máquinas anteriores, pasando de 30 a 300 psi, con lo que la integridad del rectificado y del enjuague se mejoraron de manera significativa.

La empresa de Illinois tiene una producción de engrane de servicio completo y fabrica engranes rectos y helicoidales bajo los estándares del 8 al 14 de AGMA (Asociación de Fabricantes de Engranes de Estados Unidos) y de hasta 30 pulgadas de diámetro regularmente, además de ejes de estrías de hasta 54 pulgadas de largo. Entre sus clientes se encuentran la mayoría de los fabricantes líderes de equipo agrícola, maquinaria para la construcción, vehículos todo terreno, máquinas herramienta, prensas de impresión, equipo de procesamiento de alimentos, grúas de puente, dispositivos para manejo de materiales, equipos de carga y equipos de proceso como bombas de agua de gran tamaño, entre otros.

La empresa, fundada en 1994, se especializa en muchos tipos de lotes, desde una sola pieza hasta pedidos de 500, y principalmente en grados de tipos de acero como 4140, 4150 y 8620. La planta también trabaja con forjados y hierro dúctil, latón, aluminio y bronce; según lo requieran sus clientes. Sus productos a menudo son utilizados como cajas de engranes y transmisiones por fabricantes de equipo o proveedores de componentes de primer nivel.

Durante la compra de la nueva máquina rectificadora, el fabricante de engranes recibió el servicio del vicepresidente de Reishauer, Dennis Richmond, quien lidera las ventas y servicios en América del Norte en la localidad de Elgin, Illinois para el fabricante de máquinas suizas (que fue fundada en 1788). Richmond habla de la relación con Custom Gear y también con Siemens: “Nuestras rectificadoras anteriores en Custom solo les permitían operaciones con diámetros de 13 pulgadas y estaban buscando una con mayor capacidad para trabajar con diámetros de hasta 16 pulgadas, y también querían otras características que nosotros les podíamos ofrecer.

Trabajamos con los sistemas de control numérico (CNC) de Siemens en nuestros equipos debido a varias razones, especialmente porque su arquitectura permite que nuestros ingenieros personalicen las aplicaciones de los equipos”. Esto facilita agregar programas para partes nuevas y ayuda a que los operadores naveguen de manera muy sencilla en los programas para establecer las configuraciones. Cuando se colocan todos los datos en la pantalla, por ejemplo, se le pide al operador que introduzca los datos para la siguiente pantalla y así sucesivamente, hasta que el programa queda completado.

---

Lea también: Todo lo que debe saber sobre el control numérico por computadora o CNC

---

Rose coincide con lo dicho por Richmond y comenta que cada uno de los operadores es responsable de la configuración, de la operación y el mantenimiento de sus máquinas. “Ellos se sienten orgullosos de asegurar que su trabajo se hace de la manera correcta y de que la máquina siempre se encuentre en perfectas condiciones”. Uno de los operadores, que en la actualidad trabaja con una de las Reishauer RZ400, Daniel Warren, compartió que nunca había corrido antes una máquina con un sistema CNC Sinumerik, de Siemens, y “tuve un muy buen entrenamiento por parte del proveedor y pude aprender muy rápido. Estuvimos haciendo partes durante algunos días posteriores a la instalación y me sentí bastante cómodo con la sencillez de la operación del CNC en menos de un mes”. Al describir la secuencia de las ruedas de rectificado, también indicó cómo el sistema de control se ajustó de manera automática a las instrucciones para compensar la reducción del diámetro de la rueda después del esmerilado, llevando la rueda al punto exacto de contacto con las piezas subsecuentes todo el tiempo.

Datos tales como la configuración del engrane, el diseño de herramentales y la colocación de las herramientas se capturan en las pantallas, incluyendo el ataque, el ángulo de presión y los valles de los dientes, por mencionar algunos. Una vez que el programa de cada parte está completado, el operador de Custom Gear puede empezar a trabajar mediante la interfase hombre máquina (MMI) diseñado especialmente para la máquina de Reishauer, la cual también funciona de la misma manera. Más allá de eso, es posible personalizar sus propias pantallas HMI para aspectos especiales en el CNC de Siemens para la adquisición de datos, ayuda para entrenamiento e incluso operaciones de protocolo SPC. El dispositivo permite que los clientes tengan una apariencia en las pantallas en todas las máquinas que se desee dentro de la planta. Esto es especialmente útil en la configuración de celdas de trabajo donde un solo operador está a cargo de varias máquinas.

La empresa Reishauer también utiliza otros complementos de los paquetes de productos y servicios de Siemens para agregar funcionalidad a sus equipos. Esto incluye paquetes de motores y accionamientos para la construcción de estructuras de control en sus máquinas. Según lo expresó Richmond, este les permite llevar a cabo una integración transparente entre todos los accionamientos y la unidad de control numérico. Lo anterior también facilita tareas de integración de dispositivos auxiliares para la máquina, como los transportadores de viruta, sistemas de filtración, estaciones de ruedas de esmeril y especialmente, el manejo de materiales críticos y dispositivos de carga de partes, los cuales por lo regular son construidos con sus máquinas para la configuración de celdas de producción del cliente. Para ello, Siemens utiliza el protocolo de red Profibus, el cual le permite a Reishauer enlazar varios dispositivos de control y otras herramientas de la máquina, con lo que se reduce de manera importante la integración del campo de trabajo y el tiempo de cableado durante las instalaciones. Reishauer emplea Profibus para enlazar los componentes Sinumerik 840D CNC a los VFD, otros accionamientos, cajas de engranes electrónicas y sistemas de balanceo para las ruedas de rectificado en sus máquinas.

Mike Rasmann, vicepresidente de operaciones en Custom Gear, concluye que “nuestra inversión en las nuevas rectificadoras ha expandido nuestra capacidad y nos ha permitido producir más partes para más clientes actuales e incluso nos ha abierto algunas nuevas puertas de negocio. Con el beneficio adicional del incremento en la seguridad en la máquina, logramos una relación ganar-ganar para nosotros en todo sentido”, Rose está completamente de acuerdo con lo anterior y añade que “es una muy buena máquina. Cuando tenemos cualquier necesidad de apoyo con ella, incluyendo partes y especialmente ingeniería de aplicaciones, sabemos que la respuesta está a la distancia de una llamada telefónica. Reishauer ha estado siempre disponible para nosotros en casi todas las ocasiones. Esta es una razón poderosa por la que hemos hecho negocio con ellos durante 15 años, y continuaremos haciéndolo en el futuro”.

Custom Gear también opera una planta de maquinado con centros de maquinado vertical de cuatro ejes, centros de maquinado horizontal, equipos de brochado y de corte por sierra, además de un departamento completo de torneado con la capacidad de producir piezas de trabajo de 29 pulgadas de diámetro y 72 pulgadas de largo.

La calidad ofrecida por esta empresa de Illinois destaca por la inspección de engranes con equipos de inspección CNC y capacidades CMM. Rose advierte con mucho orgullo que muchos de los operadores en Custom Gear tienen más de 20 años en el negocio, la mayoría de estos en su empresa. “Somos una verdadera familia y es algo a lo que no se le puede poner un precio en cuanto al valor que esto trae a la compañía y, por lo tanto, de manera extensiva, a nuestros clientes”.

Protección para el operador y la máquina

Otra de las características de las máquinas herramienta es el sistema de supresión de fuego que es proporcionado por Siemens Building Technologies, una división hermana de Siemens Motion Control, que provee los sistemas CNC y los motores y accionadores para las rectificadoras de Reishauer. Se trata del sistema Sinorix que ya viene integrado en los equipos RZ400 instalados en Custom Gear. Este sistema es un supresor de fuego limpio y de acción rápida que extingue el fuego provocado por el aceite o el refrigerante de la máquina en segundos sin que el operador, el ambiente, la máquina o sus componentes sufran algún daño.

En la mayoría de los casos, según datos del fabricante, una vez que se activa este sistema de protección, la máquina puede operar nuevamente antes de 24 horas. Este hecho contrasta con los escenarios típicos de incendio en máquinas en los que sus componentes críticos por lo regular sufren daños que no se pueden reparar y es necesario sustituirlos por completo, lo que se traduce en un tiempo de paro muy prolongado y por ende una disminución significativa en la producción. Más aún, muchos de los sistemas de supresión de fuego empleados en la actualidad en las máquinas herramienta funcionan con agentes que extinguen el fuego pero contaminan los fluidos empleados en el proceso y representan un riesgo potencial para todo operador que se encuentre cerca del área de trabajo. Tim Rose, explica que “aunque por fortuna todavía no hemos tenido que echar mano del sistema, sabemos que los fuegos ocurren en las máquinas herramienta; lamentablemente esto es un hecho. Cuando observamos la efectividad del sistema, tal como nos lo demostraron en un video, supimos de inmediato que lo queríamos en nuestra planta”.