Centrados en el fresado

En este el año de nuestro 35 Aniversario hemos recuperado la sección “Palabra de Expertos”. En este número se debate sobre el fresado y nuestro panel de expertos aporta sus conocimientos y experiencias sobre las siguientes cuestiones: Recomendaciones a la hora de comprar una fresadora: puntos críticos de valoración en la oferta (tipo de mesa, orientación, columnas, motores, número de ejes…); parámetros a tener en cuenta antes de empezar a tirar piezas; establecimiento de la estrategia de mecanizado (herramientas lubricación, refrigeración, amarres y sistemas de sujeción, sistema de captura de datos…); relevancia de los amarres y utillajes; principales tendencias actualmente en el mercado o a futuro cercano (arquitecturas, controles, software, alta velocidad, elementos de fijación, precisión…); principales problemas que pueden presentar este tipo de máquinas y recomendaciones para su resolución (consumo energético, ergonomía de las máquinas, seguridad, mantenimiento…); máquinas multitask y posibles procesos sustitutivos ; alta velocidad versus alta productividad; mercados de futuro para esta tecnología. A continuación también encontraréis las preguntas recibidas en el Consultorio y las respuestas a las mismas.

Antes de la compra

Dentro de las recomendaciones de compra que se le puedan dar a un mecanizador a estas alturas, es necesario reseñar que no existen grandes novedades ni consejos “mágicos”. Las recomendaciones más básicas podrían ser las de siempre:

• En primer lugar intentar hacer un esfuerzo de visión a muy largo plazo (cinco años o más). La vida útil de una fresadora debe ser superior a cinco años en cualquier caso, aunque en la práctica se puede cuadriplicar o quintuplicar este valor si se realiza una selección correcta. Para ello, no solo es importante conocer a la perfección el tipo de piezas que trabaja en la actualidad, sino que también es importante prever hacia donde se va a mover el mercado cercano a su sector y no perder oportunidades por carencias de prestaciones o tamaño máximo de pieza.
• Una vez definidos los tipos de piezas y operaciones, habría que hacer un esfuerzo en la definición de las condiciones de trabajo para estas operaciones. El número de ejes, la velocidad de interpolación, el cabezal, rigidez de la máquina e incluso el tamaño del carrusel del cargador de herramientas dependen del tipo de operaciones que se vayan a realizar. Cuando hablamos de definir las condiciones de trabajo no se trata únicamente de una definición de rangos de velocidades de avance, revoluciones, potencia, etc. sino también de otros condicionantes como: ¿Va a trabajar la máquina desatendida?, ¿Necesitamos alimentar automáticamente los tochos, herramientas, programas de CNC?, ¿Introduce la nueva máquina algún cambio en el proceso o en la estructura de mi empresa?
• Otro aspecto importante es tener en cuenta la realidad actual del taller y tratar de adaptar la nueva máquina al resto de máquinas de las que se disponen. Por ejemplo, en algunos talleres hay tantos controles numéricos diferentes como máquinas. Y sucede lo mismo con los conos portaherramientas, pinzas, utillajes, etc. En la medida de lo posible, se debería mantener una uniformidad en el empleo de accesorios y sistemas de sujeción de herramienta para ahorrar costes y reducir al máximo los tiempos de puesta a punto y formación de operarios.
• Por último, es importante tener siempre en mente que las prestaciones superfluas e innecesarias suponen un coste que no se va a recuperar. En muchas ocasiones se demandan niveles de precisión que no hacen falta, máquinas de 5 ejes que a lo largo de su vida solo interpolan 3 ejes simultáneos, mesas el doble de grandes de las piezas que se mecanizan… Por un lado, se tiende a sobredimensionar las prestaciones y capacidades de una máquina para poder abarcar más pedidos y piezas, pero es importante mantener este aumento de capacidad dentro de unos límites.

En mi opinión, se trata de la tarea más difícil, ya que una vez realizada esta definición, la oferta actual de máquinas es muy amplia, y es relativamente probable encontrar una solución óptima al problema.

En cuanto a la selección del cabezal hay tres factores que pueden influir en la decisión:

1. Dimensionamientodel cabezal: velocidad máxima, potencia y par. Para definir correctamente estos valores se deben definir las operaciones y parámetros de mecanizado correctamente, previendo que el rendimiento de las herramientas de corte se incremente a lo largo de los años de vida de la fresadora.
2. Tipode cabezal: En la actualidad, las fresadoras pueden incorporar electromandrinos, motores acoplados directamente al cabezal o motores que transmiten por correas el par y la potencia al husillo. Los electromandrinos presentan la mayor velocidad máxima, mientras que los sistemas de transmisión por correas presentan la mayor versatilidad en cuanto a par y potencia, así como mayor facilidad de mantenimiento. Los sistemas de transmisión directa han incrementado año a año la velocidad máxima y alcanzan hasta 15.000 rpm de manera fiable, por lo que se plantea como una alternativa a los electromandrinos en aplicaciones de semi-alta velocidad.
3. Precio: En orden decreciente, la solución más cara suele ser el electromandrino, luego el acoplamiento directo y, por último, el acoplamiento por correas. En este apartado no solo se debe considerar el coste inicial, sino también el del mantenimiento del cabezal. Mientras que en un sistema de motor+husillo, se puede reparar o sustituir un componente, el electromandrino es una pieza integrada que implica costosas y largas reparaciones.

Por último, existe una gran variedad de accesorios o sistemas como la lubricación interna a través del husillo, sistemas de aspiración para mecanizado de grafito o composites, etc. que pueden ser muy costosos si se incorporan después de comprar la máquina, por lo que interesaría incluirlos desde el inicio si hicieran falta.

Reflexiones antes de empezar a tirar piezas

Antes de lanzar un trabajo a máquina es necesario preparar todos los programas, herramientas y recursos para que la máquina permanezca el mínimo tiempo de parada posible.

Dependiendo del tipo de producción a realizar, unitaria o seriada, esta preparación previa debe orientarse de diferente manera.

Si el usuario dedica su actividad a realizar trabajos unitarios, debe de tener un amplio stock de herramientas genéricas. En este caso, es necesario definir el proceso de fabricación, reunir las herramientas disponibles y adquirir aquellas que no existan en su empresa. Se deben definir las puestas, método de amarre y medios necesarios para ello. Los programas de mecanizado, si son realizados previamente se reducirá también el tiempo en máquina requerido para ello. Para realizar los programas de mecanizado se tendrá que tener en cuenta el material a mecanizar, la máquina en la que se realizará y sus cualidades técnicas. Estos puntos definirán las estrategias de mecanizado a seguir.

En el caso de que el trabajo a realizar sea muy repetitivo, es necesario definir primero el proceso de fabricación y los tiempos estimados para ello. Una vez definido este punto, es conveniente hacer un análisis de las operaciones a realizar y detectar aquellas que más se emplean en el proceso. Este dato será muy importante, ya que permitirá definir operaciones y herramientas críticas. Con ello, será posible invertir en herramientas especiales o más costosas en operaciones que lo merezcan y que proporcionen mayor rendimiento a todo el proceso. Hay que tener en cuenta que el coste en herramientas en un proceso de mecanizado ronda el 9% del coste de total y que el punto que realmente penaliza el coste es la tasa horaria de máquina. A menor uso de máquina, menor coste de proceso. Tampoco es recomendable hacer uso indiscriminado de herramientas especiales para la reducción de tiempos de mecanizado, ya que ello supone la pérdida de robustez del proceso. La reposición de herramientas especiales requiere de mucho tiempo, puede precisar equipamiento y personal muy especializado, lo que genera dependencia (de personas o medios). Hay que buscar un equilibrio entre el uso de herramientas especiales y convencionales.

Una vez definidas el proceso y herramientas, será necesario la preparación de utillajes y programas de mecanizado para reducir los tiempos de puesta a punto del trabajo a realizar.

En ambos casos es muy interesante disponer de herramientas de simulación del proceso de mecanizado. Este tipo de software fiabiliza el proceso, las herramientas y periféricos definidos ya que realiza una simulación virtual de todo el programa de mecanizado. Ello permite detectar errores de programación, colisiones entre herramienta y utillajes, entre máquina y utillaje, optimización de longitudes por defecto y exceso de herramienta, sobrepasamiento en el mecanizado o material por arrancar. En definitiva, ofrecen la seguridad de que el trabajo que se ha lanzado a una máquina (herramientas, utillajes y programas) no tendrá problemas en su ejecución y las piezas mecanizadas serán correctas. La puesta a punto de la aplicación también se realizará mucho más rápido, ya que se define todo el material a emplear de antemano con garantías de estar exenta de incidencias.