• 15 de febrero de 2023

Avances importantes en el escariado externo de piezas de torneado

La fabricación en serie de piezas de torneado precisas en tornos automáticos de husillos múltiples está sujeta a sus propias reglas. Sólo con la más alta calidad de los componentes se garantiza el acceso al mercado. Se trata de un mercado muy disputado, donde se debe aprovechar cada pequeña oportunidad para la reducción de costos. Por lo tanto, el uso óptimo de la máquina requiere la utilización de las herramientas óptimas. El ejemplo que se muestra a continuación ilustra la importancia de la asistencia de un fabricante de herramientas innovador.

Caras felices, de izquierda a derecha: Emil Hugentobler (instalador de máquinas, W. E. Schultz), Andreas Mollet (gerente regional de ventas Suiza, MAPAL), Patrick di Cataldo (consultor técnico, MAPAL) y Alexander Jaksch (jefe adjunto de taller de torneado, W. E. Schultz). © MAPAL

"Somos parte de MSMgroup, un grupo de empresas especializadas en actores magnéticos y sensores. Somos una empresa familiar, gestionada actualmente por su cuarta generación y con alrededor de 2.700 empleados en todo el mundo", dice Alexander Hildt, Jefe de Fabricación de W. E. Schultz GmbH en Oberrindal (Suiza). La empresa, ubicada en un idílico entorno rural, está especializada en la producción de piezas de torneado en grandes cantidades. Los componentes producidos están destinados a conjuntos electromagnéticos, como imanes de solenoide y conmutación, válvulas magnéticas o sensores y actuadores en una amplia gama de diferentes campos de aplicación. La compañía destaca con orgullo los componentes fabricados para controlar un mini helicóptero en una misión de la NASA a Marte.

Sin embargo, su trabajo diario implica la producción en serie de piezas ultra precisas mediante torneado. Estas piezas sirven como material de partida para producir ensamblajes en las plantas que tiene el grupo en todo el mundo. Los usuarios finales provienen de la industria de automoción, aeroespacial, máquina e ingeniería de sistemas.

Los tornos automatizados de husillo múltiple se colocan uno al lado del otro en la sala de máquinas.  ©Klaus Vollrath

Producción en serie al más alto nivel de calidad

"Como un verdadero productor en serie de piezas simples, tenemos que ser capaces de competir desde Suiza, en términos de precio y calidad, con los competidores de Asia", dice Alexander Jaksch, Jefe Adjunto del Taller de Torneado. En consecuencia, la empresa debe aprovechar cada pequeña oportunidad para mejorar la productividad, la calidad de las piezas o la eficiencia económica. Un elemento clave en esto es el apoyo de socios externos, como proveedores de herramientas. "En última instancia, las herramientas para una máquina son tan importantes como los neumáticos de un automóvil", dice Jaksch. Un factor decisivo en el rendimiento de la máquina herramienta es también lo que sucede en el área de contacto entre el filo de corte y la pieza. Es por eso, que W. E. Schultz utiliza solo herramientas que han sido cuidadosamente optimizadas para esa tarea de mecanizado. El potencial que se puede aprovechar aquí se ha demostrado a los responsables de la toma de decisiones en W. E. Schultz mediante una herramienta de desarrollo personal, optimizada posteriormente por MAPAL.

Una pieza de torneado que no es tan simple como parece

Una selección de piezas de torneado producidas en la planta Oberrindal de W. E. Schultz.  ©Klaus Vollrath

Este proyecto trataba de una pieza que parecía bastante simple, un manguito torneado desde sólido con un diámetro de casi 15 mm y una longitud de 10 mm", dice Emil Hugentobler, instalador de máquinas en la planta de Oberrindal. La pieza se fabrica en cantidades de alrededor de un millón por año y se utiliza en el mecanismo de ajuste de un sistema moderno de amortiguación de automóviles. Se fabricó económicamente utilizando un torno automático de husillo múltiple ligeramente antiguo. Sin embargo, hay dos puntos de fricción cruciales: por un lado, con respecto a la tolerancia de diámetro estrecho de 14,7 mm + 12 / -2 μm y, por otro lado, la rugosidad superficial excepcionalmente baja de solo Rz = 6 μm. Ambas especificaciones ya no son posibles con el torno  automático que utilizamos ya que tiene más de 30 años de antigüedad. Por lo general, el mecanizado fino de este tipo de piezas se realiza mediante el rectificado.

Comparación de la superficie típica de una pieza de torneado (izquierda) con un manguito acabado con escariado externo.  ©Klaus Vollrath

Escariado externo como alternativa

"En esta situación, conocimos los escariadores externos de MAPAL, en particular una herramienta personalizada para el escariado externo", recuerda Alexander Hildt. El escariador externo está equipado con tres patines guía y una placa intercambiable ajustable. La ventaja clave de esta solución es que las dimensiones exteriores de la pieza de trabajo están representadas por las dimensiones internas de la herramienta. Por otro lado, los factores de influencia relacionados con la máquina, como el aumento del juego en la cinemática de la máquina o el rodamiento del husillo o del mandrino de sujeción, son prácticamente irrelevantes. La herramienta permitió garantizar de forma fiable las propiedades requeridas y cumplir satisfactoriamente la tarea de producción.

La herramienta convencional para escariado externo con tres patines guía y una placa intercambiable con un filo de corte.  ©Klaus Vollrath

Para el pequeño tema del ajuste...

"Sin embargo, casi no hay nada bueno en el mundo que resulte ser completamente perfecto en una inspección más cercana", dice Alexander Jaksch. La nueva herramienta funcionó increíblemente bien. Sin embargo, debido a su diseño, hubo ciertos desafíos al colocar la placa intercambiable después de un cambio y al restablecer la dimensión deseada cuando ésta se alejaba del rango de tolerancia.

El empleado responsable ajustó la placa intercambiable en la herramienta y lo ajustó allí. También se tuvo que insertar un sensor de medición dentro de la herramienta y "restablecer a cero" los patines de guía. Después, se colocó la sonda hacia el filo de corte para establecer la altura deseada de los patines en el interior, así como la conicidad posterior sobre el filo de la placa intercambiable; ambos con una precisión en el rango de μm. Esto resultó difícil por la escasa visibilidad existente dentro del minúsculo espacio del interior de la herramienta. En consecuencia, hacer que la configuración de herramientas sea más fácil de manejar estaba justo en la primera posición de las listas de deseos de los empleados.

... Se encontró una solución elegante

La nueva herramienta para escariado externo con EasyAdjust-System tiene un cartucho con la placa TEC preestablecido con cuatro filos de corte.  ©Klaus Vollrath

"A principios de 2019, nuestro consultor técnico de MAPAL se presentó con un nuevo desarrollo", recuerda Emil Hugentobler. La nueva herramienta de escariado externo estaba equipada con el sistema EasyAdjust. En esta solución para el mecanizado externo de diámetros pequeños, la placa intercambiable se fija externamente en un cartucho y de la manera más simple posible se ajusta con un medidor de esfera. En el sistema EasyAdjust, la superficie de contacto en el cartucho reproduce directamente el destalonado posterior en el filo de corte, de modo que solo el diámetro debe ajustarse manualmente. Por lo tanto, la configuración es tan fácil y segura que cualquier empleado puede realizarla manualmente en solo unas pocas acciones. Después, todo lo que necesitan hacer es insertar y sujetar el cartucho en la herramienta, y listo.

El fondo plano del cartucho es la superficie de referencia para un ajuste rápido y sencillo de la posición de la placa. La dimensión de configuración también se puede encontrar allí.  ©Klaus Vollrath

La nueva solución también es particularmente económica para W. E. Schultz, como destaca Patrick Di Cataldo, Consultor Técnico de MAPAL. En lugar de las placas WP utilizadas anteriormente con 1 filo de corte útil, ahora se utilizan placas intercambiables TEC que son significativamente más baratas y con cuatro filos de corte. Gracias al mayor número de filos de corte, la placa TEC alcanza cuatro veces la vida útil de la herramienta. "Esta solución redujo nuestros costos alrededor del 25% y los costos de regulación/reglaje a tan solo alrededor del 10% de los valores anteriores", dice Alexander Jaksch con visible satisfacción.