Detección de viruta en un husillo de fresado

Casi por definición, una máquina para fresado de alta productividad genera gran cantidad de viruta. Además, las altas velocidades y tasas de alimentación actuales pueden hacer volar las virutas –no solo en sentido figurativo–. Como resultado de esto, desafortunadamente, la viruta puede terminar en cualquier lugar que no debería.

Esto puede ser un problema bastante molesto durante un cambio automático de herramientas, cuando las virutas se enredan en las superficies del portaherramientas pueden quedar atrapadas entre el portaherramientas y las superficies del husillo. La presencia indeseada de virutas en estas áreas, incluso pequeñas, puede dañar el portaherramientas y/o el husillo, así como causar que la herramienta salga de posición, haciendo que la pieza se corte de forma inadecuada.

El sistema de detección automática de viruta presentado por Grob para estos centros de mecanizado está diseñado para prevenir estos problemas y proteger el portaherramientas, el husillo y la pieza de trabajo. El sistema usa un collar de dos piezas integrado con la parte frontal del husillo. Los sensores en el collar detectan errores en la sujeción de la herramienta e indican al control de la máquina que genere una alerta de falla de cambio de herramienta.

El sistema verifica los errores mientras el husillo está parado luego de que el portaherramientas se fija luego de un cambio automático de herramienta. Gracias a que la detección ocurre mientras los ejes de la máquina se mueven a su posición, antes de que el husillo se reactive, las lecturas normales no tienen efecto en el tiempo de ciclo. La detección de cambio de una herramienta que ha fallado, activa la respuesta de seguridad normal.

Como proveedor principal de sistemas de mecanizado para la industria automotriz, Grob era particularmente sensible a los problemas que podían originarse como producto de la interferencia de la viruta durante los cambios de herramienta en estos sistemas. No obstante, el valor de la detección automática de viruta para usuarios de esta línea de centros de mecanizado universales independientes era también evidente. Ahora, el fabricante ofrece este sistema para centros de mecanizado tanto en línea como independientes.

Diseñado para interfaces de portaherramientas a husillo de conicidad corta (HSK A63) en centros de mecanizado Grob, el sistema consta de un ensamble de rotor y estator que se monta en el frente del husillo.  En este sistema, la punta del husillo de la máquina actúa como el rotor, usando galgas de deformación embebidas para medir la fuerza de apriete en múltiples puntos. A medida que el husillo gira, se usa inducción inalámbrica para alimentación eléctrica y envío de señales. De esa manera, el estator es un anillo fijo montado concéntricamente con el rotor, como parte del ensamble de la carcasa del husillo.

El anillo estator se cablea al control de la máquina para proporcionar la corriente inductiva que alimenta los sensores del rotor mientras que a la vez provee energía a la transmisión inalámbrica de señales desde los sensores individuales. A medida que estas señales son recibidas por el anillo estator se transmiten de forma cableada al control de la máquina para procesamiento de datos.

Analizar la distribución de esfuerzos identifica y mide la deformación asimétrica causada por la presencia de viruta entre el flanche de la herramienta o entre el cono de la herramienta y el cono del husillo.

La deformación medida, si existe, se compara automáticamente con un límite prefijado. Si el límite es excedido, el control de la máquina activa una respuesta de cambio de la herramienta que ha fallado, deteniendo así la máquina. Virutas tan pequeñas, como de 10 micras, pueden crear una deformación detectable por el sistema. De acuerdo con los desarrolladores, esta es una mejora significativa de la precisión, ya que al detectar las virutas así de pequeñas puede prevenir un cambio en la concentricidad de la herramienta, tan pequeña como 0.01 mm, a un punto ubicado a 150 mm de la cara de contacto sobre un portaherramientas HSK A63.

El monitoreo automático del apriete de la herramienta para detectar la interferencia de viruta entre el portaherramientas y el husillo tiene múltiples beneficios. Esto incrementa la estabilidad del proceso; protege las herramientas de corte y la máquina; ayuda a optimizar el proceso de mecanizado; hace más confiables los cambios automáticos de herramienta, y previene las discrepancias de alineamiento que pueden producir errores de mecanizado o piezas defectuosas.

Gracias a que el sistema de detección automática de viruta está integrado dentro de la unidad de husillo, éste debe solicitarse como una opción en máquinas nuevas de fábrica. No es posible realizar la actualización en campo.