Fabricante automotriz optimiza celdas de manufactura esbelta

Buscar un proveedor de herramientas de predilección para obtener ayuda con un problema de mecanizado no es nada nuevo para la mayoría de talleres.

El vendedor viene al sitio, observa los problemas en la operación y hace una recomendación basada en sus opciones de herramientas disponibles. El resultado suele ser “Aquí, intente esto”, y la herramienta de corte, el inserto o el portaherramientas sugeridos se insertan en la ecuación de mecanizado.

Es de esperar que el proveedor de herramientas tenga tiempo acompañar el proceso tanto como sea necesario, trabajando con el operario del taller o el ingeniero de fabricación hasta que la solución propuesta se haya puesto a prueba y se hayan documentado los resultados. Este enfoque puede producir beneficios sustanciales.

Sin embargo, según Sandvik Coromant, existen oportunidades de mejora potenciales aún mayores que la de un solo proceso de mecanizado.

¿Qué pasaría si el breve ejercicio de resolución de problemas que se describe anteriormente se pudiera extender a un evento de mejora continua de varios días, de creación de equipos? ¿Qué pasaría si el conocimiento y la experiencia del representante, respaldados por los recursos técnicos de la empresa de herramientas, se pudieran aplicar a un "chequeo" de planta de fabricación que abarque todo?

Ojos frescos en las prácticas de manufactura esbelta

Esto es lo que sucedió en las instalaciones de Volvo Powertrain North America en Hagerstown, Maryland. En 2017, un equipo de más de 50 representantes de Volvo y Sandvik Coromant se unieron para un programa de mejora de la productividad (PIP) de una semana de duración, destinado a mejorar los procesos de mecanizado en un par de nuevas células de producción.

 El equipo tenía solo unos meses, pero nuestros operarios estaban muy familiarizados con su funcionamiento. El principal desafío en ese momento era que nuestro proveedor de fundición había sido adquirido recientemente por otra compañía, y cambiaron a un proceso de fabricación de espuma perdida", explica Johan Alexandersson, director de mecanizado de Volvo.

“El material cumplía con nuestras especificaciones, pero era más duro, más poroso y los moldes en sí mismos eran un poco más variables desde la perspectiva de tolerancias. Desde entonces, hemos visto un aumento en el desgaste de las herramientas, lo que, a su vez, llevó nuestro rendimiento y los costos de herramientas a niveles inaceptables".

El PIP de Volvo se centró en dos áreas de proyecto diferentes en el área de mecanizado de ejes. La primera fue una celda de mecanizado con tres centros de mecanizado horizontales Heller H 5000 de cuatro ejes que utilizan husillos HSK 100, áreas de trabajo de 800 x 800 x 800 mm y tiempos de viruta a viruta de 4 segundos. La segunda celda estaba compuesta por dos tornos verticales de doble husillo Okuma 2SP-V60, cada uno con husillos de 2.500 rpm y capacidad robótica de manejo de piezas.

Según el Sr. Alexandersson, los objetivos del PIP eran aumentar la efectividad del equipo, reducir la chatarra y mejorar la vida útil de la herramienta, pero admite cierto escepticismo inicial. "Para ser honesto, pensé que terminaría siendo un gran lanzamiento de ventas, así que nos sorprendió gratamente al ver la profundidad de los análisis y recomendaciones de Sandvik Coromant", dice. "Ellos miraron todo".

El ingeniero de ventas de Sandvik Coromant, Curtis Scott, señala que, a diferencia de un PIP típico, en el que un representante de Sandvik va al sitio por uno o dos días para trabajar con clientes de todos los tamaños para mejorar un problema específico, esta utilizó metodologías lean para analizar múltiples áreas de la planta de producción. “Era como un PIP con esteroides”, dice.

“Aparte del proceso de mecanizado, observamos el flujo de materiales, las preocupaciones de seguridad, cómo estaban organizadas las máquinas y el equipo de soporte, los pasos que los operarios realizaban durante su trabajo diario... Fue un poco de todo”.

Puede que no sea necesario decir que Volvo no es un recién llegado a la manufactura esbelta. No fue la falta de conocimiento en manufacura esbelta lo que unió a las dos compañías, sino el deseo de un incorporar par de ojos frescos.

Aumento del rendimiento en la celda de mecanizado horizontal

Junto con los empleados designados de Volvo, los ingenieros de Sandvik Coromant se dividieron en dos equipos. Los asignados a la celda de mecanizado horizontal encontraron que las herramientas y los accesorios de la máquina estaban a la altura de la tarea de mecanizar las carcasas de acero 4140 asignadas a ellos, pero recomendaron reemplazar una cantidad de fresas.

Por ejemplo, el diseño simétrico de una herramienta para corte de ranuras de pedido especial estaba causando la desviación y la necesidad de un mayor mantenimiento del eje de la máquina. Al cambiar a una herramienta de ranurado estándar CoroMill 331, se mejoraron la seguridad del proceso y la calidad de la pieza, mientras que las cargas de la máquina se aligeraron, lo que redujo los problemas de mantenimiento.

Otra herramienta de forma especial, una herramienta de 12 insertos con un plazo de entrega de 9 a 12 semanas se reemplazó con una fresa hueca de 90 grados CoroMill 390 y una herramienta biseladora CoroMill 495, a través del cual los tiempos de ciclo se redujeron de 2,87 minutos a solo 1,75 minutos.

Se obtuvieron resultados similares con una fresa de superficies CoroMill 745 de 4 pulgadas de diámetro, que redujo el tiempo a solo 1,34 minutos, redujo la cantidad de insertos de 13 a 11 y, dado que la cantidad de filos de corte pasó de cuatro por inserto a 14, el costo de herramental por pieza fue sustancialmente reducido. A través de estos cambios de herramientas, la producción de las celdas se incrementó en más del doble.

Estabilización de la celda torneado

En la celda de torneado Okuma, las imperfecciones de fundición hacían que el proceso de mecanizado de los piñones traseros fuera impredecible. Los operarios tenían que cambiar las herramientas con frecuencia, lo que provocaba tiempos de inactividad inaceptables.

Las operaciones en el torno de doble husillo también eran desequilibradas, por lo que la Op. 10 era un cuello de botella mientras que la Op. 20 permanacía inactiva. Finalmente, el intercambio de herramienta era un asesino de tiempo, que requería más de 6 horas. El equipo se fijó el objetivo interno de reducir el tiempo del ciclo, mejorar la vida útil de la herramienta y obtener un proceso más estable.

Comenzaron implementando una herramienta de torneado totalmente direccional CoroTurn Prime, así como varias otras herramientas multifuncionales de ranurado y taladrado para tornear el piñón trasero. No se requirió una reprogramación prolongada, pero debido a que Prime pudo combinar el desbaste y el acabado en una sola herramienta y también cortar con mayor eficacia que la solución antigua, este cambio redujo el tiempo de ciclo a menos de la mitad.

Arrastrar dos de las operaciones de torneado y pasar a un taladro Coromant de orden especial con capacidades de biselado inverso redujo el tiempo del ciclo en otros 1,5 minutos, haciendo que todo el proceso de torneado fuera más predecible.

Mejoramiento continuo

Esas mejoras fueron significativas en sí mismas, pero los dos equipos continuaron para hacer otras sugerencias de mejora:

• El mapeo del flujo de valor en la celda Heller determinó que un simple cambio en la forma en que se cargaba la materia prima en el conjunto de paletas aumentaría la producción. Irónicamente, el cambio requería que todas las demás ubicaciones de los accesorios se dejaran vacías, lo que en última instancia facilitaba el manejo del material.
• Al implementar un dispositivo de inspección, se podrían evitar retrasos en la producción debido a piezas cargadas incorrectamente y reducir la frustración del operario.
• La expansión del área de descarga y el aumento del número de carros de manejo de materiales facilitarían la satisfacción de la demanda diaria. Esto también ayudaría a eliminar los problemas con el hecho de que el espacio abierto del taller se convierta en un lugar de almacenamiento para elementos aleatorios.
• Al escalonar las pausas para el almuerzo y aumentar la visibilidad del tiempo de inactividad de la máquina con un sistema Andon, la eficacia general del equipo de la máquina podría mejorarse aún más.
• La instalación de herramientas modulares de cambio rápido prometió no solo mejorar los tiempos de montaje, sino también hacer que los cambios de herramientas en el proceso fueran más rápidos y fáciles para el operario.

Un año después, el Sr. Alexandersson informa que él y su equipo han implementado muchas de las recomendaciones de Sandvik Coromant.

“La mejora más grande probablemente vino de la celda de Okuma, donde hemos reducido el cambio a aproximadamente 2 horas. Tomamos el balón y seguimos corriendo con él, y ahora tenemos un programa completo de intercambio de troqueles de un minuto (SMED) implementado en varias de las áreas de producción”.

Uno de ellos fue el departamento de mecanizado de árboles de levas: “Grabamos a los operarios, dividimos todo el proceso de fabricación en segmentos más pequeños y diseñamos un sistema para un cambio más rápido basado en lo que aprendimos. El uso de herramientas de corte modulares de cambio rápido ha sido otro gran viaje, y también ha ayudado a reducir el tiempo de montaje, muchas veces de 6 horas a solo 1 o 2. En general, muchas cosas buenas han salido de esto, tanto que estamos hablando de probarlo en algunas de nuestras otras plantas”.