Fresadora de puente de tres ejes abre nuevas perspectivas

Dos años después de que Barbco comprara una fresadora de cinco ejes para mecanizar sus piezas monolíticas a partir de un solo bloque, su taller de mecanizado ha cambiado de rumbo.

La empresa, fundada en 1989 y ubicada en Canton (Ohio), es muy conocida en el sector de la construcción subterránea como fabricante de equipos de mandrinado sin zanja, destinados a perforar la tierra y la roca sin alterar el terreno superior. Estos equipos abarcan cabezales de perforación (que pueden tener diámetros de entre 24 y 72 pulgadas) y otros componentes para máquinas perforadoras subterráneas de gran potencia, así como rieles de vía para estas máquinas.

Ventajas de la fresadora de puente Johnford en mecanizado robusto

Tras experimentar con el fresado de cinco ejes con la esperanza de reducir los tiempos de configuración, la máquina estrella de la empresa es ahora una fresadora Johnford DMC-4100PH de doble columna y tres ejes, un cambio que hizo que muchas de sus construcciones de una sola pieza volvieran a ser soldaduras y que los operarios tuvieran que aprender código G tras toda una vida de utilizar programación conversacional.

A pesar de estos cambios aparentemente contraintuitivos, el gerente de producción de Barbco, Matthew Wolf, y el programador jefe, Andrew Liston, afirman que la producción no solo vuelve a estar en marcha, sino que funciona mejor que nunca. “Hay vida después de cinco ejes”, afirma Wolf con una sonrisa. Al centrarse en la industria a la que sirve y adaptarse a los cambios, la rigidez y la fiabilidad reinan ahora en el taller de Barbco.

Hacia una construcción firme

El principal argumento de venta de esta fresadora de puente era su rigidez y estabilidad. Barbco necesitaba una máquina que pudiera realizar tanto trabajos pesados de desbaste como trabajos con tolerancias finas, de hasta 0.0005 pulgadas en acero A36.

Cuando los agresivos cortes del taller dañaron el cabezal del husillo pivotante de la máquina de cinco ejes, las reparaciones provocaron un retraso que Barbco no podía permitirse repetir. Con esta lección en mente, Liston y Wolf empezaron a sopesar las ventajas y desventajas de reducir los tiempos de configuración que ofrecía el mecanizado de cinco ejes, frente a la estabilidad de una máquina-herramienta más rígida pero menos compleja.

El distribuidor cercano Absolute Machine Tools no tardó en presentarles la fresadora de puente Johnford. Aunque carece de las capacidades posicionales de cinco ejes de la máquina anterior de Barbco, su mesa es más grande y sus recorridos de trabajo más largos, con 161 pulgadas de recorrido en el eje X y 90 pulgadas de recorrido en el eje Y. También puede sujetar piezas más pesadas y la construcción de la máquina es más rígida para sostener la agresiva estrategia de mecanizado del taller.

Adicionalmente, puede alojar piezas más pesadas, y la construcción de la máquina es más rígida para sostener la agresiva estrategia de mecanizado del taller. Las ventajas de la máquina de cinco ejes en cuanto a tiempo de configuración y consolidación operativa fueron muy valoradas, y Wolf afirma que la máquina de cinco ejes sería muy adecuada para el trabajo aeroespacial, pero los puntos fuertes de la fresadora de puente Johnford “encajan mejor en nuestro sector”.

Como ejemplo de no rigidez, dado que Barbco es un fabricante de equipos originales para un sector de gran desgaste y a menudo realiza tareas de mantenimiento sobre el terreno, debe entregar las piezas de reparación en plazos muy ajustados. Sin embargo, con tiempos de configuración de medio día para soldaduras metálicas más grandes utilizadas en brocas y raíles de vía, descargar piezas para cumplir un pedido urgente no es una opción. Es cuando el mayor tamaño de la mesa Johnford resulta útil, ya que Barbco puede configurar las piezas de reparación en un segmento diferente de la mesa y añadir topes G al programa de piezas para garantizar que la máquina solo funciona en esa zona.

Gran soporte

Satisfacer estos pedidos urgentes también requiere un soporte rápido. Cuando Liston y Wolf hablaron con Absolute Machine Tools, el representante del distribuidor prometió un servicio rápido que respondería a cualquier problema en dos días o menos. Hasta ahora, Absolute se ha mantenido fiel a sus estimaciones. Wolf dice, incluso, que Absolute ha gestionado el servicio el mismo día en alguna ocasión, a pesar de tener que conducir 90 minutos desde la sede del distribuidor en Lorain, Ohio, hasta la sede de Barbco en East Canton, Ohio.

El distribuidor también trabajó para adelantarse a cualquier problema mediante la creación de un registro de mantenimiento con fechas de servicio para garantizar que Barbco conoce los intervalos de servicio necesarios para los sistemas individuales de la máquina.

Aunque los planes de servicio son útiles para Barbco, la máquina Johnford no ha necesitado tanto mantenimiento como la máquina más antigua. No se han producido problemas importantes de mantenimiento desde la instalación de la máquina en abril, y el único mantenimiento regular que la empresa ha tenido que realizar hasta ahora son las tareas habituales de mantenimiento asociadas a las máquinas, como el relleno de refrigerante y de aceite lubricante. Incluso los cambios de filtro son sencillos en la máquina, ya que la DMC-4100PH es tan grande que algunos se pueden cambiar mientras la máquina está funcionando en una parte diferente de la mesa.

Aprender código G mejora la productividad en mecanizado

Para el taller no ha sido tan fácil adaptarse al control FANUC del Johnford. Hasta que compró el DMC-4100PH, Barbco gestionaba su taller de mecanizado con máquinas manuales y CNC con controles conversacionales. Pasar a un control más tradicional, sin pantalla táctil y con líneas de código G en lugar de gráficos, supuso un gran reto para el taller. Si bien el taller ya había invertido en Mastercam en 2019 para simplificar la codificación para la máquina de cinco ejes, sus casos de uso eran lo suficientemente raros como para poder confiar en Liston como único experto en el software. En cambio, el equipo estima que el 90 % del trabajo en la Johnford requiere Mastercam, lo que duplica el uso del software por parte del taller.

Los dos operarios de la Johnford han empezado a aprender a utilizar el control de FANUC, pero el aprendizaje del código G después de años de utilizar únicamente código conversacional ha sido lento. La mayor parte de la programación sigue recayendo en Liston, quien puede utilizar muchas de las lecciones que aprendió al programar para la máquina de cinco ejes.

Esto incluye estrategias de mecanizado de alta eficiencia que utilizan toda la longitud de las estrías de las herramientas, lo que, según él, ha dado lugar a una mayor productividad por herramienta y le ha permitido al taller lograr un rendimiento de mecanizado de gama alta con herramientas menos costosas.

El equipo también ha descubierto que modificar los programas desde el control es más difícil que modificarlos desde Mastercam y enviarlos a la máquina. Liston, encargado de la mayoría de estos cambios, accede a Mastercam desde la oficina o desde su casa a través de una VPN y envía el programa a Johnford mediante un servidor de datos conectado a la máquina. Sin embargo, esta dependencia de Mastercam ha obligado al equipo de taller a confiar más en Liston en cuanto a los programas que les envía, y deben comunicarle adecuadamente cualquier problema con el programa de la pieza.

Cuando todo esto se une hace maravillas en el taller de mecanizado. Un ejemplo que menciona Liston son los tubos de raíles para la caja de cambios rotativa Pathfinder de la empresa. Estos tubos pueden tener 164 pulgadas de longitud y deben permanecer rectos.

Por medios manuales, los operarios tendrían que utilizar un indicador y tomar medidas a lo largo de toda la máquina para asegurarse de que el tubo está bien colocado. Los errores requerirían ajustes infinitesimales y otra ronda de mediciones.

Con Mastercam, los operarios solo tienen que sondear cada extremo para encontrar el ángulo de la pieza en comparación con la mesa. A partir de ahí, Mastercam puede sesgar todo un programa de piezas para que coincida con la orientación de la pieza.

Diseñar hasta el límite

La mayor rigidez y los cortes más potentes no han reducido necesariamente los tiempos de ciclo para la empresa, del mismo modo que han hecho los costes de herramientas.

La máquina realiza tanto operaciones de desbaste como operaciones secundarias de tolerancias estrechas, por lo que una pasada inicial de desbaste terminará rápidamente para dar paso a operaciones más pequeñas y finas con tiempos de ciclo más largos. En cambio, la rigidez de la máquina le ha permitido al departamento de ingeniería de Barbco diseñar piezas cada vez más complejas que superan las capacidades de la Johnford.

Entre estas piezas destaca un cabezal de broca plegable para brocas de uso general. A diferencia de las piezas anteriores, diseñadas para ser monolíticas y de una sola pieza, esta broca se diseñó para ensamblarse mediante soldadura. El material de la pieza es acero de 15 centímetros de grosor, con unas dimensiones que no habrían cabido en la carcasa de la máquina de cinco ejes. Este material se mecaniza hasta un grosor de 5.5 pulgadas y se somete a un proceso de perfilado de dos días.

A continuación, el taller de mecanizado fresa los pulidores y los cabezales de corte a partir de un material distinto —posiblemente en otra fresadora, pero Wolf afirma que el proceso es más eficaz en la Johnford— y los suelda al bastidor.

Esta pieza es la respuesta de Barbco a un viejo reto de la industria: cuando un cortador se rompe o se desafila, ¿cómo puede una empresa retirar el cabezal de la broca sin perder el agujero? Liston y Wolf afirman que la demanda de este cabezal de broca ha sido alta, por lo que el taller necesita fabricar las piezas lo antes posible.

El taller tiene previsto, incluso, empezar a crear un inventario de las piezas mecanizadas durante las pausas en los pedidos, con el fin de poder soldar rápidamente las piezas y mantener un plazo de entrega óptimo para atender los pedidos.

Añadir un eje

Otra pieza notable que el taller de mecanizado planea producir en la DMC-4100PH es una mesa rotativa. Si bien la rigidez y fiabilidad del taller de mecanizado de Barbco se han visto muy favorecidas por la fresadora Johnford, la flexibilidad de la máquina de cinco ejes fue clave para acortar el tiempo de configuración de muchas piezas.

Barbco buscó los tipos de mesas rotativas existentes en el mercado para ver cuál podía satisfacer sus necesidades de rigidez a la vez que restablecía un cuarto eje, pero finalmente decidió diseñar y construir una internamente para asegurarse de que cumplía los requisitos.

El taller de mecanizado espera recuperar algo más de flexibilidad con la compra de un cabezal en ángulo recto. Liston cree que Mastercam debe mantener la programación simple para los programas que utilizan el cabezal. Como él dice, el cambio en la orientación del husillo significa que “la máquina necesita pensar que está de lado”, lo que tradicionalmente requiere mucho trabajo de traducción.

Afortunadamente, Mastercam incluye un posprocesador que puede girar los ejes, y hay software disponible para que el cabezal de control haga lo mismo. Además, dice Wolf, un complemento para el control FANUC puede saber si el control está volteado, concluir que Barbco está utilizando un cabezal en ángulo recto y volver a mostrar todas las orientaciones en “un entorno más fácil para el operario”.

Aun así, el cabezal en ángulo recto requerirá cierta preparación, ya que la empresa tendrá que taladrar y roscar una barra en la nariz del husillo para garantizar que el cabezal en ángulo recto encaje y mantenga la rigidez. Siempre que la empresa instale un tope, el husillo debería seguir funcionando también con otros cabezales, lo que ofrece a Barbco opciones modulares en la forma de desplegar su máquina.

Liston y Wolf afirman que la Johnford mantendrá sus ventajas de rigidez con estas mejoras. El taller podrá volver a consolidar las configuraciones de las piezas gracias a la flexibilidad que aportarán; según Liston, algunas piezas podrían pasar de seis configuraciones a dos. También proporcionará nuevos ejes para los experimentos del departamento de ingeniería y ayudará al taller de mecanizado a dar vida a un equipo de mandrinado sin zanja más seguro y eficaz.