La gran ventaja del mecanizado multipropósito

Podría decirse que el equipo que puede desarrollar tanto fresado como torneado es más valioso para talleres que mecanizan grandes piezas de trabajo que aquellos que producen en serie unas más pequeñas.

Los talleres que usan máquinas multipropósito para producir partes de tamaños convencionales se dan cuenta de los beneficios típicos de tener menores alistamientos, mejor precisión de característica-a-característica y un WIP reducido.

Sin embargo, hacer que una máquina complete la mayoría, si no todas las operaciones requeridas en piezas de trabajo realmente grandes, también mitiga las tareas más intimidantes asociadas con realizar partes masivas en múltiples máquinas. 

Magna Machine, ubicada en Cincinnati, Ohio, es bien consciente de esos retos. El taller comenzó en 1947 como una instalación de reparación y mantenimiento de equipos industriales. Aún desarrolla ese trabajo, 66 años después en una nueva instalación de 11.612 metros cuadrados. Pero así como Magna Machine ha evolucionado, también ha forjado un nicho en el procesamiento de piezas de trabajo que pesan hasta 90 toneladas para industrias como la de plásticos, minería, energía, acero, química y máquinas-herramienta.

Esa vasta experiencia de mecanizado a gran escala ha llevado al taller a reconocer el valor de las máquinas multipropósito, reconociendo que su potencial de producción se maximiza con partes enormes.

Elliot Adams, vicepresidente de ventas y desarrollo de negocio de Magna Machine, indica una gran variedad de razones por las que el multipropósito es particularmente valioso para el tipo de trabajo que desarrolla este taller.

La más notable es el manejo reducido de partes voluminosas en el taller, que ya no necesitan más ser transferidas a múltiples máquinas. Los alistamientos son a menudo más fáciles, porque las partes pueden orientarse de tal forma que la gravedad sea más un amigo que un enemigo (esto también significa que la fijación es más robusta para soportar cortes más pesados).

Finalmente, los tiempos de entrega a los clientes pueden ser recortados enormemente. Los alistamientos para forjas, fundiciones y piezas soldadas grandes pueden tomar un turno completo o más, en comparación con sólo un par de horas para piezas de trabajo más convencionales. 

Por ello, el presidente de la compañía, Scott Kramer, está invirtiendo significativamente en equipo multipropósito. Pero como indica el señor Kramer, la compañía hermana de Magna Machine, la importadora de máquinas-herramienta United Precision Services (UPS), ha ayudado a facilitar el cambio al multipropósito.

Preparando el camino para el lanzamiento de UPS en 1999, Magna Machine se había convertido en un buen cliente de Union, un fabricante alemán de grandes centros de mecanizado y mandrinadoras. Eventualmente, el taller le permitió a Union llevar compradores potenciales de máquinas a las instalaciones para ver cómo se desempeñaba el equipo en un ambiente de trabajo real.

El taller de Magna Machine duplicaba el centro de tecnología de Union en Estados Unidos. Por eso, el taller fundó UPS como un importador y proveedor de servicios y partes de las máquinas Union para el mercado de Norteamérica.

UPS se ha expandido desde entonces, adicionando líneas de los fabricantes de máquinas-herramienta españoles Bost, Ibarmia y Machine Tool Engineering (MTE). El señor Kramer dice que la estrecha relación que ha establecido Magna Machines con estos fabricantes le ha permitido al taller integrar efectivamente la gama de plataformas multipropósito que actualmente usa para su beneficio.

El maquinado multipropósito en la “súper bahía”

En 1985, Magna Machine se trasladó a su ubicación actual en Forest Park, un barrio en las afueras al norte de Cincinnati. Desde entonces, ha expandido sus instalaciones varias veces para alojar máquinas adicionales de gran escala.

La más reciente adición es la informalmente llamada “súper bahía”, la cual fue construida con el propósito de alojar varias máquinas multipropósito muy grandes. Completada en enero de 2012, esta bahía ofrece dos grúas de 40 toneladas que proveen una capacidad de izaje de 160.000 libras cuando se combinan con un extensor. También tiene una puerta de 6 x 6 metros, que el taller ya está considerando ampliar para acomodar mejor partes más grandes, como el componente de minería de 7 metros de diámetro, que se aprecia en la imagen.

Actualmente, hay tres plataformas multipropósito diferentes en esta bahía: una mandrinadora horizontal con una mesa rotativa, un centro de torneado vertical con movimiento de la mesa en el eje Y, y un torno/fresadora horizontal con cabezal en el eje B.

Cada uno ofrece ventajas particulares dependiendo de la aplicación, y tener una amplia variedad de opciones de equipos es valioso porque el trabajo que fluye a través del taller cambia todo el tiempo. Además, esto le da a Magna Machine la opción de ejecutar algunas partes en más de un tipo de máquina.

La máquina multipropósito más grande del taller es su mandrinadora horizontal Union PCR 160, instalada sobre un cimiento relleno con 600 yardas de concreto. El espacio de trabajo XYZ de la máquina mide 590 x 236 x 59 pulgadas con guías hidrostáticas en cada uno de estos ejes. Además, ofrece un recorrido del husillo del eje W de 27.5 pulgadas.

La máquina de 80 caballos de potencia es un modelo tipo piso, lo que significa que la columna se mueve durante las operaciones de fresado y no la pieza de trabajo. Están disponibles múltiples cabezales reemplazables automáticamente para acomodar una amplia gama de operaciones, incluyendo torneado.

Las operaciones de torneado, refrentado y perforado son posibles con la adición de una mesa rotativa Bost HT-120, instalada en un extremo del recorrido en el eje X de la máquina. Esta configuración resalta la ventaja de la estrecha relación del taller con sus proveedores de máquinas-herramienta a través de UPS: es posible una personalización típica de la máquina al combinar tecnología de las diferentes marcas que representa UPS.

La mesa rotativa tiene una capacidad de carga de 250.000 libras y puede desarrollar operaciones de torneado a velocidades tan altas como 20 rpm. Una fijación especial que desarrolló Magna Machine para la mesa de 157 x 157 pulgadas le permite a la máquina tornear diámetros hasta de 315 pulgadas.

La parte de minería de 7 metros de diámetro, antes mencionada, es una excelente candidata para la producción en esta máquina. La fijación plana de esta parte en la mesa rotativa no sólo permite desarrollar operaciones de torneado, fresado, taladrado y perforado en un solo alistamiento, sino que esta orientación de la parte es también mucho más segura que estar verticalmente contra las rodillas de la fresadora (aunque así sigue siendo una opción).

Usando la mesa rotativa, esta parte puede ser mecanizada con una tolerancia de redondez OD de 0.001 pulgadas, cilindricidad de ±0.002 pulgadas y acabado superficial de 31 Ra micropulgadas. Además, pueden mecanizarse con precisión agujeros múltiples para bujes alrededor de la circunferencia de forma concéntrica al diámetro exterior en 0.002 pulgadas, lo que sería difícil de lograr cuando se desarrollan trabajos de torneado y perforado en un torno y una fresadora separados.

Plataforma de torneado vertical

El centro de torneado vertical multipropósito de Magna Machine es un Bost VTL 60 CY. Esta máquina tiene una mesa rotativa de 137 caballos de potencia y puede tornear partes hasta de 142 pulgadas de altura con diámetros que van hasta las 240 pulgadas. La mesa ofrece hasta 104 rpm para operaciones de torneado.

Como la Union PCR 160, la máquina tiene cabezales intercambiables automáticamente para permitir operaciones tanto de torneado como de fresado, superior y lateral. Es una opción más efectiva para partes que normalmente serían torneadas en un torno vertical y luego fresadas en una máquina perforadora horizontal.

Una característica distintiva de esta máquina es su recorrido de la mesa en el eje Y, lo cual es poco común para la mayoría de tornos verticales con herramental vivo. Los tornos verticales convencionales con herramental vivo pueden desarrollar operaciones de fresado en la parte superior de las piezas mediante la rotación de la mesa.

Sin embargo, el eje Y de la máquina Bost usado en conjunto con un cabezal de fresado lateral también permite operaciones de fresado, incluyendo contorneado, en los lados de las piezas. El recorrido en el eje Y le da a la máquina un espacio XY de 20 x 13 pies para tales trabajos.

Plataforma de torneado horizontal

La tercera y más reciente máquina multipropósito de Magna Machine es su torno/fresadora horizontal Bost T4F. La T4F puede desarrollar operaciones de torneado, fresado y perforado para partes grandes, ofreciendo un volteo de 80 pulgadas y una distancia de 354 pulgadas entre centros. Ofrece un cabezal en el eje B de 50 caballos de potencia que puede posicionarse en infinitas posiciones en los ±90 grados de rotación. Este cabezal es atendido por un cambiador de herramientas automático de 60 posiciones.

El T4F fue diseñado originalmente para tornear y fresar cigüeñales a partir de bloques sólidos. Al sincronizar el movimiento lineal en X del cabezal del eje B con el eje C del husillo principal, una herramienta de fresado puede seguir una rotación excéntrica del pasador del cigüeñal sobre la línea de centro del husillo. Es posible una tolerancia en el diámetro de ±0.0005 pulgadas en los pasadores. Magna Machine normalmente produce cigüeñales, pero también vio potencial en esta máquina para producir otras partes, como tuberías y mandriles de expansión.

Aunque el cabezal del eje B puede usarse para trabajo de torneado, el torneado de desbaste es desarrollado comúnmente usando la cuchilla “guillotina” de la máquina con interfaz de herramienta Capto C6. Esta cuchilla alta y robusta está diseñada para soportar las fuerzas de corte hacia abajo durante el torneado, permitiendo que la máquina realice cortes más pesados para maximizar sus tasas de remoción de material.

Craig Lewis es el programador principal para esta y las otras máquinas multipropósito en la súper bahía. Aunque él es esencialmente un tipo “fresador” con 20 años de experiencia previa en un taller de herramientas y troqueles, Lewis dice que la curva de aprendizaje para el T4F no era tan empinada.

En algunos aspectos, la máquina actúa más como una fresadora de cinco ejes que como un centro de torneado, indica. Aunque ayudó a que Bost enviara uno de sus programadores al taller luego de que la máquina fuera instalada para suministrar cuatro meses de entrenamiento. Además, Sandvik, el principal fabricante de herramental para esta máquina, también vino al sitio para ofrecer clases de entrenamiento de torneado/fresado.

Para acelerar los alistamientos, se usa una sonda de activación por contacto Renishaw RMP 60 para localizar diámetros, caras y demás. El señor Lewis estima que los alistamientos pueden desarrollarse 50% más rápido usando la sonda, especialmente para trabajos complejos. En algunos casos, la sonda es usada para inspección en proceso, aunque el taller usa principalmente un rastreador láser Faro Vantage para medir partes grandes en el área de trabajo.

Nueva llegada de máquinas multipropósito

La próxima máquina multipropósito a ser instalada en la súper bahía será una torno/fresadora vertical Ibarmia THC-1600 5x. Esta máquina ofrece un volteo de 98 pulgadas y puede desarrollar fresado de cinco ejes en un área de trabajo de 59 x 79 pulgadas.

Es capaz de cambiar automáticamente herramientas de fresado y de torneado y tiene una característica especial de “bloqueo” en su cabezal que permite operaciones de torneado pesadas. Aunque el mercado europeo está familiarizado con esta plataforma de máquina multipropósito, éste es el primero de su clase de Ibarmia que será instalado en Estados Unidos.

El equipo le dará a Magna Machine una opción más de producción mientras que el taller continúa adoptando equipo multipropósito de gran escala, volviéndose más ágil en responder y más valioso para sus clientes en el futuro.