Metrología: impacto de la calibración láser en máquinas-herramienta

El desafío de la calibración láser en máquinas-herramienta

La calibración láser de una máquina-herramienta difícilmente se ejecuta a la velocidad de la luz. Por ejemplo, la calibración láser bidireccional de solamente un eje de 40 pulgadas en una fresa CNC puede tomar gran parte de una hora, con el eje de máquina moviéndose en incrementos de 10 mm y deteniéndose para asentarse mientras el interferómetro toma cada lectura.

Dicha pausa para cada lectura puede ser de hasta 23 segundos, indica Renishaw, proveedor de tecnología de calibración de máquinas por sistemas láser. El efecto acumulativo de todas esas pequeñas esperas puede traducirse en pérdidas de tiempo considerables para calibración de una gran máquina-herramienta de alto valor.

El costo de la calibración en la producción de máquinas-herramientas

En algunos casos, dependiendo de los accidentes en la herramienta y el sistema de calidad del taller, indica la compañía, una máquina de importancia crítica puede estar fuera de servicio por varios días solo debido a dicha calibración. Los propietarios de estas máquinas están, por supuesto, muy conscientes de esta pérdida de producción.

Pero hay una solución, indica Renishaw. Una técnica que saca provecho de una función en su interferómetro XL80 reduce los tiempos de asentamiento a solo 250 milisegundos luego de cada movimiento incremental del eje, reduciendo el tiempo de calibración de 85 a 95 por ciento.

Además de devolver la máquina a la producción más rápidamente, esta técnica refleja también mejor la precisión en el posicionamiento bajo condiciones reales de corte, debido a que en corte real, los movimientos son rápidos y el tiempo de asentamiento se da ligeramente antes de que la herramienta toque la pieza de trabajo.

Quality Tech Services, ubicada en Byron, Georgia, emplea esta técnica de reducción de tiempo con el XL80. La compañía ha instruido a los nuevos compradores del sistema láser para usarlo adecuadamente.

Al respecto, el propietario de la compañía, Mike Schraufnagel comenta: “Como servicio de calibración, la primera preocupación sobre la que escuchamos cuando cruzamos la puerta es el tiempo muerto de la máquina. Los clientes harían cualquier cosa para reducir los tiempos muertos en un activo crítico”.

Implementación de la técnica de calibración rápida en la industria

Sus clientes, que son propietarios de sus propios sistemas láser, han empleado esta técnica para mantener sus máquinas operativas, mientras que su propio equipo lo usa para incrementar su eficiencia global.

“Lo que anteriormente tomaba 30 minutos toma ahora 3”, indica. “En una tarde, somos capaces de ejecutar seis montajes láser y tres montajes tipo ballbar en una máquina, en dos horas”. En el pasado, este trabajo hubiera tomado, por lo menos, un día.

Un código M y un relevador de contacto abierto son los requerimientos que posibilitan esta técnica. Para obtener la alta velocidad de calibración, el control CNC de la máquina emplea un código M disponible para cerrar un conjunto de contactos de relevador “normalmente abiertos” tomando entre 10 y 20 milisegundos.

Si el código M para activar estos disparos no está disponible, podría estar disponible para adquisición o activación por parte del fabricante de quipo original. El cierre de los contactos por medio de un cable auxiliar I/O proporciona un disparador para que el láser registre la diferencia entre la lectura de medición y la posición objetivo.

“Identificamos relevadores de repuesto que pueden controlarse por medio de código M en una máquina CNC Haas en nuestro laboratorio”, explica Michael Wilm, gerente del negocio de calibración de Renishaw.

Usar los relevadores para activar el interferómetro láser y reducir así los tiempos muertos en la máquina fue la idea que se obtuvo de este descubrimiento. El láser necesitaba, simplemente, ver el cierre del relevador por un tiempo tan corto como un milisegundo, pero los contactos de los relevadores mecánicos sólo se accionan luego algunos milisegundos, indica.

Por lo tanto, “hemos agregado una función de accionamiento de rechazo programada dentro de la electrónica del láser. Cualquier castañeo dentro de 20 milisegundos se ignora, el láser toma una lectura y el eje se mueve a la siguiente posición”. El resultado es una calibración láser que procede de forma rápida y de forma más similar a la que usa la máquina para moverse en producción normal.