Máquinas multifuncionales de gran tamaño para grandes piezas fundidas

Desde su fundación como la National Car Coupler Co., por J.W Harrison en 1906, Harrison Steel Castings Co. ha trabajado para ser un miembro de pensamiento avanzado de la madura industria de fundición de metales. Geoffrey H. Curtis, vicepresidente y gerente general, quien ha estado en la compañía por 25 años, indica que la fuerza motriz detrás del crecimiento estable y la competitividad es proporcionar tantos servicios de valor agregados a sus clientes como sea posible.

Un ejemplo fundamental es cuando, para superar a los competidores en la industria de fundiciones, la compañía agregó servicios de mecanizado de desbaste y semiacabado para proporcionarles a sus clientes fundiciones completas, listas para ensamblar para sus necesidades de manufactura. Actualmente, Harrison Steel Castings produce una amplia gama de fundiciones de aleación de acero con contenidos de carbono altos y bajos, y ha ampliado su base de materiales para cubrir metales de alta aleación.  De las 120 toneladas de metal fundido que la compañía de Attica, en Indiana, produce cada día, 85 por ciento son mecanizadas con procesos de desbaste o con procesos de desbaste y acabado.

Además del incremento en la competitividad, el mecanizado propio le da a Harrison Steel Castings un control total de la calidad, le permite ahorrar en tiempos y costos de logística y reduce su dependencia de los proveedores externos. Aún más importante, esto diferencia a la compañía y le ha permitido diversificarse para atender muchas otras industrias como la de petróleo y gas, que a menudo requiere el suministro de piezas de mayor tamaño.

Al igual que los clientes actuales de la compañía, muchos clientes potenciales buscan a Harrison Steel Castings por ser un proveedor completo de piezas mecanizadas con acabado. Sin embargo, la capacidad de mecanizado de la compañía no podía ajustarse a las fundiciones voluminosas y pesadas, comunes en las industrias de petróleo y gas.

Para ajustarse a las exigencias del cliente, la compañía expandió su capacidad de mecanizado con un nuevo taller de mecanizado de 9000 metros cuadrados y dos máquinas-herramienta multifuncionales Mazak: un centro de mecanizado de doble columna de cinco ejes Versatech V-100N y un torno fresador Integrex e-1850V/12. Estas máquinas le ayudan a la compañía a recortar los tiempos de paso para fundiciones con tolerancias estrechas y reducen la necesidad de extensas actividades de manipulación y reposicionamiento de grandes piezas y su procesamiento en múltiples máquinas.

Las fundiciones que se mecanizan en el taller varían en tamaño y forma y pueden pesar entre 226 kg y 5600 kg. Las fundiciones con forma cónica, por ejemplo, pueden medir hasta 70 pulgadas en su diámetro mayor y solo 18 pulgadas en su diámetro menor. El taller produce también fundiciones de eje hueco de hasta 60 pulgadas de diámetro y 60 pulgadas de largo, así como ejes sólidos de hasta 98 pulgadas de largo con pesos de hasta 4.5 toneladas (esta es la fundición más grande que se tornea en el taller). Dependiendo que la aplicación de fundición y mecanizado, las tolerancias van desde ±0.060 pulgadas, hasta valores tan estrechos como ±0.0002 pulgadas, mientras que la dureza de las fundiciones está normalmente por debajo de 38 HRc.

El Versatech V-100N es apropiado para mecanizado de grandes piezas fundidas, ofreciendo ocho pies entre columnas y permitiendo acomodar piezas de hasta 28,000 kg. La máquina cuenta con dos mesas para procesamiento de piezas múltiples en operaciones de producción continua. El husillo se posiciona verticalmente, horizontalmente y en cualquier ángulo entre estas dos posiciones, permitiendo mecanizado flexible en cinco ejes. Esta capacidad le permite a la máquina acceder a superficies de la pieza fundida que de otra forma serían muy difíciles de alcanzar.

De acuerdo con Mike Bossaer, superintendente de operaciones de máquina, dos beneficios clave del V-100N son la capacidad de cambio automático de cabezal de la máquina y las funciones de cambio con dos mesas. Los tiempos de mecanizado tienden a ser más largos con las fundiciones de gran tamaño, así que el taller realiza, cuando mucho, solo un cambio de mesa al día. Sin embargo, cada una de las mesas tiene múltiples piezas montadas sobre ella, de manera que el cambio automático de cabezal hace posible ir de una fundición a la siguiente sin tener que parar la máquina por largos periodos de tiempo, como es requerido cuando se realiza el cambio de cabezal de forma manual.

El cabezal estándar del V-100N se orienta en los ejes B y C, mientras que otro cabezal separado a 90 grados que se adjunta a éste proporciona alcance extendido para la mesa de la máquina. Con el alcance extendido, la máquina puede aproximarse a las piezas desde diferentes ángulos y costados, lo cual no sería posible con equipo de tres ejes. El taller tiene también un segundo cabezal para la máquina con relación de torque 1:4 que entrega capacidad de torque incrementada, mientras amplía el alcance estándar del cabezal.

 “Tenemos un sistema de cambio de cuatro cabezales en el V-100N, y las dos estaciones abiertas cubren actualmente herramientas de gran tamaño”, explica el Bossaer. “Pero, si se necesita, podemos usar las estaciones extra para dos cabezales más. Tratamos de finalizar las piezas con un único montaje tanto como podamos. A veces no podemos acceder a todas las seis caras con un único montaje. Para solucionar esto diseñamos dispositivos de fijación especiales que, junto con el movimiento de cinco ejes de la máquina, nos dan esa sexta cara”. 

Para ilustrar los beneficios de tal accesibilidad a la pieza, Bossaer menciona una fundición que era subcontratada, pero que ahora se trajo de nuevo para producción interna gracias a las capacidades de mecanizado de grandes piezas del nuevo taller de acabado. Sin embargo, el taller rediseñó la fijación, de manera que las piezas se ubiquen en un ángulo y que el V-100N alcance todas las superficies necesarias en un único proceso de montaje y fijación.