Avanzando hacia la Industria 4.0

Las máquinas están diseñadas para ofrecer facilidad de uso y versatilidad para llenar el vacío de la escasez de operadores experimentados.

Existe un proceso de rectificado para producir el grado requerido de precisión para dar forma y dimensiones a prácticamente cada pieza de trabajo. Los dispositivos médicos, las herramientas de corte y las piezas de automóviles se encuentran entre los que se benefician directamente de la última tecnología en máquinas y automatización. Los principales fabricantes de máquinas rectificadoras están incorporando estos avances en tecnología de husillos, controles y software, y robótica en sus equipos para cumplir con los requisitos de producción, tolerancias más estrictas y especificaciones de acabado. Ante la escasez de operadores y técnicos experimentados en máquinas rectificadoras, los fabricantes de máquinas están haciendo que sus máquinas sean lo más fáciles de usar posible y creando soporte de conectividad digital para ayudar a los fabricantes en la configuración, operación y resolución de problemas.

Los avances de Anca Inc., Wixom, Michigan, incluyen control de calor del husillo, automatización para cargar, rectificar y medir piezas en bruto conectadas entre sí con un robot, junto con tecnología de rectificado de engranajes para producir cortadores de biselado y fresas de rectificado. Según el presidente Pat Boland, el recientemente presentado Sistema de Fabricación Integrada Anca (AIMS) optimiza la producción de herramientas de corte a través de la integración y conectividad de la Industria 4.0 en toda la fábrica. "AIMS incluye todos los elementos de soporte clave, incluido el hardware y el paquete completo de software para respaldar el lado de la información de la celda", dijo.

"Con la automatización AIMS, los clientes pueden lograr una producción continua desatendida que reduce drásticamente el tiempo no productivo de la máquina y una automatización inteligente que conecta procesos secuenciales de producción de herramientas en toda la fábrica", dijo Boland. "AIMS está diseñado para ser modular, configurable y ampliable y puede implementarse en etapas, lo que permite una transición fácil, gradual y fluida de la fabricación tradicional a la fabricación automatizada e integrada", explicó.

Las nuevas rectificadoras de herramientas de corte de Anca incluyen la MX7 ULTRA, que está diseñada para fabricar grandes volúmenes de fresas y otras herramientas de corte, según la empresa. El sistema incorpora nuevo software, hardware y características de diseño, explicó Boland, para lograr "avances significativos en el acabado de la superficie, la precisión y el funcionamiento del controlador para brindar consistencia en los lotes desde la primera herramienta rectificada hasta la milésima".

El MX7 ULTRA presenta la compensación de control de temperatura del motor (MTC) pendiente de patente para la expansión térmica en el husillo rectificador. También cuenta con un sistema de control nanométrico, nuevos algoritmos de servocontrol para un movimiento suave y mejoras mecánicas y del sistema para mejorar la rigidez, así como medición, equilibrio y compensación de desviación durante el proceso para una precisión constante.

Para los fabricantes que desean aprovechar el mercado automotriz de movilidad eléctrica en rápido desarrollo para cortadores de biselado, cortadores moldeadores y fresas de rectificado, la rectificadora de herramientas de engranajes lineales GCX de Anca ofrece una solución completa con control de temperatura en el rectificador de rueda externo, así como en el husillo de rectificado. . Las características de GCX incluyen todos los ejes con motores lineales LinX, MTC en husillo rectificador y husillo rectificador, mediciones de herramientas de engranajes integradas y compensación directa.

Boland citó un ejemplo de la capacidad de GCX Linear para rectificar una cortadora biseladora doble o triple A en la mitad del tiempo que normalmente se requiere con rectificadoras convencionales. “Controlar la temperatura del husillo con MTC durante el tiempo necesario para rectificar la fresa es esencial para reducir la variación en las herramientas producidas. La medición láser del desgaste de las ruedas perfila la herramienta para su compensación. A nivel de micras no se desean vibraciones causadas por el desequilibrio de las ruedas”, explicó Boland.

Royal Master Grinders Inc., Oakland, Nueva Jersey, es una empresa familiar que fabrica amoladoras sin centros durante más de 70 años. La empresa se especializa en el rectificado sin centros de piezas convencionales de automoción y aeroespaciales, así como en aplicaciones médicas. "A lo largo de los años, nos hemos enfrentado al desafío de muchas piezas únicas, incluidas brocas para huesos y cráneo, cánulas, dilatadores, catéteres con balón, ejes de catéter y guías especiales", afirmó John Memmelaar Jr., vicepresidente. “También hemos experimentado con muchos productos que nunca vieron un cuerpo humano. Durante la investigación y el desarrollo, se molieron y probaron en máquinas Royal Master, lo que dio como resultado innovaciones médicas que ayudaron a las empresas a desarrollar nuevos productos y procesos”.

Royal Master ofrece una amplia gama de modelos basados ​​en sus plataformas TG-12x4 y TG12X8. Se encuentran disponibles diferentes paquetes de precisión, que incluyen servociclos de nivel básico a medio y sistemas de alto nivel que pueden rectificar hasta tolerancias submicrónicas. El hilo conductor, según Memmelaar, es que cada máquina, desde los sistemas básicos hasta los más complejos, rectificará en redondo y recto por debajo de 1 micrón antes del envío. “Hace mucho tiempo me enseñaron que si se ejecuta un producto las 24 horas del día, los 7 días de la semana, cada cuarto de segundo marca la diferencia”, señaló. "Nuestro desafío es exprimir al máximo la producción de nuestros equipos".

Mientras la industria médica busca soluciones más automatizadas, Royal Master ofrece sistemas totalmente automatizados para rectificar catéteres, guías, agujas ortopédicas y otros componentes micromecanizados. "Sin embargo, no nos hemos olvidado de las empresas de nueva creación", añadió Memmelaar, señalando que el fabricante ayuda a dichas empresas a desarrollar prototipos de diseño y a fabricar muestras y pequeñas cantidades de producción en el laboratorio de investigación y desarrollo de Royal Master.

"Una de nuestras nuevas y geniales máquinas para productos médicos sirve para triturar agujas de biopsia de forma totalmente autónoma", afirma entusiasmado Memmelaar. El dispositivo utiliza un robot para mover la pieza en la orientación correcta hacia la muela, explicó, para pulir las partes planas, las formas del trocar y otras formas requeridas en la aguja.

Para la automatización de bajo volumen, Royal Master opta por un enfoque menos complicado de la robótica, utilizando unidades colaborativas de Universal Robots que cualquier persona en el taller puede configurar para tiradas de producción tan pequeñas como 1000 o 2000 piezas. Para aplicaciones de mayor volumen, Royal Master utiliza un robot Fanuc con una paleta diseñada para un sistema de ascensor.

"Al utilizar un sistema de apilamiento vertical, el operador nunca tiene que romper la cortina de luz o el circuito de seguridad para mover paletas hacia adentro o hacia afuera", dijo Memmelaar. “Es muy eficiente. El operador sólo necesita cambiar las paletas”, afirmó, destacando que la calibración y compensación del diámetro de las ruedas se realiza de forma automática.

Para afrontar el desafío de encontrar operadores de molienda con experiencia, Royal Master adaptó su interfaz de operador interactiva para que fuera fácil de usar. "Hemos hecho que la HMI de la rectificadora sea fácil de navegar y configurar, y hemos incluido tutoriales con sugerencias y atajos para ayudar a los operadores a guardar sus datos, conocer la máquina y obtener respuestas a cualquier pregunta que puedan tener".

Además, la empresa llenó sus máquinas con “recetas de molienda” detalladas para piezas específicas. "Tenemos muchos clientes que quieren que imitemos sus hojas de configuración directamente en la interfaz del operador para que los operadores puedan acceder a esa hoja de configuración con el número de pieza y con todos los parámetros".

Los orígenes de Unison Corp., con sede en Ferndale, Michigan, se remontan a finales de la década de 1950, cuando la empresa inventó su accesorio DedTru, que se fijaba a la mesa de una rectificadora de superficie para transformarla en una rectificadora cilíndrica para rectificado redondo.

Las aplicaciones para la máquina han florecido a lo largo de los años. De hecho, según el presidente Dave Swider, hoy en día existen alrededor de 10.000 rectificadoras DedTru y TruFlute en todo el mundo, que prestan servicios a las industrias médica, dental, aeroespacial, automotriz, fuera de carretera, del plástico y petroquímica. La línea TruFlute de Unison incluye cortadores de herramientas y rectificadores de rebabas, rectificadores de pelado y rectificadores punzonadores, que pueden mantener las tolerancias estrictas necesarias para la fabricación de dispositivos médicos.

"Un dispositivo DedTru tiene un mínimo de 50 millonésimas de concentricidad, algo que fue revolucionario en su época", dijo Swider. “En 1977, aproximadamente en la época en que se crearon las primeras computadoras personales, Unison instaló una computadora programable en una rectificadora manual que se dice que es la primera en la industria.

"A partir de ahí, desarrollamos rectificadoras de tres, cuatro, cinco y ocho ejes, además de ofrecer cargadores/descargadores automáticos pick-n-place de tres ejes en nuestras máquinas", continuó Swider. "Tenemos un husillo de dos extremos en algunos modelos, que proporciona un noveno eje", añadió, y explicó que "si tienes un husillo con un paquete de muelas abrasivas de hasta cuatro ruedas en un extremo, puedes girar ese husillo 180 ° y utilice un segundo paquete de muelas abrasivas de hasta cuatro muelas en el otro lado”.

Los clientes de fabricación médica de Unison utilizan las rectificadoras TruFlute para fabricar taladros, escariadores, fresas y una variedad de herramientas especializadas, como trocares, para el mercado médico. En septiembre se presentaron tres nuevos modelos en la IMTS.

El más pequeño es el sistema de rectificado sin centros de tres ejes CNC DedTru Modelo 2150 que es ideal para preparar piezas en bruto para su uso en la fabricación de herramientas de corte, según el proveedor. El modelo 2150 cuenta con el software y el control patentados de Unison que permiten a los operadores personalizar el rectificado sin centros, como operaciones de alimentación directa, de entrada y secundarias, incluido el rectificado de conos de inmersión y el rectificado de piezas cilíndricas con una gama de diámetros de 0,005" a 5" ( 0,127-127 mm).

El modelo 2150 tiene la capacidad de rectificar muelas abrasivas en ciclo con compensación automática de tamaño para el desgaste de las muelas. Ya sea que se trate una simple rueda plana o un perfil complejo, el rectificado se puede ejecutar automáticamente durante los ciclos de rectificado controlados por un operador de la máquina.

"Es un sistema totalmente cerrado", dijo Swider. El modelo 2150 es una máquina de tres ejes que cuenta con servomotores de CA y amplificadores de accionamiento Yaskawa, así como básculas de vidrio, mientras que la retroalimentación del control facilita la compensación automática del desgaste. “En el pasado, un operador que sabía rectificar modificaba la máquina moviendo las manijas. Hoy en día, los operadores utilizan el control CNC de Unison para mover automáticamente la máquina a la posición de rectificado”.

Para herramientas de acabado y afilado de flautas, Unison ofrece la herramienta de perfilado CNC de cinco ejes y doble husillo modelo 3000 y la amoladora cortadora. Diseñada para una preparación rápida de herramientas en bruto, la máquina “puede desbastar y terminar desbastar en una sola pasada” con sus husillos de accionamiento directo de 9.000-10.000 rpm, según Swider. El nuevo software EZ de Unison permite al operador del Modelo 3000 personalizar y/o modificar rápidamente la geometría de la herramienta con una interfaz fácil de usar, explicó, simplemente llenando espacios en blanco y luego verificando el programa de piezas usando el Predictor de piezas 3D en tiempo real de la máquina.

Un control por computadora monitorea las funciones críticas de la máquina y alerta al operador sobre los problemas encontrados durante el rectificado, el seguimiento y los errores de registro. El Modelo 3000 puede conectarse en red y/o monitorearse a través de Internet y puede equiparse con una función de control remoto para permitir la interacción directa con los técnicos de Unison.

La rectificadora cuenta con amplificadores de accionamiento de CA y servomotores Yaskawa, así como un cargador/descargador automático de piezas para el rectificado continuo de piezas. El modelo 3000 está equipado con un sistema neumático de sujeción de piezas Schaublin W25 y un conjunto de sonda preciso que, según la empresa, garantiza la repetibilidad de las piezas.

El sistema de rectificado de cortadores y herramientas CNC de seis ejes modelo 9300 de Unison está diseñado para fabricar taladros, fresas y escariadores de alta precisión de forma rápida y precisa con su husillo de rectificado de doble extremo de accionamiento directo de 21,5 hp (16 kW). El modelo 9300 también cuenta con el nuevo software EZ de Unison con capacidad para “completar espacios en blanco”, así como un paquete de software completo y una biblioteca de programas de herramientas.

Norton | Saint-Gobain Abrasives ofrece una amplia gama de abrasivos personalizados para enfrentar los desafíos en los mercados de ingeniería de precisión, incluidos materiales nuevos y más difíciles de moler, especificaciones de acabado más estrictas y procesos de fabricación más automatizados y controlados.

Presentado en IMTS, Norton | Las muelas abrasivas Quantum Prime de Saint-Gobain cuentan con un grano cerámico nanocristalino patentado que ofrece importantes ganancias de productividad en una amplia gama de aplicaciones, según el proveedor. El nuevo sistema ofrece "una eficiencia de rectificado y una calidad de piezas excepcionalmente altas", dijeron funcionarios de la compañía, así como una vida útil de las ruedas significativamente más larga que los granos cerámicos tradicionales.

Las nuevas muelas abrasivas de diámetro interno Norton IDeal-Prime de alto rendimiento para aplicaciones de precisión también cuentan con el grano Quantum Prime. La combinación de las propiedades de microfractura del nuevo grano cerámico de Saint-Gobain y la capacidad de retención del enlace avanzado garantizan una larga vida útil de la muela IDeal-Prime, una excelente eficiencia de rectificado y una calidad constante de las piezas con acabados superficiales superiores que se traducen en costos. ahorros del 30 por ciento o más, afirmó la empresa.

Las ruedas de diamante de “próxima generación” de Paradigm Plus tienen una nueva tecnología de grano premium que complementa una unión de metal frágil, brindando un mayor rendimiento de rectificado en herramientas redondas de carburo y rectificado periférico en insertos de carburo y cermet. Esta tecnología, junto con un nuevo núcleo liviano y avanzado, produce una energía de corte específica más baja con una tasa de eliminación de material (MRR) entre un 25 y un 50 por ciento más alta, dijo la compañía, y da como resultado una vida útil de la rueda significativamente mejorada en comparación con las ruedas Paradigm actuales. Para herramientas e insertos redondos, las nuevas ruedas G-Force Plus Next Generation utilizan tecnología de grano premium con un enlace híbrido mejorado, lo que proporciona una mejora significativa en el MRR y la vida útil de las ruedas en comparación con las ruedas G-Force actuales.

El nuevo programa Norton Abrasive Process Solutions (APS) brinda experiencia en rectificado personalizado al ayudar a los clientes a determinar las soluciones óptimas de rectificado o acabado para un uso específico. Las aplicaciones varían desde simples hasta complejas, manuales o automatizadas, y para fabricación de metales, rectificado de producción y prácticamente cualquier operación abrasiva. El programa APS se basa en el conocimiento del equipo de Norton junto con el acceso a 30 máquinas diferentes y una celda de automatización robótica APS de última generación, que es el núcleo del nuevo programa APS ubicado en el Centro de tecnología de molienda Higgins en Northborough, Mass. El equipo de APS proporciona desarrollo, optimización, automatización y pruebas internas de procesos abrasivos. Los servicios de APS abarcan la prueba y optimización de nuevos abrasivos, la mejora de la calidad y/o el rendimiento y la exploración de procesos completamente nuevos y personalizados.

Las bandas abrasivas de ingeniería microestructuradas NORaX N889 de próxima generación presentan un diseño preciso y flexible para producir acabados de piezas finas y consistentes para una variedad de aplicaciones industriales, como las médicas, aeroespaciales, automotrices, marinas, de fabricación de metales y de metalurgia en general. Según la empresa, las nuevas correas ofrecen un rendimiento hasta un 30 por ciento mejor en comparación con otras correas de su clase.

Los granos abrasivos cerámicos con forma TQ y TQX, que según Norton ofrecen los granos cerámicos con la forma más larga de la industria, están optimizados para lograr el MRR más alto y el corte más frío.

Para los fabricantes de automóviles y rodamientos que necesitan soluciones de rectificado de alto rendimiento para el rectificado externo de levas y cigüeñales y aplicaciones de rectificado interno, Saint-Gobain Abrasives ofrece muelas abrasivas Norton Vitron7 cBN con un aglomerante vitrificado de alta precisión.

Para los fabricantes de engranajes, la gama Xtrimium de soluciones de rectificado de engranajes está diseñada para el rectificado de engranajes de alto rendimiento en entornos extremos y con tolerancias estrictas. La cartera de productos de rectificado de engranajes está diseñada específicamente por categoría para proporcionar una mayor precisión de perfil, un excelente mantenimiento de la forma y un rectificado sin quemaduras en aplicaciones de tornillo sin fin, perfiles y biseles. Lo más destacado de la gama es un innovador diseño de muela helicoidal doble que permite dos operaciones en una muela abrasiva, lo que ahorra sustancialmente tiempo y costos.

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