Enfrentando las cosas difíciles

Aug 28, 2023

Puede que no sea tan maravilloso como saber que las vacunas contra el COVID-19 tienen una eficacia superior al 90 por ciento, pero aquí hay algunas buenas noticias sobre la pandemia: algunos de los jugadores clave en la molienda aprovecharon el descanso de la venta constante para terminar el desarrollo y las pruebas necesarias para introducir emocionantes nueva tecnología. Comencemos con las mejoras en el rectificado continuo con alimentación por deslizamiento (CDCF) y su esfuerzo de larga data para suplantar el fresado para aplicaciones difíciles.

Como explicó Phil Wiss, gerente regional de ventas de la división de rectificado de perfiles de United Grinding North America, Miamisburg, Ohio, CDCF ofrece una alta tasa de eliminación de material (MRR) en materiales difíciles de mecanizar, a la vez que prácticamente elimina la necesidad de desbarbado. “Cada vez que tiene materiales endurecidos, el esmerilado de alimentación lenta puede vencer a otros enfoques que lo obligan a combinar aplicaciones”, dijo. Por ejemplo, en lugar de moler material blando, luego tratarlo térmicamente y luego terminar de pulir, "puede ir directo al grano y hacer una molienda de avance lento. No tiene que agregar diferentes operaciones". Y si bien Wiss reconoció que los fabricantes tienen dificultades para justificar una inversión en una costosa trituradora de alimentación progresiva en lugar de pagarle a un "chico de desbarbado de $ 15 por hora", dijo que la elección es cada vez más clara. "Cada vez es más difícil encontrar a alguien que esté dispuesto a tomar una herramienta de desbarbado y tratar de limpiar una pieza".

Wiss ofreció un caso quizás más claro de CDCF superando el fresado: una pieza médica de 24 × 0,4" (610 × 10,16 mm) que devoraba las herramientas de fresado. Hay dos versiones, explicó Wiss. "Una es similar a una aleación de níquel y la otro es un derivado de titanio. Ambos son muy difíciles de mecanizar". La pieza tiene una tolerancia estrecha en toda la longitud, y las herramientas de fresado no durarían a través del corte sin limitarlas a un pase muy ligero, lo que requiere cortes múltiples y cambios frecuentes de herramientas. Y, sin embargo, la chatarra Wiss agregó: "Fue un proceso muy lento y costoso desde el punto de vista de las herramientas". La situación se volvió intolerable cuando aumentaron los volúmenes de piezas requeridos, por lo que la compañía cambió a rectificado CDCF. Ahora abordan la pieza en un pase.

"Otra cosa única sobre el rectificado continuo con alimentación por arrastre de revestimiento", ofreció Wiss, "es que usted sabe exactamente cuáles son sus costos de herramientas. En una aplicación de revestimiento continuo, alimenta el rollo de diamante en la muela abrasiva a una velocidad establecida, digamos en siete millonésimas por revolución. Y si tiene un corte de 20" de largo [50,8 cm] a 20 ipm, puede calcular exactamente cuál será el desgaste de la rueda para esa longitud de corte. Por lo tanto, puede asignar un costo de herramientas específico a esa parte, porque sabe exactamente cuántas partes obtendrá por rueda. No hay sorpresas. Es un proceso muy calculado y puede transferir esos costos a quienquiera que le esté vendiendo esa parte".

En Norton | Saint-Gobain Abrasives en Worcester, Massachusetts, la compañía está ayudando a liderar la carga con nuevas ruedas para aplicaciones CDCF, además de nuevos superabrasivos. El ingeniero de aplicaciones corporativas Dave Goetz explicó que la rueda de cerámica más antigua de la empresa, "la SG, como la llamamos, necesita mucha potencia, energía de molienda y fuerza para fracturar el grano. Por lo tanto, no era óptima en algunas aplicaciones. Nuestra nueva Norton Quantum Prime es un grano de cerámica friable. El grano en sí mismo se microfractura y se afila mucho más fácilmente. Pero tiene la velocidad de corte y la vida útil de las ruedas SG. Por lo tanto, tiene tasas de eliminación de material más altas, puede obtener más piezas por rueda y, por lo general, se puede reducir el tiempo de ciclo".

Naturalmente, está encantado de que el nombre en sí sugiera Q-prime. En una rectificación de rodamientos de OD, en la que el material era 62 Rockwell 100Cr6, el nuevo Quantum Prime pudo reducir 9,3 segundos el tiempo de ciclo y aumentar la cantidad de piezas por revestimiento en un 150 por ciento en comparación con la rueda de cerámica de la generación anterior.

Goetz dijo que Quantum Prime también está terminando mejor que la versión original. "Cuando intenta lograr un Ra o Rz específico, a menudo tiene que ir a un tamaño de grano más fino para obtener el acabado, con la pérdida correspondiente de la eliminación de material más grande. Digamos que un grano 80 debería haber sido capaz de lograr el acabado, pero había que ir a 100 o 120 debido a la forma en que se fracturaban los granos. El grano Quantum Prime se está comportando como un verdadero grano 80. Así que ahora podemos bajar y obtener el mismo acabado y las mismas tasas de eliminación de material. , y no tener que jugar o ajustar el tamaño del grano para lograr todos los objetivos".

Goetz agregó que Norton | Saint-Gobain Abrasives también está teniendo éxito con los granos moldeados extruidos que llama TQ y TQX. En un abrasivo típico, explicó, los cristales crecen como una lámina, se fracturan y luego se clasifican por diámetro con una malla. "No hay un control real sobre la forma del grano. Lo único que controlas es el tamaño de la partícula. Pero la forma de ese grano está controlada por cómo se fracturó ese cristal inicial". Por el contrario, la división de Saint-Gobain que suministra el grano TQ puede controlar el diámetro del cristal a medida que crece y se extruye y luego, hasta cierto punto, controla la longitud del grano a medida que se rompe.

Goetz describió la TQ como "como una chispa de pastel, o un trozo de espagueti roto", y dijo que el grano logra una mayor eliminación de material porque "cuando los trozos de fideos se mezclan, todos están en varias orientaciones. Entonces, cuando pasan por su zona de esmerilado, hay al menos un punto de corte afilado. En las pruebas que he realizado, encontramos una mejora significativa en la eliminación de material en comparación con otras cerámicas".

El disco de diamante Paradigm de Norton es una "vieja noticia" en el mundo del rectificado de herramientas de corte de carburo, pero Wiss de United Grinding dijo que ahora está entrando en juego para producir otras piezas no ferrosas, incluidas las aplicaciones en CMC (compuesto de matriz cerámica) y silicio. "Hemos estado haciendo algunas pruebas de rectificado en el material de silicio utilizado para fabricar microchips", relató Wiss. "Es un material muy difícil de mecanizar, un material tipo viruta polvorienta, que también es un poco difícil de moler. Pero con una rueda Paradigm pudimos cortarlo como mantequilla. Pudimos moler este material con una profundidad cortes, velocidades rápidas y muy poco o cualquier desgaste de la muela abrasiva".

Goetz explicó que Paradigm es un "aglomerante de metal único y adaptable. Por lo tanto, puede alisarlo y reacondicionarlo en línea, si su máquina es capaz, utilizando rodillos especiales reforzados con CVD. Eso le permite mantener el perfil de la rueda y la condición de la cara. Es corte muy libre. Y, debido a que retiene el grano durante tanto tiempo y tan bien, le permite utilizar el grano de diamante completo para su máximo beneficio. Luego, cuando el grano comienza a desafilarse, ya se está rompiendo y eliminando la unión para traer la siguiente capa de corte a la superficie. Por lo tanto, la vida útil prolongada de la rueda es un gran beneficio. Y es muy consistente de principio a fin. No ve casi tanto cambio en el diámetro como en el desgaste, como lo hace en algunas ruedas convencionales".

Para aplicaciones ferrosas usando CBN, Norton | Saint-Gobain Abrasives ha desarrollado un nuevo aglomerante para ruedas CBN superabrasivas llamado Vitron 7 (vendido bajo la marca Norton Winter). Según Goetz, esta nueva tecnología ha contribuido a pasar de los convencionales a los superabrasivos. "Va a una rueda de mayor precio, pero hace funcionar la rueda por mucho más tiempo, con mayores retiros de material, con muchas más piezas por vestido, de modo que el menor costo operativo de convertir al superabrasivo supera con creces el precio del rueda", como dijo Goetz. La compañía reporta aumentos en la vida útil de las ruedas de hasta un 40 por ciento con respecto a los productos existentes y afirma que "las ruedas Vitron7 también muelen más frías debido a una energía específica de pulido más baja que garantiza una tensión residual mínima, para una calidad superior de la pieza con reducciones en la degradación de la rugosidad de la superficie de hasta un 30 por ciento. "

Wiss advirtió que el ciclo de preparación de estas ruedas es intermitente (a diferencia de CDCF), y es prácticamente imposible predecir la tasa de desgaste del disco de preparación, por lo que necesita una forma de monitorear el proceso. El enfoque preferido de United Grinding es medir la pieza y usar esos datos para interpretar los cambios en la muela abrasiva y el disco rectificador. Esto se puede hacer ya sea "probando la pieza en la máquina, o teniendo un sistema de circuito cerrado en el que se extrae la pieza, se mide en una CMM al lado de la máquina y luego se retroalimentan esos datos a la máquina como estás puliendo la siguiente parte", explicó Wiss. "Vemos un gran impulso entre los clientes, especialmente aquellos con un alto volumen de fabricación de la misma pieza, para integrar la CMM en la celda. Puede cargarse con un robot o cargarse manualmente, pero debe tener esa retroalimentación que se remonta al máquina para funciones críticas".

Wiss informó que otra tendencia es la creciente adopción de rectificadoras que también pueden fresar, taladrar y roscar. Atribuyó esto a la pérdida general de artesanos, programadores y operadores calificados, lo que está empujando a los fabricantes a "pedir a las máquinas herramienta que hagan mucho más que en el pasado". Cuanto más pueda hacer en una configuración, menos estará contando con sus operadores para realizar varias configuraciones a la perfección y menos tiempo pasará moviendo piezas de una máquina a otra. Si bien United Grinding ha ofrecido cierto grado de multitarea durante aproximadamente 10 años, Wiss dijo que la compañía aprendió durante ese tiempo y que los modelos actuales se benefician de esa experiencia. Eso incluye características como refrigerante a través del husillo (que no era necesario para rectificar) y un segundo control en el cambiador de herramientas en la parte trasera, lo que permite al operador cambiar las muelas abrasivas y las herramientas de corte sin interrumpir el trabajo en curso.

Otra cosa que United Grinding aprendió al agregar la capacidad de fresado fue la necesidad de velocidades de husillo más altas que las que normalmente se usan en el rectificado, dijo Wiss. Las principales plataformas multitarea de la empresa son sus máquinas Mägerle MFP 30, 50, 51, 100, todas las cuales son máquinas rápidas de cinco ejes y alta potencia (con más de 100 hp en algunos casos). Si bien ir a velocidades más altas requiere cierto sacrificio de potencia, Wiss dijo que 40 hp eran suficientes en máquinas multitarea.

La multitarea de cinco ejes también requiere simulación 3D, observó Wiss, para "asegurarse de que un paquete de ruedas encaje en la máquina y que tengamos suficiente espacio alrededor de los accesorios para rectificar y mecanizar la pieza". Y como la mayoría de los trabajos de cinco ejes, los talleres generalmente desean programar fuera de línea con un ingeniero calificado que utilice un buen paquete CAD/CAM. Para las rectificadoras de superficies y perfiles Mägerle y Blohm de United Grinding, Siemens NX es el "puente" natural, como dijo Wiss. Las máquinas tienen controles Siemens y, además de beneficiarse de NX para programar avances y velocidades para las operaciones de fresado, United Grinding proporciona un conjunto de macros de rectificado para NX, que incluye funciones de preparación continua.

La gran noticia en JTEKT Toyoda Americas Corp. es una rectificadora de rodillos extremadamente precisa para baterías de vehículos eléctricos. En concreto, esta nueva máquina muele los rollos que se utilizan para generar las láminas de aluminio y cobre que van al cátodo y al ánodo de las celdas de la batería. Como explicó Shane Farrant, gerente nacional de productos para rectificadoras en Arlington Heights, JTEKT Toyoda, con sede en Illinois, "cualquier imperfección en el rollo se traduce en esas láminas cuando se extienden, por lo que estamos logrando acabados superficiales de 0,15 μm Ra y Cilindricidad de media micra por metro en toda la longitud del rollo, que puede ser de cuatro metros.

Los detalles de cómo Toyoda logra estos números son secretos, excepto para decir que comenzó con una de sus máquinas grandes más populares para rectificado de alta precisión e incluyó lunetas NC y tecnologías hidrostáticas de Toyoda en el husillo, el sistema de guías y los componentes del subensamblaje. Pero la nueva máquina, llamada GR7, está "diseñada específicamente para moler esos rollos", dijo Farrant. Agregó que las características especiales de la máquina también aseguran que las tolerancias se puedan mantener durante largos períodos de tiempo, así como el software patentado para reducir el tiempo de configuración del operador.

Más allá del GR7, Farrant dijo que está viendo un aumento en las solicitudes de molinillos grandes en general. "Lo vemos en la fabricación de tintes de corte, o rollos que se utilizan para la impresión o la fabricación de papel. Lo vemos en ejes de motores eléctricos. Para compresores y cosas de esa naturaleza". Toyoda ofrece máquinas para estas aplicaciones que van hasta 157,4" (4 m) entre centros con casi 26" (660 mm) de giro. Un modelo tiene una capacidad de peso de 3000 kg (6600 lb) entre centros. Para aplicaciones como rollos de impresión grandes, que no tienen las tolerancias extremas de los rollos de batería EV, "por lo general iríamos a un equipo como el GE6", dijo Farrant.

En otro ejemplo de cómo aprovechar al máximo la pandemia para finalizar un desarrollo importante, la nueva generación de rectificadoras OD/ID de Danobat, denominadas máquinas CG, pueden aplicar abrasivos convencionales a velocidades de rueda de 80 m/s (16.000 sfpm), utilizando equipos estándar. Esto aumenta la productividad hasta un 20 por ciento en muchas aplicaciones.

Eso es según Danel Epelde, director de desarrollo comercial de Danobat, con sede en Elgoibar, España y Humble, Texas. Dijo que el CG también ofrece casi el 100 por ciento de disponibilidad, gracias a la ingeniería inteligente que reduce el número de componentes, el diagnóstico remoto, el mantenimiento predictivo y la experiencia de Danobat en la producción de máquinas para la producción de alto volumen. Lo que es más, el diseño de deslizamiento transversal inusual de la CG y el cabezal de muela del eje B giratorio la hacen capaz de rectificar una amplia variedad de tamaños y geometrías de piezas (incluidas las piezas no redondas) en un espacio compacto.

Una serie de factores adicionales contribuyen a la capacidad del GC para lograr esta rara combinación de beneficios, explicó Epelde. "Utilizamos motores lineales para todos los ejes lineales y motores de accionamiento directo para todos los ejes rotativos. Y Danobat también utiliza granito natural para la base de la máquina, que es mejor que el granito sintético u otros materiales en términos de amortiguación de vibraciones, estabilidad térmica y rigidez. La máquina también puede personalizarse para adaptarse a necesidades específicas. Puede elegir entre una amplia gama de configuraciones de cabezales portamuelas y agregar sistemas de medición, lunetas convencionales o autocentrantes, contrahusillos, corrección automática de conicidad, estaciones de superacabado, sistemas de desbarbado, medidores láser y más". Las aplicaciones van desde engranajes y ejes hasta juntas homocinéticas, taladros y compresores de tornillo.

Como lo expresó el distribuidor estadounidense Daniel Rey, de Rey Technologies, St. Charles, Illinois, "el CG es perfecto para el mercado estadounidense, porque la mayoría de los clientes aquí quieren una solución versátil, incluso si están seguros de que el trabajo actual funcionará durante mucho tiempo. Y a todos les encanta el mayor rendimiento que puede obtener con estas velocidades de rueda. Esperamos mostrar la nueva máquina en nuestro centro de demostración cerca de Houston".

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