Repasando el desbarbado y el acabado en espacios reducidos

Jan 22, 2024

El espacio suele ser un bien escaso para los talleres mecánicos. Ahora, además de las limitaciones generales de espacio de piso, las máquinas CNC y otros equipos se están volviendo cada vez más sofisticados y pequeños, lo que puede crear nuevos desafíos.

Masters Machine Co., por ejemplo, emplea varios tornos CNC pequeños de estilo suizo que pueden ser difíciles de manejar. "Los tornos suizos tienen una envolvente de mecanizado mucho más pequeña y menos espacio para herramientas", explicó Zachary O'Connor, programador de máquinas CNC y maquinista de mejora de procesos.

Una solución era inminente. El taller con sede en Round Pond, Maine, que produce componentes de precisión para las industrias aeroespacial, automotriz, comercial y electrónica, se enorgullece de actualizar y aplicar nuevas metodologías para mejorar continuamente sus procesos. Fundada en 1957, la empresa emplea a unas 85 personas en sus instalaciones de 86 000 pies cuadrados [7 990 metros cuadrados] ubicadas en un pequeño pueblo de pescadores en la costa central de Maine.

O'Connor, quien se unió a Masters Machine en mayo de 2021, estaba ansioso por contribuir a su nuevo equipo. Trajo la experiencia de un trabajo anterior con otro taller de maquinaria de Maine donde comenzó a trabajar con Brush Research Manufacturing Co. (BRM), que se especializa en cepillos de disco abrasivo para acabado, desbarbado, preparación de superficies, homogeneización de superficies de piezas, radios y rotura de bordes.

La nueva línea de cepillos cerámicos de extremo más pequeños de BRM se basa en las cualidades de los cepillos de disco abrasivo que permiten a los operadores de CNC automatizar el proceso de desbarbado al mismo tiempo que brindan un acabado superficial ideal en la misma operación, según la compañía. Las herramientas brindan a los talleres de maquinaria opciones de acabado y desbarbado más precisas, así como mejoras de diseño para facilitar la penetración más profunda en los orificios de la pieza de trabajo, las perforaciones y los espacios restringidos.

Como es el caso de muchos talleres mecánicos, uno de los objetivos del antiguo empleador de O'Connor era lograr el acabado superficial requerido y/o el desbarbado mientras aumentaba el tiempo del ciclo. Teniendo esto en cuenta, O'Connor buscó mejorar la velocidad y la calidad del acabado superficial en una pieza de acero laminada en frío de 1,21 m (4 pies) antes del niquelado para un ensamblaje relacionado con semiconductores.

"El acero estructural A36 no termina bien, por lo que puede terminar con un acabado mate rasgado incluso cuando se cumplen todos los parámetros de corte", dijo O'Connor. "El proceso dejó mucho trabajo de desbarbado y acabado a cargo de los operadores de la celda de producción una vez que se completó el mecanizado".

Para otra pieza de acero, el taller de maquinaria estaba intentando desbarbar una ranura utilizando una carrera de perforación de dos canales a una velocidad de avance muy lenta. Desafortunadamente, este enfoque a menudo deshace las rebabas, en lugar de eliminarlas por completo. Como resultado, señaló O'Connor, los operadores de CNC dedicaban demasiado tiempo y no obtenían el resultado deseado.

Para resolver el problema, O'Connor recurrió a la línea de cepillos abrasivos NamPower de BRM. Compuestos por filamentos de nailon abrasivo flexible unidos a una base termoplástica reforzada con fibra, estos cepillos de disco contienen una combinación de abrasivo cerámico y de carburo de silicio. Los filamentos funcionan como limas flexibles, se adaptan a los contornos de las piezas, limpian y liman los bordes y las superficies de las piezas para ofrecer tasas máximas de eliminación de rebabas junto con un acabado superficial ideal, según el fabricante.

Mientras que otros productos de filamentos de nailon abrasivo utilizan carburo de silicio o cerámica, la combinación de ambos en una sola herramienta hace que NamPower sea único, señaló BRM. Los dos abrasivos se complementan entre sí: la cerámica es responsable de la eliminación de material pero tiende a cortar un poco grueso; y el carburo de silicio actúa como amortiguador de la acción de corte. El resultado combinado permite desbarbar y acabar en una sola operación.

Cada pincel esencialmente se "afila solo" durante su vida útil también. Debido a su construcción lineal, los nuevos granos afilados entran constantemente en contacto con la superficie de trabajo y se desgastan, exponiendo partículas de corte frescas. Esto proporciona una acción de desbarbado uniforme en toda la longitud de las cerdas.

"Descubrimos que los cepillos NamPower brindaban un acabado de calidad, así como una preparación superior de los bordes en comparación con el biselado", dijo O'Connor. "El biselado es excelente cuando funciona, pero si hay desgaste de la herramienta, puede hacer rodar la rebaba en lugar de quitarla. Queríamos evitar eso".

La herramienta de acabado se puede utilizar en una variedad de materiales, como aluminio, acero al carbono, acero inoxidable, latón, bronce, titanio, hierro fundido y aleaciones con alto contenido de níquel.

En Masters Machine, O'Connor se enteró de la expansión de la línea de productos de BRM para incluir cepillos cerámicos abrasivos de extremo más pequeños y rediseñados, diseñados para trabajar con piezas más pequeñas y en espacios más reducidos. Naturalmente, quería probarlos en los tornos CNC suizos.

"Estaba lidiando con una aplicación de desbarbado complicada en un escenario de alta producción", señaló.

Al igual que los cepillos NamPower, los nuevos cepillos abrasivos están diseñados para permitir un desbarbado y un acabado eficientes y de precisión en una variedad de aplicaciones y materiales. Sin embargo, el cepillo final incorpora varios cambios de diseño que permiten su uso en piezas más pequeñas y complejas o en máquinas CNC más pequeñas.

"Las copas anodizadas de aluminio con revestimiento duro que sostienen los filamentos cerámicos ahora tienen un diseño de paredes delgadas que permite que los filamentos se alineen cerca del borde exterior para llegar a los bordes interiores de una pieza o un orificio", dijo Elysha, Gerente de Producto de BRM. Col. "Los cepillos finales también tienen un vástago más largo para que la herramienta pueda llegar más profundamente a espacios reducidos o bolsillos en la pieza de trabajo".

El 'relleno' de los cepillos también es muy denso para proporcionar más puntos de corte, un factor que permite que la herramienta corte de manera más eficiente y dure más. Según Cole, los filamentos cerámicos duran de 3 a 5 veces más que las otras alternativas, según las pruebas iniciales. La herramienta está diseñada para cargarse directamente en centros de mecanizado automatizados sin adaptadores especiales.

En junio de 2021, O'Connor compró un cepillo de extremo abrasivo de grano 80 de 1" (25,4 mm) que podía montar en un grupo de herramientas para usar en operaciones de desbarbado y acabado de precisión en una variedad de piezas. "Si está trabajando en una pieza pequeña de media pulgada (12,7 mm), es posible que no desee utilizar un cepillo que tenga 2 o más pulgadas (50 mm) de diámetro", dijo Cole. "También hay ocasiones en las que se requiere un acabado más preciso, o la herramienta necesita llegar a espacios reducidos, que proporcionan los tamaños más pequeños.

Desde su instalación en septiembre de 2021, los cepillos finales le han ahorrado a Masters Machine un tiempo de producción considerable. O'Connor calculó que el taller anteriormente podía mecanizar 300 piezas en 24 horas para piezas que requerían desbarbado/acabado. Los tiempos de ciclo se han reducido casi a la mitad con la nueva herramienta abrasiva BRM y los ajustes a la programación.

"Pude aumentar las rpm del husillo y la velocidad de avance para ejecutar un metraje de superficie más rápido, mientras producía el acabado de calidad requerido", dijo O'Connor. "La capacidad de reducir los tiempos de ciclo con los cepillos finales también es fundamental, particularmente en un taller de producción de alto volumen como Masters Machine", agregó. "Debido a que completamos miles de pedidos, si podemos reducir el tiempo de ciclo en 20 o 30 segundos por pieza, eso proporciona ahorros de costos increíbles".

El diseño cerámico de alta densidad también prolonga la vida útil de la herramienta.

"Los cepillos finales están funcionando muy bien y les estamos dando una vida útil muy larga", dijo O'Connor. "En el pasado, teníamos que cambiar nuestras brocas de punto después de 300 a 400 piezas. Ahora estamos ejecutando trabajos completos con 2500 piezas con un cepillo de extremo".

Además, es posible automatizar la compensación del desgaste en equipos dedicados. Esto se logra usando controles electrónicos para monitorear la carga del motor de accionamiento y ajustar la posición de la herramienta de cepillado para mantener una cantidad de presión relativamente constante.

O'Connor creó una macro "ecuación de desgaste" para compensar automáticamente el desgaste y luego activa una alarma cuando el cepillo final llega al final de su vida útil. Como resultado, dijo, el taller puede "lograr series de producción muy largas sin intervención del operador".

Masters Machine también ha comenzado a utilizar los nuevos cepillos cerámicos para otras aplicaciones. Además de piezas torneadas, el taller de alto volumen ofrece operaciones de fresado y puede manejar una amplia variedad de formas y tamaños.

"En cuanto al acabado y desbarbado, el cielo es el límite", dijo O'Connor. "Los cepillos finales son muy adaptables a cada aplicación. Un taller de máquinas está esencialmente limitado solo por su propia creatividad".

Para obtener más información sobre Masters Machine Co., visite https://www.mastersmachine.com o llame al 207-529-5191.

Para obtener información sobre Brush Research Manufacturing, visite brushresearch.com o llame al 323-261-2193.

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