Moliendo hacia la Industria 4.0

Aug 11, 2023

Las máquinas están diseñadas para ser fáciles de usar y versátiles para llenar el vacío de la escasez de operadores experimentados.

Existe un proceso de rectificado para producir el grado de precisión requerido para la forma y la dimensión de prácticamente todas las piezas 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 y automatización de máquinas. Los principales fabricantes de 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 están creando soporte de conectividad digital para ayudar a los fabricantes en la configuración, el funcionamiento y la resolución de problemas.

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

"Con la automatización AIMS, los clientes pueden lograr una producción continua sin supervisión que reduce drásticamente el tiempo no productivo de la máquina y una automatización inteligente que conecta los procesos secuenciales de producción de herramientas en toda la fábrica", dijo Boland. "AIMS está diseñado para ser modular, configurable y ampliable y se puede implementar en etapas, lo que permite una transición fácil, gradual y sin problemas 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 de extremo y otras herramientas de corte, según la empresa. El sistema incorpora nuevas funciones de software, hardware y diseño, explicó Boland, para lograr "avances significativos en el acabado de la superficie, la precisión y el agotamiento del controlador para brindar consistencia de lote 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 de rectificado. También cuenta con un sistema de control de nanómetros, nuevos algoritmos de control de servo para un movimiento suave y actualizaciones mecánicas y del sistema para mejorar la rigidez, así como la medición, el equilibrio y la compensación de agotamiento 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 de perfilado y placas de reafilado, la rectificadora de herramientas de engranajes lineales GCX de Anca ofrece una solución completa con control de temperatura en el rectificador de ruedas externo, así como en el husillo de rectificado. . Las funciones de GCX incluyen todos los ejes con motores lineales LinX, MTC en el husillo rectificador y el husillo rectificador, mediciones integradas de herramientas de engranajes y compensación directa.

Boland citó un ejemplo de la capacidad de GCX Linear para rectificar un cortador de biselado 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 requerido para rectificar la fresa es esencial para reducir la variación en las herramientas producidas. La medición láser del desgaste de la rueda perfila la herramienta para la compensación. A nivel de micras, no desea la vibración causada por el desequilibrio de la rueda ", explicó Boland.

Royal Master Grinders Inc., Oakland, NJ, es una empresa familiar que fabrica rectificadoras sin centros desde hace más de 70 años. La empresa se especializa en el rectificado sin centro de piezas automotrices y aeroespaciales convencionales, así como en aplicaciones médicas. "Hemos enfrentado desafíos con muchas piezas únicas a lo largo de los años, incluidos taladros óseos y craneales, cánulas, dilatadores, catéteres con balón, ejes de catéteres y guías especiales", dijo John Memmelaar Jr., vicepresidente. "También experimentamos 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 resultó en 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. Hay diferentes paquetes de precisión disponibles, que incluyen servociclos básicos y de nivel medio hasta sistemas de alto nivel que pueden rectificar hasta tolerancias submicrónicas. El denominador común, según Memmelaar, es que cada máquina, desde los sistemas básicos hasta los más complejos, rectificará en forma redonda y recta por debajo de 1 micrón antes del envío. "Hace mucho tiempo me enseñaron que si 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 cada bit de producción de nuestro equipo".

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

"Una de nuestras nuevas máquinas realmente geniales para productos médicos se usa para moler agujas de biopsia de una manera totalmente autónoma", dijo entusiasmado Memmelaar. El dispositivo utiliza un robot para mover la pieza en la orientación correcta hacia la muela abrasiva, explicó, para rectificar las superficies planas, las formas de trocar y otras formas requeridas que se necesitan en la aguja.

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

"Al usar 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 solo necesita cambiar las paletas", declaró, y señaló que la medición y la compensación del diámetro de la rueda se realizan automáticamente.

Para enfrentar el desafío de encontrar operadores de rectificado experimentados, Royal Master adaptó su interfaz de operador interactiva para que fuera fácil de usar. "Hemos hecho que la HMI de la trituradora sea fácil de navegar y configurar, y hemos incluido tutoriales con sugerencias y accesos directos para ayudar a los operadores a guardar sus datos, aprender a usar la máquina y obtener respuestas a cualquier pregunta que puedan tener".

Además, la empresa llenó sus máquinas con "recetas de rectificado" 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 fines de la década de 1950, cuando la compañía inventó su accesorio DedTru, que se fijó a la mesa de una amoladora de superficie para transformarla en una amoladora cilíndrica para amolado redondo.

Las aplicaciones para la máquina han florecido a lo largo de los años. De hecho, según el presidente Dave Swider, actualmente hay alrededor de 10 000 trituradoras DedTru y TruFlute en todo el mundo, que sirven a las industrias médica, dental, aeroespacial, automotriz, fuera de carretera, plástica y petroquímica. La línea TruFlute de Unison incluye cortadores de herramientas y amoladoras de rebabas, amoladoras de pelado y amoladoras perforadoras, que pueden mantener las tolerancias estrictas requeridas 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, cuando se crearon las primeras computadoras personales, Unison instaló una computadora programable en una amoladora 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 doble extremo en algunos modelos, que proporciona un noveno eje", agregó, explicando que "si tiene un husillo con un paquete de muelas abrasivas de hasta cuatro ruedas en un extremo, puede girar ese husillo 180 ° y use un segundo paquete de muelas abrasivas de hasta cuatro muelas en el otro lado".

Los clientes de fabricación médica de Unison utilizan rectificadoras TruFlute para fabricar brocas, escariadores, fresas de extremo y una variedad de herramientas especializadas, como trocares para el mercado médico. Tres nuevos modelos se exhibieron en IMTS en septiembre.

El más pequeño es el sistema de rectificado sin centro de tres ejes CNC DedTru modelo 2150 que es ideal para preparar espacios en blanco 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 centro, como las operaciones de avance, avance y secundarias, incluido el rectificado por inmersión de conos y el rectificado de piezas cilíndricas con un rango de diámetros de 0,005" a 5" ( 0,127-127 mm).

El modelo 2150 tiene la capacidad de revestir ruedas abrasivas en ciclo con compensación de tamaño automática para el desgaste de la rueda. Ya sea que prepare una rueda plana simple o un perfil intrincado, el pulido puede ejecutarse 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 presenta servomotores de CA y amplificadores de accionamiento de Yaskawa, así como escalas de vidrio, mientras que la retroalimentación del control facilita la compensación automática del desgaste. "En el pasado, un operador que supiera esmerilar ajustaría la máquina moviendo las manijas. Los operadores de hoy usan el control CNC de Unison para mover automáticamente la máquina a la posición de esmerilado".

Para herramientas de acabado y punzonado de ranuras, Unison ofrece la herramienta de perfil CNC de cinco ejes y husillo doble modelo 3000 y la amoladora cortadora. Diseñada para una preparación rápida de herramientas en blanco, la máquina "puede rectificar desbaste y acabado en una sola pasada" con sus husillos de transmisión directa de 9,000-10,000 rpm, según Swider. El nuevo software EZ de Unison permite que el operador del modelo 3000 personalice y/o modifique 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 de computadora monitorea las funciones críticas de la máquina y alerta al operador sobre los problemas encontrados durante la molienda, el seguimiento y los errores de registro. El Modelo 3000 se puede conectar en red y/o monitorear a través de Internet, y se puede equipar con una función de control remoto para permitir la interacción directa con los técnicos de Unison.

La trituradora cuenta con servomotores y amplificadores de accionamiento de CA de Yaskawa, así como con un cargador/descargador automático de piezas pic-'n-place para la trituración continua de piezas. El modelo 3000 está equipado con un sistema neumático de sujeción de piezas Schaublin W25 y un ensamblaje de sonda preciso, que según la empresa garantiza la repetibilidad de las piezas.

El sistema de rectificado de herramientas y cortadores CNC de seis ejes modelo 9300 de Unison está diseñado para fabricar brocas, 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 presenta el nuevo software EZ de Unison con capacidad de "llenar 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 pulir, especificaciones de acabado más estrictas y procesos de fabricación más automatizados y controlados.

presentado en IMTS, Norton | Según el proveedor, las muelas abrasivas Quantum Prime de Saint-Gobain cuentan con un grano cerámico nanocristalino patentado que ofrece ganancias significativas de productividad en una amplia gama de aplicaciones. El nuevo sistema ofrece "una eficiencia de rectificado y una calidad de las piezas excepcionalmente altas", dijeron los funcionarios de la empresa, así como una vida útil de la muela significativamente más prolongada 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 microfracturas del nuevo grano cerámico de Saint-Gobain y la capacidad de retención del aglomerante avanzado garantizan una larga vida útil de la muela IDeal-Prime, una excelente eficiencia de rectificado y una calidad uniforme de las piezas con acabados superficiales superiores, lo que se traduce en costes. ahorros del 30 por ciento o más, afirmó la empresa.

Los discos de diamante de "próxima generación" de Paradigm Plus tienen una nueva tecnología de grano premium que complementa un aglomerante de metal frágil, lo que brinda 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 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 redondas e insertos, las nuevas ruedas G-Force Plus Next Generation utilizan tecnología de grano premium con una unión híbrida mejorada, lo que brinda una mejora significativa en el MRR y la vida útil de la rueda 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 van desde simples a complejas, manuales o automatizadas, y para fabricación de metales, rectificado de producción y prácticamente cualquier operación con abrasivos. 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 de Higgins en Northborough, Mass. El equipo de APS proporciona desarrollo, optimización, automatización y pruebas internas de procesos abrasivos. Los servicios de APS abarcan las pruebas y la optimización de nuevos abrasivos, la mejora de la calidad o el rendimiento y la exploración de procesos completamente nuevos y personalizados.

Las bandas abrasivas de ingeniería microestructurada NORaX N889 de próxima generación cuentan con un diseño preciso y flexible para producir acabados de piezas finos y consistentes para una variedad de aplicaciones industriales, como la médica, aeroespacial, automotriz, marina, fabricación de metales y metalurgia en general. Según la compañía, las nuevas correas brindan hasta un 30 por ciento más de rendimiento en comparación con otras correas de su clase.

Los granos abrasivos de cerámica con forma TQ y TQX, que, según Norton, ofrecen los granos de cerámica con 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 de tolerancias extremas y estrictas. La cartera de productos de rectificado de engranajes está diseñada específicamente por categoría para proporcionar una mayor precisión de perfil, un mantenimiento de forma supremo y un rectificado sin quemaduras en aplicaciones de tornillo sinfín, perfil y bisel. Lo más destacado de la gama es un diseño innovador de rueda helicoidal doble que permite dos operaciones en una rueda abrasiva, lo que ahorra tiempo y dinero de forma sustancial.

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