En los últimos 10 años ha existido una constante mejora en la monitorización de los sistemas de producción con el fin de mejorar la productividad. En este artículo presentaremos algunos ejemplos de las mejoras que se han introducido para equipos industriales para corte de metales, basándose en una estrategia combinada de mejora de sensorización de las máquinas, e introducción de inteligencia artificial en los equipos que procesan las señales obtenidas de los sensores. Como ejemplo, se encuentra la detección de rotura de las herramientas de corte en talleres de maquinado, la predicción en línea de la rugosidad superficial en el maquinado de moldes, así como matrices y la detección de defectos en soldadura láser en la fabricación de la carrocería de vehículos.

En esta ocasión, nos ocuparemos de tratar los sensores de medición para el proceso de maquinado y para el aseguramiento de calidad del corte de metales; que son dos de nuestras especialidades en cuanto a oferta de equipos y herramientas, que permiten asegurar la calidad en durante el proceso de manufactura de corte de metales y el aseguramiento de calidad en producción.

¿Por qué necesita un preconfigurador de herramientas?

Para reducir el tiempo de inactividad de la máquina con mediciones de herramientas de corte rápidas, precisas, repetibles y fuera de línea.

El mayor gasto en cualquier instalación para metalmecánica resulta ser el tiempo. Probablemente esto no te resulte sorprendente, pero a pesar de este hecho, muchos talleres de maquinado continúan prestando una atención desproporcionada a la reducción del gasto en herramientas. En comparación con las tasas de carga y gastos generales de las máquinas, el gasto en herramientas solo representa una fracción del costo de fabricación (4-5%). Y cuando los profesionales examinan el ahorro de tiempo, a menudo hacen hincapié en los tiempos de ciclo de maquinado.

Una negativa para el factor del tiempo que se pasa por alto con frecuencia es la configuración de la máquina CNC y las herramientas de corte.

La configuración de cualquier máquina CNC se define como el tiempo que lleva cargar y ubicar las piezas y colocar las herramientas de corte con compensaciones que ajustan variables como la longitud del calibre, el diámetro y el descentramiento en el control de la máquina. El método de configuración de herramientas de la vieja escuela implica operaciones manuales intensivas, a menudo utilizando una multitud de herramientas y métodos diferentes de precisión variable para extraer las medidas deseadas. En promedio, el tiempo para configurar una herramienta con este tipo de métodos es de aproximadamente cinco minutos. Cuando los talleres emplean métodos como palpadores y cortes de prueba para determinar los tamaños, el tiempo de fraguado puede ser mucho más largo que el promedio de cinco minutos por herramienta.

Si la configuración se movió a la increíble velocidad de tres minutos por herramienta, el costo conservador para configurar cinco máquinas en el transcurso de un año es alto, considerado en decenas de miles de pesos mexicanos. Si hay más máquinas, tiempos de configuración más largos, más turnos o más configuraciones por máquina en el mismo escenario, el costo será significativamente mayor. Este es el desglose del costo en pesos mexicanos para tal escenario:

• Tiempo de configuración para una máquina con capacidad de 20 herramientas = 1 hora (para una configuración de tres minutos)
• Costo de instalación para cinco máquinas = $ 375 (para una tarifa promedio de taller de $75 por hora)
• La tarifa del taller combina los costos laborales directos promedio y las tarifas generales
• Tiempo de preparación por año = 2,520 horas (asumiendo que hay 252 días hábiles por año)
• Costo de instalación por año (en 2 turnos y 1 instalación por turno) = $ 189,000

Se podrán preguntar por qué las tarifas generales se incluyen en el cálculo de la tarifa comercial, y la respuesta es el costo de oportunidad. Ya sea que la máquina esté funcionando o inactiva, a la empresa le cuesta dinero cada minuto. Por lo tanto, para que esa empresa asigne con precisión el costo al tiempo, también debe tener en cuenta elementos como el alquiler, la electricidad, la depreciación y el personal de apoyo. A través de esta lente, un taller puede obtener una instantánea real del costo de oportunidad. En este caso, el costo de oportunidad es el valor o la ganancia que una empresa pierde cuando la máquina permanece inactiva para la configuración.

Los dispositivos de medición de herramientas de corte que ayuda a los talleres a implementar se conocen comúnmente como "preconfiguradores", o “presetters” en inglés. El término puede ser algo engañoso, porque los talleres que utilizan estos dispositivos disfrutan de una variedad de beneficios incluso si no “preajustan” literalmente sus herramientas. Normalmente, el más significativo de estos beneficios es el ahorro de tiempo dentro del centro de maquinado. Como alternativa al uso de calibres de espesores y cortes de prueba para determinar las compensaciones de la herramienta en la máquina, el uso de un preconfigurador para realizar la medición independiente de la herramienta lejos de la máquina, puede liberar un tiempo productivo considerable.

Entonces, ¿quién necesita un preconfigurador?

A menudo se asume que los talleres de maquinado no son candidatos para los preajustadores; porque sus cantidades de producción son pequeñas. Aunque de hecho, los talleres de maquinado a menudo obtienen las mejores aplicaciones y beneficios de los preconfiguradores. Un proceso que puede no necesitar un preajuste es aquel que ejecuta el mismo proceso todo el día, día tras día. Un proceso como este requiere que las herramientas se cambien solo debido al desgaste. Por el contrario, los talleres de maquinado cambian las herramientas no solo por el desgaste, sino también por los nuevos trabajos. Cuanto más frecuentemente tenga que cargar un taller una herramienta de corte nueva en un centro de maquinado, más ahorros puede generar la medición de herramientas fuera de línea.

Sin embargo, incluso las empresas con largos períodos de tiempo de producción entre reemplazos de herramientas podrían beneficiarse de la medición fuera de línea. Una ventaja adicional se relaciona con el impacto del descentramiento en la vida útil y productividad de la herramienta. Al utilizar un preconfigurador para configurar sus herramientas, un taller puede detectar problemas de excentricidad y mantener cada herramienta en un límite de excentricidad definido. Sin este tipo de control, el maquinado con demasiada excentricidad acelera el desgaste de la herramienta al forzar a un borde a realizar la mayor parte del corte. Un taller que no reconoce este problema puede funcionar lentamente o realizar cortes superficiales solo para preservar la vida útil de la herramienta. Al identificar y solucionar el problema, el taller puede realizar una eliminación de material más agresiva.

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