Bystronic consigue un 'mega' impulso de productividad

En la fabricación de máquinas herramienta, una de las principales condiciones para garantizar la productividad y la disponibilidad de entrega es un proceso de producción claramente estructurado, con secuencias de producción sincronizadas con precisión y sistemas de fabricación que funcionen de forma fiable. Esto sólo se puede lograr si el cliente y el proveedor adoptan un enfoque común y orientado a objetivos para los proyectos de la cadena de producción. Este fue el caso de un proyecto similar en Bystronic Laser AG en Niederönz, Suiza. La empresa quería crear una línea de producción para mecanizar los marcos de las máquinas de corte por láser.

Bystronic Laser AG es líder en el campo del procesamiento de chapa y está especializado en sistemas de corte por láser. Junto con EMCO GmbH de Hallein/Salzburgo, llevaron a cabo un rediseño completo del proceso de mecanizado del bastidor de la máquina, para que pudiera realizarse con la fresadora de pórtico alto Megamill de EMCO Mecof.

Una nueva asociación “Las cantidades de bastidores de máquinas habían aumentado hasta tal punto que nuestra capacidad de producción existente ya no podía seguir el ritmo. Por eso buscábamos una nueva máquina con suficiente capacidad de producción, que pudiera cumplir con nuestros requisitos de alta calidad y fuera flexible”, afirmó Raphael Kopp, jefe de producción de Bystronic Laser AG.

Kopp tenía una idea clara de lo que quería de la nueva máquina: una alta tasa de producción de piezas por mes, una precisión perfecta en el fresado plano de las superficies guía de los bastidores de la máquina (uniformidad de 0,05 mm en una longitud de pista guía de 3-4 m). y flexibilidad para poder producir diferentes tipos de componentes. Lo más importante es que la mesa de la máquina también debería ser lo suficientemente grande, ya que los componentes del sistema para las máquinas de corte por láser requieren un espacio considerable.

Después de visitar varios fabricantes y evaluar los resultados de las pruebas de mecanizado, en menos de cuatro meses quedó claro que la nueva máquina debería ser una Megamill de Emco Mecof. Mientras tanto, trabajando en estrecha coordinación, se especificaron y verificaron los requisitos y condiciones clave para la compra de la máquina y se demostró la viabilidad.

Kopp describe cómo llegaron a tomar la decisión de compra. “Sin duda, el factor decisivo fue la operación del transbordador. En otras palabras, ahora podemos sujetar dos piezas de trabajo en la mesa de la máquina, una se mecaniza y la segunda se inserta, alinea y sujeta en paralelo. Cuando termine la primera parte, trasladamos el cabezal fresador a la segunda mitad de la mesa y comenzamos el nuevo trabajo. La máquina siempre sigue tallando, por así decirlo. Esto nos aporta enormes ahorros en el tiempo de producción por fotograma”.

Producción justo a tiempo En Bystronic, el rendimiento de la producción debe cumplir con estrictas exigencias. El tiempo de producción de una máquina de corte por láser, desde la soldadura automatizada del bastidor de la máquina, pasando por la fabricación, la pintura, el montaje, las pruebas de calidad y la puesta en servicio, hasta la preparación para el envío, es de 15 días laborables.

La producción desde el bastidor de la máquina hasta el componente pintado debe realizarse en cinco días laborables.

En Megamill el trabajo se realiza en tres turnos, uno de ellos sin personal. Los bastidores de la máquina, que están disponibles en cinco tamaños diferentes y pesan alrededor de 5 toneladas, se terminan en 12 a 16 horas con una sola operación de sujeción.

El mecanizado completo se realiza en tres pasos:• Desbaste: Tiempo de producción aprox. 5 horas; alivio de tensión del componente.• Preacabado: Fresado de todas las características, agujeros, roscas, etc.• Acabado: Mecanizado de alta precisión de superficies guía (planitud de 0,05 mm/4 m) y dimensiones de referencia.

La producción debe ser segura en cuanto al proceso, porque con este amplio espectro de producción, fallos y errores, las paradas de las máquinas de más de un día pueden generar costes considerables y los bastidores de las máquinas no se mantienen en stock una vez terminadas.

Potencial para sus clientesMegamill es un centro de fresado de pórtico alto con pórtico elevado, ideal para mecanizar piezas de trabajo grandes para aplicaciones como máquinas herramienta y fabricación de moldes, ingeniería mecánica en general y aeroespacial.

Los módulos del sistema de la máquina se pueden configurar para cumplir con los requisitos específicos del cliente. En Bystronic se presenta en una configuración con una longitud de mesa (eje X) de 15.000 mm y un eje transversal (Gantry-eje Y) de 5.000 mm. El carro Z (RAM) tiene un recorrido de 1.750 mm. Bystronic eligió un cabezal de fresado universal entre la amplia gama de cabezales de fresado que ofrece Emco Mecof. Además, el cabezal de 2 ejes con un par de giro de hasta 1.000 Nm y 8.000 rpm satisface perfectamente las necesidades de producción en materia de desbaste y acabado y, gracias a su diseño compacto, puede alcanzar fácilmente los contornos del marco de difícil acceso.

El posicionamiento dinámico genera ahorro de tiempo en un ciclo de mecanizado de 16 horas.

"La velocidad del desplazamiento rápido de los ejes y el rendimiento dinámico del cabezal de fresado producen ahorros mensurables en el tiempo de mecanizado, especialmente cuando tenemos que perforar más de 50 agujeros en el componente", afirmó Kopp.

Además, los accionamientos de piñón y cremallera en los ejes X e Y, cada uno equipado con dos motores que funcionan en una configuración maestro-esclavo, añaden dinámica al proceso. Y el mecanizado pendular sobre la mesa es una gran ventaja. Las áreas de trabajo están diseñadas para prevenir riesgos de seguridad, garantizando que la caída de virutas y el acceso del maquinista se mantengan separados de forma segura. La configuración se realiza en un lado de la máquina mientras el cabezal de fresado trabaja en el otro lado. En esta aplicación, el Megamill está equipado con dos paneles de control, de modo que el maquinista puede intervenir a ambos lados de la mesa.

El diseño box-in-box del travesaño móvil es otro de los puntos fuertes de la máquina. El box-in-box significa que el eje vertical del RAM está sujeto a los lados superior e inferior del travesaño con sus guías lineales cuádruples. Este conjunto rígido, calculado por FEM, garantiza el cumplimiento de las estrictas especificaciones de calidad de la pieza que se requieren para el acabado de las guías en los bastidores de la máquina.

La máquina está completamente cerrada y equipada con un sistema de aspiración.

La puesta en servicio encuentra algunos obstáculosLa planificación del proyecto, que comenzó en 2017, la configuración de la máquina y su construcción en la planta de Emco Mecof en Belforte Monferrato, todo transcurrió sin problemas.

Luego, en otoño de 2018, llegó el momento de entregarlo en las instalaciones del cliente en Niederönz. Cargada en 13 camiones, la máquina estaba en camino de ser instalada y puesta en servicio. Fue entonces cuando empezaron los problemas, porque Bystronic tenía previsto construir una nueva nave de producción, pero aún no estaba terminada y la máquina había que colocarla en algún lugar.

Debido a las dificultades de acceso, se retiró parte del techo de la nave y se colocó el travesaño de aproximadamente 30 t sobre las vigas longitudinales a través de la abertura del techo. Era un trabajo que requería extrema precisión.

Parte de la máquina y el almacén de herramientas con el cambiador de herramientas tuvieron que dejarse al aire libre. Para que fuera posible la puesta en marcha, se construyó un recinto separado alrededor de las piezas de la máquina que se encontraban en el exterior. Para agravar los problemas, al mismo tiempo fue necesario aumentar las cantidades de producción, por lo que el aumento se llevó a cabo prácticamente en condiciones de emergencia. Este tipo de situaciones imponderables suceden todas al mismo tiempo.

Eficiente cabezal de fresado universal de 2 ejes Los cabezales de mecanizado se fabrican internamente en Emco Mecof, un factor importante para determinar la precisión del mecanizado. Emco Mecof también concede gran importancia a la precisión del movimiento transversal de los ejes, para conseguir, por ejemplo, un juego casi nulo.

Conseguir la máxima precisión posible es uno de los principales objetivos de las máquinas Emco Mecof. Además de la amplia gama de cabezales estándar, Emco Mecof desarrolla frecuentemente soluciones innovadoras específicas para cada cliente, en particular para su serie de máquinas de pórtico de gran tamaño.

En la serie Megamill, los cabezales de mecanizado con eje giratorio y eje basculante integrados tienen ajuste y control controlados por motor de forma continua y están disponibles con husillo motorizado o de alta velocidad. Gracias a la disposición inteligente del diseño del cabezal, se puede colocar para realizar un corte socavado de 15° mientras se encuentra en una posición horizontal (0°) paralela a la superficie de la mesa. Esto es útil porque elimina la necesidad de rutas de compensación en los ejes y simplifica la creación de programas y la generación de posprocesos.

Los cabezales de mecanizado son enfriados por el sistema de refrigeración central, que también alimenta el husillo y los motores de torsión. Para Bystronic, esta cinemática del cabezal supuso adentrarse en un nuevo territorio. La cinemática de las máquinas anteriores permitía programar los programas de trabajo en el panel de control. En el Megamill con su cabezal de 2 ejes esto ya no era eficiente.

Para crear programas de secuencia óptimos, fue necesario adquirir una herramienta CAM. Su implementación contó entonces con el apoyo activo de Emco Mecof. En todos estos temas, Emco Mecof pudo transmitir al cliente sus años de experiencia en la transformación de coordenadas y las secuencias de retracción del cabezal de fresado.

Mecanizado no tripulado El ajuste y posterior sujeción del bastidor de la máquina sobre la mesa de la máquina se realizaba previamente a mano. La pieza se coloca sobre superficies de soporte impresas en la mesa.

Este procedimiento requería mucho tiempo, lo que pronto llevó a Bystronic a pensar en otra forma de sujeción. Basándose en la experiencia adquirida con la tecnología de sujeción magnética, que también se utiliza en la fábrica, esta técnica también se utilizó para sujetar los bastidores de la máquina en el Megamill. Los extremos de la pieza están prenivelados para que quede colocada sobre la mesa en ángulo.

Luego la abrazadera magnética, ajustada mediante cuñas en los segmentos de sujeción, se mueve a todos los puntos de apoyo y sujeta la pieza. Esto elimina la lenta alineación manual y sujeción de cada punto de soporte.

Este método es particularmente eficiente y ahorra tiempo cuando, para eliminar tensiones internas en la pieza, se airea la abrazadera durante un período después del desbaste previo del contorno. Esto ahora lo puede hacer el sistema de control de la máquina. Ya no es necesaria la intervención manual. En su lugar, en el sistema de control se almacena un programa de secuencia escrito por Emco Mecof. Luego se puede llamar directamente mediante el comando M para iniciar el proceso de liberación.

El operador ya no necesita pasar por todos los puntos de sujeción, soltar las abrazaderas y luego apretarlas nuevamente a 200 Nm, y hacerlo dos veces para cada pieza. Esto significa que, en el turno no tripulado, se garantiza que la secuencia será muy precisa.

También se ha encontrado una solución práctica para cualquier mal funcionamiento debido a la rotura de la broca durante este período. La máquina finaliza la operación de mecanizado actual, pasa en modo lanzadera a la siguiente pieza preparada e inicia un nuevo ciclo. El procesamiento de la secuencia interrumpida se realiza manualmente, porque para Bystronic es de vital importancia que cada pieza salga correctamente mecanizada.

“La muy buena relación cliente-proveedor que establecimos durante el proyecto fue una verdadera ventaja a la hora de implementar nuestra nueva idea de cambiar a la tecnología de sujeción magnética. Cooperamos con profesionalismo y con espíritu de colaboración”. Kopp está muy satisfecho con el proceso de producción actual. Desde febrero, Bystronic fabrica piezas mediante sujeción magnética. no han experimentado problemas y han logrado ahorros sustanciales en el tiempo de configuración.

El futuro esta aqui

El director general Fabian Furrer defiende las estrategias de futuro de Bystronic y, según sus palabras, “nuestra ambición es ser climáticamente neutros hasta 2025 y eliminar por completo los combustibles fósiles. Esto lo conseguimos desconectando los sistemas de calefacción de petróleo y gas y trabajando con bombas de calor, cuyas necesidades de electricidad son abastecidas por sistemas fotovoltaicos. Ya obtenemos electricidad de la energía hidroeléctrica”.

Al reflexionar sobre formas de ahorrar el consumo de energía. aplica el mismo sentido de responsabilidad ecológica que cada individuo tiene por un entorno en el que vale la pena vivir.

“También tenemos que optimizar nuestros productos en términos de eficiencia energética. Los sistemas de corte por láser, por ejemplo, permiten a nuestros clientes ahorrar también”.

En 2018, Bystronic inició una nueva actividad empresarial, el Solution Center, donde se desarrollan soluciones para interconectar digitalmente todo el sistema de producción en la planta de un cliente. El objetivo de todas las innovaciones desarrolladas aquí es la Smart Factory.

"Los clientes exigen cada vez más una producción totalmente conectada en red y tenemos que poder ofrecérsela", afirma Furrer.

La máquina adecuadaDespués de cuatro años de experiencia en la fabricación de bastidores de máquinas en Megamill, la dirección empresarial y de producción están de acuerdo:

"Ahora, después de cuatro años, podemos decir sin lugar a dudas que Megamill es exactamente la máquina adecuada para nuestra producción", afirma Furrer.

Destaca especialmente que se han cumplido plenamente los requisitos especificados para la máquina y que en el futuro podrán implementar nuevas ideas con ella. Sobre este tema ya tiene algunas ideas concretas.

“Hemos optimizado los tiempos de producción, ahora logramos una alta productividad y actualmente trabajamos entre un 30% y un 40% sin personal. Pero tenemos la intención de continuar en esta dirección y ampliar la producción sin tripulación. Con esta máquina no debería haber ningún problema”.

Reacción en sistemas de movimiento dinámico donde la energía potencial que se creó mientras el objeto estaba en movimiento se libera cuando el objeto se detiene. La liberación de esta energía potencial o inercia hace que el dispositivo retroceda rápidamente en relación con la última dirección de movimiento. El contragolpe puede hacer que la posición de reposo final de un sistema sea diferente de lo previsto y de donde el sistema de control pretendía detener el dispositivo.

Uso de ordenadores para el control de procesos de mecanizado y fabricación.

Mecanizado con varias fresas montadas en un único eje, generalmente para corte simultáneo.

Filosofía basada en identificar y luego eliminar los impedimentos a la productividad. Se aplica a procesos de mecanizado, control de inventarios, rechazos, tiempo de cambio y otros elementos que afectan la producción.

Operación de mecanizado en la que se elimina metal u otro material aplicando potencia a un cortador giratorio. En el fresado vertical, la herramienta de corte se monta verticalmente sobre el husillo. En el fresado horizontal, la herramienta de corte se monta horizontalmente, ya sea directamente en el husillo o en un eje. El fresado horizontal se divide a su vez en fresado convencional, donde la fresa gira en dirección opuesta a la dirección de avance, o “hacia arriba” en la pieza de trabajo; y fresado ascendente, donde la fresa gira en la dirección de avance, o “hacia abajo” en la pieza de trabajo. Las operaciones de fresado incluyen fresado plano o de superficie, fresado final, fresado frontal, fresado en ángulo, fresado de formas y perfilado.

Ejecuta fresas y fresas montadas en eje. Las características incluyen un cabezal con un husillo que acciona las cortadoras; una columna, rodilla y mesa que proporcionan movimiento en los tres ejes cartesianos; y una base que soporta los componentes y alberga la bomba y el depósito de fluido de corte. El trabajo se monta sobre la mesa y se introduce en la cortadora o fresa giratoria para realizar los pasos de fresado; Las fresadoras verticales también introducen fresas en el trabajo mediante una pluma montada en el husillo. Los modelos van desde pequeñas máquinas manuales hasta grandes molinos de bancada y dúplex. Todos toman una de tres formas básicas: vertical, horizontal o convertible horizontal/vertical. Las máquinas verticales pueden ser de tipo rodilla (la mesa está montada sobre una rodilla que se puede elevar) o tipo cama (la mesa está firmemente apoyada y solo se mueve horizontalmente). En general, las máquinas horizontales son más grandes y potentes, mientras que las verticales son más ligeras pero más versátiles y más fáciles de configurar y operar.

Tira o bloque de material rectificado con precisión que se utiliza para elevar una pieza de trabajo, manteniéndola paralela a la mesa de trabajo, para evitar el contacto entre la cortadora y la mesa.

Movimiento en una fresadora o torno CNC que es de punto a punto a máxima velocidad pero, normalmente, sin interpolación lineal.

Se proporciona espacio detrás de los bordes cortantes para evitar roces. A veces se le llama alivio primario. El relieve secundario proporciona espacio adicional detrás del relieve primario. El relieve en los dientes terminales es un relieve axial; El relieve en los dientes laterales es un relieve periférico.

En aplicaciones de control numérico, corte más corto que el programado resultante después de un comando de cambio de dirección. También es una condición en los dientes de engranajes generados cuando cualquier parte de la curva de filete se encuentra dentro de una línea trazada tangente al perfil de trabajo en su punto de unión con el filete. Se puede introducir deliberadamente un corte socavado para facilitar las operaciones de acabado, como en el afeitado previo.