Multi

Aviso: más allá del mecanizado estándar de cinco ejes con configuraciones novedosas

Nuestra exploración del mecanizado multieje el año pasado abarcó varias configuraciones que iban mucho más allá de los cinco ejes, incluidos los híbridos de fresado-torneado y aditivo-sustractivo. Estas máquinas alcanzaron su mayor número de ejes incorporando múltiples torretas de herramientas, varios husillos o cabezales aditivos en correderas, a veces en combinación.

Sólo en un ejemplo inusual se aplicó el movimiento simultáneo de más de cinco ejes a una pieza individual: con dos husillos diferentes. Este año lo mantendremos simple: ¿Debería considerar más de un movimiento de cinco ejes con respecto a un husillo que engancha una pieza?

La respuesta, como suele ocurrir, se reduce a la pieza, según Jimmy Trusty, cofundador y gerente de operaciones de KRC Machine Tool Solutions en Independence, Kentucky. ¿El costo y la dificultad de realizar todos los cortes necesarios en varias configuraciones? (posiblemente en varias máquinas) ¿justifica una inversión en una máquina con un sexto eje? Hasta la fecha, la mayoría de las empresas que responden afirmativamente pertenecen a la industria aeroespacial, con piezas grandes, de alto valor y con tolerancias estrictas. Pero es un cálculo cambiante, porque el coste de las soluciones de seis ejes está bajando.

La clave, explicó Trusty, es el coste del cabezal de corte de dos ejes. Una disposición típica de seis ejes incluye tres ejes lineales, una mesa giratoria y un cabezal de corte que gira en dos ejes. Para situaciones en las que desea bloquear el cabezal en un ángulo específico para un corte pesado, estos cabezales de dos ejes pueden equiparse con un acoplamiento Hirth o un mecanismo de sujeción hidráulico. Trusty dijo que los constructores en Taiwán, Italia y otros lugares ahora ofrecen cabezales de dos ejes que cuestan tan solo 20.000 dólares, frente a los 150.000 a 200.000 dólares que son comunes en los centros de mecanizado de gama alta.

Un fabricante de máquinas herramienta probablemente no podría comercializar una máquina más barata con una cabeza de seis cifras, observó Trusty. Pero una máquina de menor costo con un cabezal de dos ejes de precio modesto tiene su lugar. “A medida que el costo de algunas de las máquinas baja, (el mecanizado de seis ejes) está comenzando a aplicarse en otras industrias, generalmente para reducir la configuración”, dijo Trusty. "Se puede procesar una pieza en una máquina en lugar de pasar a dos o tres máquinas".

Trusty especificó que estos cabezales de menor costo no ofrecen la longevidad ni las rpm más altas de los modelos más caros, pero funcionan lo suficientemente bien para las máquinas más pequeñas y las tareas más pequeñas en las que se aplican. Las aplicaciones del mercado de repuestos para automóviles son un ejemplo.

"Siempre hubo cinco ejes en la industria automotriz, pero eran cinco ejes con mesa giratoria", dijo Trusty. “Ahora estás viendo las máquinas de mesa giratoria horizontal y vertical con cabezal de dos ejes, además de las de tres o cuatro ejes lineales... . Muchas de esas máquinas no pueden aplicar seis o siete ejes simultáneamente, pero pueden posicionar la pieza con dos ejes giratorios para que los otros dos ejes en el cabezal puedan alcanzar su destino requerido, como meterse en un bolsillo”.

Es un estribillo frecuente en el mecanizado multieje: la mayoría de las máquinas de cinco ejes generalmente no cortan con interpolación simultánea de cinco ejes. En cambio, dos ejes llegan a una posición fija temporalmente y luego tres ejes se mueven a través del corte. De ahí la denominación de “mecanizado de 3+2 ejes”.

Del mismo modo, señaló Trusty, la mayoría de las máquinas de seis ejes no mueven todos los ejes a lo largo del corte, aunque nunca escuchó a nadie usar la frase "mecanizado 3+3". Pero el sexto eje "ofrece un conjunto completamente nuevo de capacidades de posicionamiento", afirmó Trusty. Y, de hecho, hay situaciones en las que de otro modo no se podría realizar el corte necesario. Incluso hay algunos casos en los que es posible que se necesite una interpolación simultánea de seis ejes, explicó.

Tomemos como ejemplo el centro de mecanizado horizontal Helix de seis ejes de KRC. Prácticamente todo se puede personalizar, mientras que la configuración estándar cuenta con 78” (1980 mm) de recorrido transversal en X y 147” (3734 mm) en Y, con una mesa de 72” (1822 mm) de diámetro (eje B). El recorrido vertical del eje Z es de 66” (1676 mm) y lleva un cabezal de dos ejes que gira 360° paralelo a Z, además gira ±110° perpendicular a Z. El husillo estándar ofrece 46 hp (34kW) y 12,000 rpm con una interfaz HSK100A y puede alcanzar hasta 30.000 rpm.

KRC entregó una de esas máquinas a un cliente aeroespacial que quería tener la capacidad de mover los seis ejes simultáneamente. Esto no es típico, dijo Trusty, pero señaló que una parte lo requería. Describió la aplicación como una “parte muy compleja de un motor de avión de unos 10 m (tres pies) de diámetro. Es lo suficientemente complejo como para que el proceso de mecanizado requiriera seis ejes solo para rotar dentro y alrededor de algunas piezas de la pieza”.

Más allá de la flexibilidad derivada de un sexto eje, Trusty dijo que también es bastante estándar ofrecer múltiples cabezales de corte en máquinas más grandes, a menudo con la capacidad de apagarlos automáticamente. Debido a que cada cabezal puede diferir en características como velocidad y par, así como en la configuración del eje, tener múltiples cabezales efectivamente aumenta la flexibilidad geométrica de la máquina en su conjunto.

Para ver un ejemplo quizás extremo, mire la última de las cuatro máquinas que Starrag USA Inc., Hebron, Ky., entregó a Metalex Manufacturing en Cincinnati. Este nuevo monstruo, un centro de mecanizado tipo portal Droop+Rein serie T, vino con 12 cabezales de mecanizado y Metalex ya está considerando agregar dos más.

El duodécimo cabezal, que Metalex especificó justo antes de la entrega para fresar grandes anillos de aluminio para un cliente aeroespacial, gira ±203° y tiene un husillo motorizado integrado que funciona a hasta 18.000 rpm. Starrag describió la selección de cabezales de Metalex como una "amplia gama". Los cabezales se pueden cambiar automáticamente, según el proveedor, y todos se mueven sobre un eje C con rotación infinita. Starrag informó que la máquina incluye "dos cabezales de fresado universales continuos tipo horquilla" para "mecanizado pesado con hasta 1.770 pies-libras (2.400 Nm) de par de fresado".

El tamaño de la máquina también es extremo, con un área de trabajo de 748” (19.000 mm) en X, 354” (9.000 mm) en Y y 118” (3.000 mm) en Z. Starrag considera que la “barra transversal móvil continua” es el sexto eje (W), y citó un recorrido de 217” (5500 mm) para “un trabajo aún más flexible y universal”. La cama del eje X lleva dos mesas, cada una de 236 x 315” (6000 x 8000 mm) de tamaño.

El diseño es tal que el personal puede trabajar en ellos por separado. Por ejemplo, una mesa se puede usar para mecanizar, mientras que la otra se usa para configuración o inspección fuera de la zona de trabajo. Por el contrario, las mesas se pueden utilizar en tándem, extendiéndolas hasta 709” (18.000 mm), para soportar piezas de trabajo extralargas.

Es más, cada mesa tiene una mesa giratoria circular integrada de 236” (6000 mm) de diámetro, impulsada por un accionamiento principal de 149 hp (111 kW). Esto permite el mecanizado rotativo de componentes que pesan hasta 200 toneladas (181.000 kg). Starrag también suministró portaherramientas de tornear de su gama de productos Dörries. Por último, las mesas giratorias también se pueden utilizar como eje C para un posicionamiento preciso al fresar y taladrar. En resumen, el director de ventas para grandes proyectos de Starrag, Heiko Quack, "está convencido de que esta máquina es única por su tamaño, configuración y multifuncionalidad".

Saliendo de nuestro límite autoimpuesto de “un husillo a la vez”, consideremos la serie KRC Fusion. Como explicó la directora de marketing, Caitlin DeVore, se trata de máquinas tipo pórtico que KRC puede configurar “para una amplia gama de tamaños y para múltiples propósitos de mecanizado. Este sistema ofrece mecanizado CNC de gran formato con cada sistema diseñado como una solución llave en mano y configurado para cumplir con los requisitos de proceso específicos y únicos de cada cliente”.

Las máquinas Fusion cuentan con “un puente móvil y dos mástiles verticales sobre rieles paralelos suspendidos sobre el área de trabajo”. Cada mástil lleva un cabezal de mecanizado y cada cabezal puede moverse en cinco o seis ejes. Además del fresado/fresado, un “cabezal de mecanizado” Fusion puede ser un sistema de corte ultrasónico, un chorro de agua abrasivo, un sistema de inspección, un láser de ablación o un sistema de impresión. DeVore dijo que los clientes pueden incluso agregar tecnologías años después de la entrega de la máquina, a medida que surjan las necesidades.

"Los centros de mecanizado híbridos de la serie Fusion ofrecen una gran flexibilidad, ya que son altamente configurables y emplean una variedad de tecnologías de mecanizado aditivas, sustractivas y adaptativas dentro de un solo centro de trabajo", resumió. "Este centro de mecanizado multiproceso puede completar procesos de recorte, taladrado, fresado, fresado de superficies, marcado e inspección, todo en una sola máquina".

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