Mecanizados

Centros de mecanizado

Tradicionalmente las operaciones de torneado, frenteado, fresado, etc. se realizaban transportando la pieza a mecanizar de una máquina-herramienta a otra antes de que esta estuviera completamente mecanizada. Esto es un método de fabricación viable que puede ser altamente automatizado, lo cual dio comienzo a lo que se conoce como líneas transfer. Estas consisten en numerosas máquinas-herramientas colocadas secuencialmente, y la pieza se desplaza de estación en estación, realizándose una operación de mecanizado particular en cada una de ellas. Las líneas transfer son comúnmente utilizadas en grandes producciones y/o en producciones en masa.

Existen situaciones y productos donde esas líneas transfer no son convenientes económicamente, particularmente cuando los productos a ser mecanizados cambian rápidamente. En los años 50 se desarrolló un importante concepto, los centros de mecanizados.

Un centro de mecanizado es una estación simple controlada por CNC, una máquina herramienta capaz de fresar, taladrar, escariar, etc. Estas máquinas herramientas son usualmente equipadas con un cambiador automático de herramientas y diseñadas para realizar operaciones sobre distintas superficies de piezas sobre una tabla rotante. Por lo tanto, luego de una operación en particular, la pieza no tiene que ser removida y llevada a otra máquina para una transformación posterior. Los almacenadores de los intercambiadores de herramientas ocultan las herramientas y los intercambia con esos en los husillos según los comandos del programa que asegura velocidades óptimas y almacenamiento tan bien como las coordenadas de los espacios necesarios para maquinar la pieza.

Figura 3.1. Centro de mecanizado moderno

Un centro de mecanizado puede estar equipado con más de 200 herramientas. Es capaz de manufacturar grandes y complejas partes eficientemente y con gran exactitud.

El alto nivel de flexibilidad de los centros de mecanizado se encuentra íntimamente relacionado con el alto nivel de automatización que poseen. Los últimos desarrollos en los centros de mecanizado incluyen dispositivos de cambio de plataformas, cambiadores principales que perforan y cambiadores del compartimiento de la herramienta.

3.2.1. Tipos de centros de mecanizado y centros de torneado

Existen varias designaciones para los centros de mecanizado, los dos tipos básicos de centros de mecanizado son de husillo horizontal y de husillo vertical; algunos de los centros de mecanizado pueden usar ambos tipos de husillos.

Los centros de mecanizado con husillo vertical son recomendados para realizar operaciones de mecanizado sobre superficies lisas con cavidades profundas. Producen partes con una muy buena tolerancia dimensional. Son generalmente menos costosos que los de husillo horizontal.

Los centros de mecanizado con husillo horizontal son recomendados para grandes piezas que requieren que varias de sus superficies sean mecanizadas. La mesa de trabajo puede rotar sobre varios ejes. Otra categoría de las maquinas con husillo horizontal son los centros de torneado, los cuales son tornos controlados por computadora con varias características.

Los centros de mecanizado universales son desarrollos mas recientes y están equipados con ambos tipos de husillos: horizontal y vertical. Poseen una gran variedad de características y son capaces de mecanizar todas las superficies de una pieza, de allí el término universal.

Figura 3.2. Centro de mecanizado con husillo vertical y mesa desplazable

Los centros de mecanizado pueden ser categorizados más a fondo según se desplace la mesa o la columna. Los del tipo de mesa desplazable son usados para maquinar partes pequeñas, incorporando un sistema de plataforma para transportar la pieza a trabajar. Los diseños de columna desplazable son muy usados para mecanizar partes grandes. Estos centros de mecanizado usualmente tienen un módulo de trabajo que contiene 60, 360 ó 720 posiciones programables de rotación indexados en una tabla o 360.000 posiciones programables totalmente controlables por tablero.

Figura 3.3. Centro de mecanizado con husillo horizontal y columna desplazable.

Los movimientos de las máquinas son gobernados por control numérico en sus tres ejes principales y a menudo en sus ejes secundarios. Los programas de los centros de mecanizados pueden ser almacenados y también proporcionar la entrada a los centros de mecanizados con CNC por medio de ocho canales Mylar tape, diskettes (3 ½) o directamente desde una computadora externa. Muchos de los centros de mecanizado tienen una minicomputadora interna que les permite almacenar varios programas y eliminar los datos de entrada necesarios cada vez que se realiza una pieza.

3.2.2. Secuencia típica de operación de los centros de mecanizado

Como los centros de mecanizado llevan consigo una gran inversión de dinero, estos deben ser operados continuamente y eficientemente para que sean provechosos. Cada herramienta de corte se preestablece para el diámetro y profundidad en un sostenedor de cambio rápido; por lo tanto, cuando la herramienta es ubicada en el husillo, esta corta según las dimensiones programadas sin ningún ajuste en la máquina.

Las herramientas se ubican en agujeros de un tambor rotatorio sobre la parte superior de la columna de la máquina. Cuando el programa necesita una herramienta, ésta es identificada por un sensor desde los anillos cifrados alrededor de la caña de la herramienta y luego es transferido por un cambiador de herramientas mecánico en unos segundos hacia el husillo. El husillo, que es accionado por un motor de 1.5 a 56 kW (2 a 75 HP), posee típicamente una velocidad entre 50 a 4000 rpm para acomodar muchos tamaños de herramientas.

Figura 3.4. Centro de mecanizado con intercambiadores de plataformas.

Una clase de máquinas más avanzadas son los centros de mecanizados sin tripulación. En estas unidades, de 15 a 20 ó más partes son cargadas en las plataformas en un repositorio cerca de la máquina. Las partes son transferidas dentro y desde las estaciones de trabajo automáticamente alternadamente. El control CNC tiene una memoria que es lo suficientemente grande para almacenar programas para realizar todo el trabajo, y cada programa es llamado para realizar su parte en la estación de trabajo. Los centros de mecanizados pueden ser usados convencionalmente, las plataformas y los programas pueden ser cargados durante el día, así la máquina puede operar durante toda la noche o todo el fin de semana con una pequeña o ninguna supervisión.

Durante el segundo y tercer cambio, cuando el costo del trabajo es más alto y el costo de la electricidad es más bajo, las plataformas automáticamente se mueven hacia los centros de mecanizados, los cuales seleccionan el

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