Máquinas Herramienta para Artesanos

May 12, 2023

Matt Washkow a veces se encuentra en ferias comerciales manejando la exhibición de Grizzly Industrial Inc., donde es director de productos, cuando un asistente plantea una pregunta sobre los tornos del taller de herramientas que ha escuchado antes.

"Habrá personas que son nuevas en la industria... y dirán '¿por qué tienen estas máquinas? Ahora tenemos CNC'", recordó. "Incluso bromeo a veces (y pregunto) cuando una máquina CNC se rompe, ¿con qué la arreglas? Sigue siendo una máquina muy necesaria".

Los tornos han sido necesarios durante mucho tiempo. Fueron hechos por primera vez por los egipcios, pero no fue hasta el siglo XIX que tuvieron habilidades para cortar hilo, según los historiadores. Hace setenta años, un artículo de junio de 1950 en el New York Times anunciaba el primer torno CNC en Arma Corp., una subsidiaria de American Bosch Corp. (anteriormente parte de Robert Bosch GmbH), Brooklyn.

El artículo dice: "Ayer se realizó la primera demostración de un método completamente nuevo de producción en masa en las industrias metalúrgicas... (de una máquina electrónica) utilizando un dispositivo operativo 'piano-roll' hecho directamente a partir de planos. Proporciona un control preciso del ciclo de producción en un torno estándar sin ayuda humana, excepto en la carga y descarga de la máquina.

"HC Guterman, presidente de Arma, y ​​CT Foxx, ingeniero jefe, demostraron que con un modelo que cuesta solo alrededor de $1500 [equivalente a $16 556 en dólares actuales, ajustados por inflación], los dispositivos electrónicos pueden controlar la salida repetitiva electrónicamente para ahorrar como tanto como el 75 por ciento del tiempo que normalmente se requiere para fabricar una pieza de máquina estándar con tolerancias tan finas como más o menos una fracción de una milésima de pulgada".

A pesar de todas las ventajas de un torno CNC descritas en el periódico, para reparaciones únicas y piezas de repuesto con ajustes y acabados de tolerancia estrecha, el torno del taller de herramientas hace que un CNC parezca un bruto pesado, dijo Washkow. "Un buen maquinista puede comenzar a trabajar directamente (en un torno de taller de herramientas) a partir de un boceto simple con algunas dimensiones críticas agregadas, mientras que un CNC requiere que la pieza se dibuje y programe primero", dijo Washkow. "Incluso entonces, es posible que sea necesario ajustar el programa para producir el grado de precisión requerido en las dimensiones críticas".

Washkow, que ha estado en Grizzly, con sede en Bellingham, Washington, durante 27 años, sabe que los tornos del taller de herramientas son como el atlas de la mayoría de los talleres de máquinas de alta calidad, y son necesarios para respaldar toda la instalación industrial.

"Un torno de taller de herramientas tiene cojinetes de husillo de alta precisión en un cabezal de servicio pesado, bancadas endurecidas, un cabezal en baño de aceite presurizado, una caja de engranajes en baño de aceite totalmente cerrada, alimentación eléctrica de carro y deslizamiento transversal, una caja de engranajes de cambio rápido con ambos velocidades de avance métricas e imperiales, lecturas digitales, velocidad de husillo variable y freno de pie", dijo.

En general, los tornos del taller de herramientas son máquinas de alta precisión que se utilizan internamente para respaldar una instalación en lugar de realizar series de producción medianas o grandes de componentes individuales. Se utilizan para piezas únicas, prototipos, para reparar herramientas antiguas o para fabricar rápidamente una herramienta nueva, para reparar piezas desgastadas o rotas, pequeñas series de producción y para construir plantillas y accesorios.

Estos tornos versátiles están diseñados y fabricados para ser fáciles de usar. Están hechos para permitir que los maquinistas expertos como los que cita Washkow fabriquen piezas simples o complicadas en pequeñas cantidades rápidamente. Por eso, deben ser versátiles para que los maquinistas puedan seleccionar la mejor forma de fabricar una pieza.

También son relativamente asequibles. Los tornos de taller de herramientas ofrecidos por las empresas citadas en este artículo cuestan múltiplos de decenas de miles de dólares frente a los cientos de miles de dólares de precio de muchas máquinas herramienta. Muchos consideran que los tornos de taller de herramientas son un primer paso en el mecanizado CNC. Grizzly ofrece muchas variaciones de tornos de taller de herramientas en las marcas Grizzly y South Bend.

En muchos casos, estos caballos de batalla industriales tampoco han cambiado mucho, dijo Washkow. Es posible que tengan rodamientos mejorados, lecturas digitales y husillos de velocidad variable, pero los tornos de taller de herramientas son un diseño comprobado que cumple su propósito y, aparte de las pequeñas mejoras, probablemente no cambiarán mucho en el futuro, dijo. Los tornos Toolroom no son el lugar donde los fabricantes ponen a trabajar a sus departamentos de I+D para mejorarlos. "Realmente se están logrando avances con las máquinas CNC", dijo.

Sin embargo, los tornos de taller de herramientas están avanzando, incluso si es cierto que los CNC están ganando más terreno en los presupuestos de I+D. Los fabricantes de máquinas herramienta las están mejorando cada vez más. También están fabricando muchos de ellos híbridos, operados manualmente pero también equipados para usarse en modo de enseñanza. Esto a veces se denomina modo conversacional, dijo Ravjeet Singh, gerente general de Expand Machinery Inc., Chatsworth, California.

"Nosotros mismos usamos controles Fagor (Fagor Automation USA, Elk Grove Village, Illinois)", dijo Singh. "Son muy populares aquí en los Estados Unidos, tienen un buen modo de enseñanza y usan código G para ejecutarlo". Con el modo de enseñanza, los operadores completan sus parámetros iniciales y deseados en una pantalla de lectura digital y los controles de la máquina completan el código G.

"Todas las empresas de control del mundo están tratando de hacer eso porque cuanto más fácil sea para los operadores, más controles venderán", dijo Singh.

Expand tiene ocho modelos de tornos manuales para cuarto de herramientas, que varían en tamaño de giro de 11 a 55" (27,94 a 139,7 cm), 18 a 315" (45,72 a 800,1 cm) entre centros y potencia de 3 a 40 hp (2,24 a 29,8 kW). )

Singh dijo que, en su opinión, Fagor y Heidenhain, Schaumburg, Illinois, se enfocan en un operador que usa el modo de enseñanza, mientras que los controles de FANUC America Corp., Rochester Hills, Mich., y Haas Automation Inc., Oxnard, Calif., confían en más sobre el operador que programa el código G que hace funcionar la máquina.

Pequeñas cantidades de piezas, por ejemplo, de una a 10, a menudo se ejecutan en máquinas manuales, dijo Michael McGarry, gerente nacional de ventas, TRAK Machine Tools, Southwestern Industries Inc., Rancho Domínguez, California. Aunque pueden requerir herramientas especiales o configuraciones múltiples, "Agregar un torno de taller de herramientas reduce significativamente el tiempo de mecanizado y mejora drásticamente la calidad", dijo. "Se dice que el ahorro de tiempo es 'el doble de rápido', pero si la pieza presenta alguna complejidad, el ahorro de tiempo puede ser de seis a ocho veces más rápido".

El uso de centros de torneado costosos para pequeñas cantidades es ineficiente, dijo McGarry, en comparación con los tornos manuales del taller de herramientas.

"Los centros tardan más en configurarse, a menudo más que el tiempo de ejecución real de la pieza", dijo. "Además, ¿por qué atar una máquina de producción costosa que podría estar produciendo grandes cantidades de piezas cuando podría operar un torno de taller de herramientas menos costoso y hacer el trabajo más rápido?"

En ambos escenarios, las desventajas de los tornos CNC son el tiempo y los gastos que se requieren para fabricar la pieza. Un torno de taller de herramientas puede permitir que un maquinista calificado sea mucho más eficiente y, por lo tanto, que el trabajo sea mucho más rentable o menos costoso de operar en los talleres de apoyo a la ingeniería.

Para algunos trabajos, la necesidad de escribir código G para hacer funcionar un torno CNC tiene desventajas potenciales en más de un sentido. Toma tiempo, requiere un cierto conjunto de habilidades para hacerlo, y tener que escribir un programa hace que sea más difícil hacer cambios sobre la marcha.

Por ejemplo, si los fabricantes de herramientas desean cambiar el diámetro de las piezas de trabajo que están mecanizando en los tornos del taller de herramientas, pueden realizar fácilmente los ajustes en modo conversacional. No hay necesidad de editar ningún código G. Si la pieza de trabajo es un prototipo y tiene éxito, el operador puede convertir el programa CNC en una aplicación de producción. Sin embargo, hasta que se demuestre que el prototipo funciona, el torno del taller de herramientas es el medio más eficiente para mecanizar la pieza de trabajo.

Operar un torno de taller de herramientas y un CNC también requiere diferentes conjuntos de habilidades. El CNC requiere capacidad de programación, mientras que el operador de un torno de taller de herramientas manual debe conocer los diferentes materiales y qué herramientas se necesitarán para obtener el acabado adecuado.

"Los tornos Toolroom están diseñados para permitir que los maquinistas expertos fabriquen piezas simples o complicadas en pequeñas cantidades muy rápidamente", dijo McGarry. "Los maquinistas expertos son artesanos".

TRAK fabrica seis tornos de taller de herramientas diferentes que se pueden operar manualmente o mediante CNC. Varían en tamaño desde un giro de 14 a 33" (35,56 a 83,82 cm), 30 a 118" (76,2 a 299,72 cm) entre centros y motores de husillo de 5 a 30 hp continuos.

Los nuevos tornos TRAK toolroom cuentan con el control ProtoTRAK RLX, según McGarry. La ProtoTRAK es una gran pantalla táctil que facilita la navegación. Además, hay videos de autoayuda dentro del control que le permiten al maquinista aprender qué hay de nuevo cuando se actualiza el software o para obtener ayuda mientras usa el control.

Una máquina pesada significa cortes más pesados, mayor rigidez y menos vibración. Para una vida más larga y la más alta precisión, opte siempre por un torno con una base de hierro fundido pesado. Cualquier potencia inferior a 2 hp será inadecuada para el corte de metales. El mandril debe ser lo suficientemente grande para sujetar cualquier pieza de trabajo que el maquinista tenga en mente. Como mínimo, necesitan un mandril de tres y cuatro mordazas, así como una placa frontal, un centro vivo y varios adaptadores de cono Morse para el contrapunto.

También son importantes el tipo de cojinetes de husillo utilizados, cuántos hay y qué tan separados están. Un husillo barato con rodamientos de baja calidad no causará más que problemas dentro de un año o dos.

Un ancho de bancada más amplio proporciona mayor estabilidad y mejores resultados en las operaciones de torneado.

Un freno de pie para detener el husillo rápidamente es una necesidad. Un cabezal engranado con múltiples rangos de velocidad ayuda a garantizar que el maquinista tenga suficiente potencia disponible. Las vías endurecidas y rectificadas aseguran años de uso productivo. Un botón de trabajo facilita los cambios de marcha. Los compradores deben asegurarse de que un torno tenga las capacidades adecuadas de corte de roscas.

El puesto de herramientas debería facilitar el cambio y el ajuste de las herramientas. Para el trabajo del eje y otras piezas largas, una luneta ayuda a facilitar el trabajo. Una lectura digital hace que la operación del torno sea mucho más fácil y menos propensa a errores y debe adquirirse si es asequible.

Para aquellos en el mercado de un torno de armero, cualquier maquinista se haría un favor al ampliar su búsqueda para incluir tornos industriales, incluidos los tornos de taller de herramientas. Es muy posible que ahorren algo de dinero comprando un torno de uso más general, y casi seguro que tendrán una máquina de mayor calidad y más duradera.

—Kent Industrial USA Inc., Tustin, California.

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