CAD/CAM + Empoderamiento de los empleados = Eficiencia mejorada

Oct 29, 2023

En toda la industria manufacturera, las empresas están tratando de recuperar las pérdidas y reducir los costos. Amada Tool America Inc. conquistó la reducción de costos al liberar el potencial de su software CAM a través de mejoras de procesos dirigidas por los empleados. Como resultado, los tiempos del ciclo de producción se redujeron a la mitad y el fabricante de herramientas se volvió más ágil para adaptarse rápidamente a los nuevos desafíos.

Ubicada en Batavia, Nueva York, Amada Tool America se estableció en 1965 y luego fue adquirida en 1990 por Amada Co. (Isehara-Shi, Japón). La empresa desarrolla, fabrica y da servicio a equipos de procesamiento de metales y máquinas herramienta. Proporciona herramental tanto estándar como especial para las prensas punzonadoras de torreta y las prensas plegadoras de Amada dentro de los Estados Unidos. Amada Tool America emplea a 80 personas y está ubicada en una instalación de 75,000 pies cuadrados [6,968 metros cuadrados].

Las piezas se producen a partir de una gama de aceros y se mecanizan en rectificadoras, molinos, tornos, sierras de cinta y máquinas de electroerosión. La empresa opera como un taller de flujo, fabricando un conjunto estándar de herramientas para cada tamaño de estación en las máquinas Amada. Sin embargo, a diferencia de un proceso de taller de flujo típico, cada parte puede tener una gran cantidad de variaciones que requieren diferentes configuraciones y cambios. Tal diversidad de productos agregó complejidad para los operadores, que a menudo cambian entre piezas y operaciones.

El desafío brindó la oportunidad de optimizar el proceso de producción. Amada Tool America amplió sus capacidades de programación al comprar el software Mastercam CAD/CAM de CNC Software LLC, con sede en Tolland, Conn. El software estandarizó las configuraciones de los equipos con un archivo de programación individual guardado para cada producto. Al incorporar lectores de códigos de barras, los operadores escanearon los números de pieza para acceder fácilmente a los archivos de datos y comenzar la producción de manera eficiente.

"Para mí, Mastercam es una herramienta", dijo Ricky Streiff, programador de Amada. "Un artesano sin sus herramientas no es nada, y una herramienta sin un artesano tampoco es nada. Entonces, una vez que tienes esta herramienta y esta habilidad, es fácil pensar en otras formas de usarla".

Para la capacitación inicial, Amada envió empleados a Mastercam Reseller OptiPro Systems en Ontario, NY, donde las clases cubrieron torno, fresado y fresado 3D. Los empleados también utilizaron recursos en línea para obtener más información sobre la funcionalidad del software. Con la capacitación, dijo Streiff, los operadores "estaban fabricando piezas desde el principio, creando programas, ahorrando tiempo".

Después de la integración, Amada comenzó a revisar los archivos de programación para actualizar la configuración para un mecanizado óptimo. Se mejoraron las trayectorias y la configuración del equipo con opciones más eficientes, con el tiempo de ciclo promedio reducido a la mitad.

"Las trayectorias de herramientas eran mucho más intuitivas", explicó Streiff. "Fue muy fácil crear nuevos programas con menos cortes de aire y un uso innecesario de herramientas, como movimientos de inmersión y retracción".

La mejora más significativa involucró una herramienta fabricada para el cambiador automático de herramientas (ATC) de la serie HRB de Amada. Utilizando una fresadora de cuatro ejes equipada con una mesa de muñones, las piezas se montaron en una placa de fijación. Se completó el mecanizado en la parte superior y posterior, con una ranura que da acceso a este último. Inicialmente, la pieza tenía un tiempo de ejecución de 90 minutos, más una operación de desbarbado manual de 20 minutos. Después de las actualizaciones de programación, el tiempo total del ciclo se redujo a 35 minutos, con el desbarbado en la máquina.

Los ahorros generales incluyeron:

--Reducción del 50 por ciento solo en el tiempo del ciclo

--93 por ciento de reducción en tiempo de ciclo combinado/desbarbado

--140 por ciento de reducción en el costo de herramientas por pieza.

Para lograr los resultados, Streiff simplificó la operación de mecanizado incorporando trayectorias de herramientas de alta velocidad para desbarbar y achaflanar. La trayectoria de herramienta de fresado dinámico seguida de una trayectoria de contorno 3D permitió que la misma fresa de extremo toro desbastara una ranura y luego aumentara en ángulo, creando el borde achaflanado deseado. Las trayectorias 3D también aplicaron un radio a los orificios ubicados en una inclinación de la superficie de la pieza.

En ambos ejemplos, se eliminó la necesidad de acabado manual, aumentó la productividad y mejoró la calidad del acabado superficial. En la mayoría de los casos, la vida útil de la herramienta se cuadruplicó debido a la reducción del tiempo de ciclo y las cargas de fuerza, según Streiff.

La tecnología de movimiento dinámico del software ajustaba continuamente el movimiento de corte de la herramienta para mantener constante el grosor de la viruta. Dado que se controlaron las fuerzas de corte, se redujeron la cantidad de calor generado y las vibraciones, a pesar de que algunas de las piezas tenían métodos de sujeción más ligeros con mayor potencial de vibración.

Se empleó toda la longitud de la herramienta, lo que produjo una mayor remoción de material con menos desgaste de la herramienta. Para evitar costosos errores de colisión, se utilizó simulación para validar tolerancias estrictas. El herramental del molino tenía un espacio libre limitado para acceder a la parte posterior de las piezas a través de la ranura, trabajando con tan solo un milímetro entre el cuerpo de la herramienta y la fijación de la máquina. Con visibilidad limitada debido al tamaño de la máquina, Streiff completó la verificación y las modificaciones necesarias desde su escritorio.

"Pude ver todo directamente en la pantalla de la computadora", dijo Streiff, señalando que podía ver claramente el proceso y verificar la autorización de las herramientas. "Si no iba a despejarse, sabía cuánto más tenía que extender mi herramienta para aclararlo".

Enfrentando otro desafío, Amada fabrica herramientas seccionales de ancho variable para la prensa plegadora HRB en una fresadora de tres ejes con un controlador Fanuc. Para terminar el ancho especificado, los lados izquierdo y derecho del segmento requerían fresado y esmerilado. Las piezas se acabaron limando a mano un chaflán de 1 mm. Cada parte constaba de seis o 12 bordes, lo que tomaba un promedio de tres a cinco minutos por borde para terminar.

El cabezal de ángulo recto estándar (RAH) requería indexación manual a un ángulo específico, por lo que sería necesario comprar dos herramientas, una para cada lado, a un costo de alrededor de $10,000 por pieza. Mientras buscaba una opción más rentable, Streiff encontró el Titespot Angle Head (Eltool Corp., Mansfield, Ohio), un cabezal de ángulo recto indexable accionado por refrigerante. Debido a que no se requería la rotación del husillo para accionar el cabezal, el husillo actuaba como un indexador y permitía el acceso del cabezal único a ambos lados de la parte larga.

Para capitalizar los beneficios del Titespot Angle Head, Amada tuvo que determinar cómo programarlo en el controlador Fanuc, que estaba limitado a operaciones de máquinas de tres ejes. Una herramienta normal necesita una compensación de longitud y diámetro. En este caso, el RAH necesitaba la longitud, el diámetro de la herramienta y la distancia desde la punta de la herramienta hasta el centro del husillo.

Para eliminar el problema de un desplazamiento adicional y problemas de compensación del cortador, Streiff programó la trayectoria en Mastercam utilizando un cabezal agregado y utilizó la compensación por computadora en la configuración de la trayectoria para permitir que Mastercam manejara la compensación del diámetro de la herramienta de chaflán. Luego usó el software para agregar una variable común de Fanuc a cada movimiento X en el programa. Esta variable se calcula a través de un subprograma en la máquina y considera la longitud de la herramienta de chaflán desde la línea central del husillo y el ancho de pieza deseado, luego lo suma al valor X programado de Mastercam. Este método, junto con los lectores de códigos de respuesta rápida, permitió a Streiff y su equipo utilizar un programa Mastercam para ejecutar cualquiera de sus anchos de pieza.

Fue necesaria una creación posterior para transferir los archivos de datos al controlador Fanuc. A pedido de Streiff, el equipo de OptiPro le envió documentación posterior a la redacción. Streiff pudo usar la información, junto con los foros en línea, para modificar una publicación existente para generar con éxito el código deseado. En general, el tiempo del ciclo de la máquina se redujo a 1 minuto con un desbarbado manual mínimo de 10 segundos. No se requirieron modificaciones adicionales a la máquina.

"Pensé que era genial", sonrió Streiff, y agregó que es como tomar una máquina estándar de tres ejes controlada por Fanuc y transformarla en una 3+1 con la adición de una herramienta, algo de codificación y postes de Mastercam.

Inspirándose en las mejoras del proceso para el cabezal en ángulo recto, Streiff decidió manipular los planos y las orientaciones de los ejes para la rectificadora Amada RS Techster, que se utiliza para rectificar, rectificar superficies y perfilar para crear ángulos y radios en forma de V. Como Amada trabaja con perfiles de más de 30 piezas, el fabricante pide las ruedas en bruto y las mecaniza con un diamante de una sola punta. Cada vez que el operador reemplaza una rueda desgastada, el programa de código G para el equipo puede demorar hasta 30 horas para obtener el perfil preferido.

Para abordar la ineficiencia, Streiff manipuló los planos en el software, alineando los ejes en la dirección correcta para correlacionarlos con los ejes X, Y y W de la máquina. Con la trayectoria de desbaste dinámico, el tiempo del ciclo se redujo de 30 horas a seis horas.

"El programa proporcionado hacía todo el perfil cortando aire la mayor parte del tiempo, mientras que el desbaste dinámico obviamente no cortaba aire", explicó Streiff. "Va directo a la carne del corte".

Streiff continuará utilizando su conocimiento de programación para buscar más oportunidades de mejora dentro de las operaciones existentes de la empresa y cualquier proceso nuevo. Como muchos fabricantes en la actualidad, Amada tiene escasez de personal. Una vez que la empresa llene los puestos vacantes, Streiff indicó que tendrá la capacidad de utilizar Mastercam con más frecuencia y encontrar aún más beneficios. Invirtiendo en la generación más joven y en los posibles futuros empleados, Amada se involucra en la educación local. Es patrocinador de Genesee Valley Educational Partnership, también conocida como BOCES, que es una escuela técnica y comercial con un campus en Batavia, Nueva York. El fabricante apoya a la escuela asistiendo a eventos, facilitando recorridos y asociándose con el programa cooperativo. . De hecho, Streiff se graduó del programa cooperativo BOCES y del programa de aprendizaje de Amada Tool America.

Como fabricante de herramientas, Amada tiene muchas herramientas a su disposición, incluido el software CAD/CAM y empleados bien capacitados. Sin embargo, la adaptabilidad solo se actualizó cuando ambos se sinergizaron juntos.

"Uno de los grandes puntos de todos estos proyectos fue que tenía esta herramienta en mi bolso", atestiguó Streiff. "Debido a que tenía esa herramienta y sabía cómo usarla, tenía plena confianza en que podía realizar mejoras en el proceso incluso antes de encender la computadora".

Para obtener más información acerca de Amada Tool America, visite www.amada.com o llame al 585-344-3900. Para obtener más información sobre el software CNC, visite www.mastercam.com o llame al 800-228-2877.

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