El mecanizado complejo requiere un software avanzado

Aug 08, 2023

Con el software Mastercam CAD/CAM, el programador de CNC Chris Merrick programa trayectorias de herramientas para un componente de ventilador. Imágenes: Chris Hayhurst, Fotografía de Hayhurst

En 2000, Coordinate Industries, Oakville, Ont., actualizó las capacidades de su equipo al comprar una sola máquina de 5 ejes. Ahora, más de 20 años después, la empresa ha aumentado su base instalada para incluir 50 centros de mecanizado CNC, 26 de los cuales son fresadoras de 5 ejes.

Establecida en 1985, la empresa produce piezas mecanizadas de precisión para las industrias aeroespacial, de defensa y médica, así como componentes mecánicos para las industrias de imágenes espectrales e información visual. También ofrecen servicios de acabado y montaje. Ubicado en dos campus que suman un total de 100,000 pies cuadrados, Coordinate Industries tiene 151 empleados.

Antes de incorporar tecnología de mecanizado más avanzada, Coordinate Industries era un taller de trabajo con bajos volúmenes de producción, que a veces ejecutaba pedidos cortos de solo dos a cinco piezas. Las operaciones debían ser flexibles. El uso del software Mastercam se limitó a puntos seleccionados en el piso de producción.

"Cuando comencé, hacíamos toda nuestra programación de manera conversacional en el control", dijo Chris Merrick, programador senior de CNC. "A medida que las piezas se volvieron más complejas, se hizo imperativo que compráramos software CAM".

Para optimizar su creciente inversión en equipos, la empresa utiliza el software CAD/CAM Mastercam de CNC Software.

"Hay una diferencia significativa entre ahora y hace 20 años con respecto a cuánto hemos mejorado y lo que hemos logrado. No estaríamos donde estamos ahora sin un software CAM sólido", dijo el director de operaciones Josip Saric.

La adición del software CAM avanzado de Mastercam permitió a la empresa aceptar pedidos con especificaciones más complejas.

Uno de los primeros de estos nuevos pedidos involucró partes con múltiples planos. Aunque era posible incorporar un accesorio en una de las máquinas de 3 ejes existentes en el taller para permitir que la pieza de trabajo se mecanizara desde todos los lados, no era rentable. El método requería múltiples configuraciones con la puerta de la máquina abierta cada vez que la pieza necesitaba reposicionarse, lo que costaba un tiempo valioso debido a las paradas.

En su lugar, los programadores de la empresa decidieron utilizar la técnica de mecanizado 3+2 que utiliza un programa de 3 ejes al inclinar la pieza en varios planos en una máquina de 5 ejes. Utilizando los ejes de rotación para orientar la herramienta de corte, se puede inclinar en cualquier ángulo y bloquear en su posición. Este enfoque permite utilizar una herramienta de corte más corta y rígida y permite velocidades y avances más altos que el mecanizado convencional de 3 ejes. También redujo el número de operaciones de mecanizado requeridas.

La programación conversacional se volvió demasiado difícil porque las nuevas máquinas ahora podían crear geometrías más complicadas. Los programadores no solo necesitaban un software para la creación de planos para el mecanizado 3+2, sino que también tenían planeadas piezas futuras que incluían acabados más detallados con tolerancias más estrictas. Debido a que los operadores senior ya tenían experiencia y confianza con el software, la empresa decidió utilizarlo para aumentar las capacidades de programación.

Josip Saric, director de operaciones, completa la preparación de piezas en un centro de mecanizado DMG MORI DMU 80 eVo.

"Teníamos la [máquina] de 5 ejes y estábamos luchando", dijo Merrick. "Fabricamos algunas piezas con él, pero no obtuvimos lo que pudimos de la máquina. El uso de Mastercam nos permitió fabricar una pieza en una sola operación y cortarla, en lugar de cuatro, cinco o seis operaciones".

Ahora equipada con 26 máquinas de 5 ejes, la empresa posee nueve asientos de Mastercam. El flujo de trabajo se agiliza al separar el puesto de maquinista en dos funciones especializadas. Los operadores ahora se enfocan en hacer funcionar la máquina de manera eficiente, mientras que los programadores trabajan con el software para manipular la pieza, colocarla en posición, diseñar la sujeción y aplicar trayectorias de herramientas óptimas.

Los procesos de fabricación se estandarizaron mediante la incorporación de bibliotecas de herramientas, eliminando la necesidad de ingresar datos manualmente. El software tiene una función que contiene parámetros personalizados para herramientas y portaherramientas de uso frecuente con la capacidad de asignarlos en ensamblajes. Los detalles como las especificaciones de corte se pueden incluir y copiar a componentes similares, lo que ahorra tiempo de programación.

Coordinate Industries también mejoró la forma en que mantiene el control de calidad.

Donde antes la única verificación era a través de la primera inspección, ahora este proceso se realiza en la fase de programación previa a la producción. Los programadores utilizan la función de verificación del software durante todo el proceso para simular las trayectorias de herramientas generadas en un entorno virtual y verificar la precisión. Esto ayuda a evitar errores costosos al detectar colisiones entre el material, la herramienta y la máquina antes de que sucedan.

La empresa también aprovecha las trayectorias de herramientas de alta velocidad de Dynamic Motion del software, que ayudan a prolongar la vida útil de las herramientas y reducir los tiempos de ciclo.

Por ejemplo, Merrick describió una pieza de aluminio 7050 que se fabrica en una sola operación utilizando desbaste dinámico de alta velocidad, que según él es cinco veces más rápido que los métodos de embolsado estándar.

Las caras delantera y trasera se crean utilizando la función de trayectoria de herramientas Pocket del software, mientras que el perfil exterior y las cavidades se crean utilizando trayectorias de herramientas dinámicas 2D de alta velocidad. Dynamic Motion utiliza el canal completo de la herramienta para realizar cortes, lo que maximiza la eliminación de material y reduce el desgaste de la herramienta. Luego, la pieza de trabajo se termina con las funciones 2D Contour, Pocket y Surface Flowline del software.

Para romper bordes afilados, la trayectoria del programa utiliza una combinación de desbarbado y chaflán 2D, lo que reduce el tiempo de desbarbado manual y mantiene la consistencia de la pieza. Finalmente, la pieza se corta utilizando 2D Contour, dejando 0,003 pulg. a lo largo del borde de sujeción para permitir una rotura fácil.

Como sucedió con innumerables fabricantes, la pandemia de COVID-19 generó nuevos desafíos para Coordinate Industries porque algunos de sus clientes existentes se vieron afectados económicamente. Los pedidos de la industria aeroespacial disminuyeron, pero se mantuvieron los pedidos del ejército. El fabricante también descubrió nuevos clientes en la industria médica que requerían trabajos pequeños con tiempos de respuesta rápidos.

Las costillas de aluminio (componentes aeroespaciales) esperan una segunda operación de mecanizado.

Un contrato con restricciones de programación implicó la producción de componentes de ventiladores. El cliente había investigado primero la posibilidad del moldeo por inyección, sin embargo, el proceso de creación del molde y luego su fabricación excedería su línea de tiempo. Con la ayuda de su software CAD/CAM, Coordinate Industries pudo diseñar, programar y producir rápidamente la pieza para satisfacer la demanda del cliente.

"Pudimos hacerlo más rápido que cualquier otra empresa de moldes de inyección", dijo Saric.

Mientras que Coordinate Industries normalmente mecaniza aluminio, las piezas médicas estaban hechas de plástico de polioximetileno blanco. El material introdujo una nueva variante de producción porque no se podía usar refrigerante para lubricar la máquina. Por lo tanto, se compró un soplador de aire para soplar las puntas y enfriar las piezas.

Las piezas tenían geometrías simples y se crearon en una sola operación utilizando las trayectorias de herramienta Taladrado, Rampa de contorno, Contorno 2D y Chaflán de contorno.

"Tratamos de hacer las piezas médicas lo antes posible, por lo que las reducimos a tiempos de ciclo muy cortos. Para obtener el máximo rendimiento, los operadores colocaron tiras de 23 piezas en cada palet y emplearon la fabricación sin iluminación", dijo Saric.

Más recientemente, el fabricante comenzó a utilizar las trayectorias de herramientas OptiRough del software para aumentar la eficiencia de las piezas con superficies grandes. Una trayectoria de herramienta dinámica y de alta velocidad, OptiRough ajusta continuamente el movimiento de la herramienta de corte a condiciones óptimas. Tiene en cuenta el adelgazamiento radial de la viruta, que ocurre cuando el ancho del corte es menor que el radio de la herramienta y conduce a un desgaste desigual de la herramienta.

Para evitar cortes demasiado delgados, se aumentan las velocidades de avance, lo que permite utilizar un paso más pequeño y un paso más profundo. La ruta de herramienta hace que sea más fácil para los programadores al reemplazar potencialmente múltiples pasos operativos y reducir el tiempo de programación.

Para mantenerse al día con la tecnología, la empresa compró el programa de mantenimiento del software a través del distribuidor de Mastercam, In-House Solutions, Cambridge, Ontario. El programa brinda acceso a las últimas versiones de software y nuevas funciones lanzadas a lo largo del año. Coordinate Industries planea realizar la conversión a la última versión del software una vez que todos los empleados estén capacitados. Para evitar problemas con el uso compartido de archivos, la estrategia es cambiar todos los departamentos al mismo tiempo.

"Hemos estado usando Mastercam durante mucho tiempo y nuestro conocimiento del software ha crecido a medida que el software también ha crecido", explicó Merrick. "Han realizado muchas mejoras en el software a lo largo de los años y eso nos ha ayudado mucho".

In-House Solutions ayudó con la actualización de la versión explicando las actualizaciones de software. Además, el revendedor produce los posprocesadores que pueden necesitar ser actualizados para una versión principal o para una nueva máquina con un control o configuración diferente, y continúa con el soporte hasta que la máquina se haya conectado correctamente. Coordinate Industries también confía en In-House Solutions para brindar capacitación a los nuevos empleados.

Los componentes del ventilador se ejecutan en un centro de mecanizado automatizado DMG MORI DMU 80 eVo de 5 ejes.

Industrias coordinadas, www.coordinate-industries.com

Mastercam, www.mastercam.com