Multi

Dec 14, 2023

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

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

Solo un ejemplo inusual realmente aplicó el movimiento simultáneo de más de cinco ejes a una pieza individual, y eso fue con dos husillos diferentes. Este año lo mantendremos simple: ¿Debe considerar más de un movimiento de cinco ejes con respecto a un husillo que se acopla a una pieza?

La respuesta, como sucede con tanta frecuencia, se reduce a la pieza, según Jimmy Trusty, cofundador y gerente de operaciones de KRC Machine Tool Solutions en Independence, Ky. ¿El costo y la dificultad de hacer todos los cortes requeridos 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 respondieron afirmativamente pertenecen a la industria aeroespacial, con piezas grandes, de alto valor y con tolerancias estrictas. Pero es un cálculo cambiante, porque el costo de las soluciones de seis ejes está bajando.

La clave, explicó Trusty, es el costo 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 desee 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 hidráulica. Trusty dijo que los constructores en Taiwán, Italia y otros lugares ahora ofrecen cabezales de dos ejes que cuestan tan solo $ 20,000, en comparación con $ 150,000 a $ 200,000 que es común en los centros de mecanizado de gama alta.

Un fabricante de máquinas herramienta probablemente no podría comercializar una máquina más barata con un cabeza de seis cifras, señaló Trusty. Pero una máquina de menor costo con un cabezal de dos ejes de precio modesto tiene su lugar. "A medida que baja el costo de algunas de las máquinas, (el mecanizado de seis ejes) comienza a aplicarse en otras industrias, generalmente para reducir la configuración", dijo Trusty. "Puede ejecutar 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 accesorios automotrices son un ejemplo.

"Siempre hubo cinco ejes en la industria automotriz, pero era una mesa giratoria de cinco ejes", dijo Trusty. "Ahora estás viendo las máquinas de mesa giratoria horizontal y vertical con un cabezal de dos ejes, junto con los tres o cuatro ejes lineales... Muchas de esas máquinas no pueden aplicar seis o siete ejes simultáneamente, pero pueden coloque 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 refrán frecuente en el mecanizado de varios ejes: 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 temporal y luego tres ejes se mueven a través del corte. De ahí la designación 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 través del corte, aunque nunca escuchó a nadie usar la frase "mecanizado 3+3". Pero el sexto eje "le brinda un grupo completamente nuevo de capacidades de posicionamiento", declaró Trusty. Y, de hecho, hay situaciones en las que no podría hacer el corte requerido de otra manera. Incluso hay algunos casos en los que es posible que necesite una interpolación simultánea de seis ejes, relató.

Por 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). Vertical El recorrido del eje Z es de 66" (1676 mm) y lleva un cabezal de dos ejes que gira 360° en paralelo a Z, además gira ±110° perpendicular a Z. El husillo estándar ofrece 46 hp (34kW) y 12,000 rpm con un Interfaz HSK100A, y puede obtener hasta 30,000 rpm.

KRC entregó una de esas máquinas a un cliente aeroespacial que quería la capacidad de mover los seis ejes simultáneamente. Esto no es típico, dijo Trusty, pero señaló que una parte lo necesitaba. Describió la aplicación como una "pieza de motor de avión muy compleja de unos 10 m (tres pies) de diámetro. Es lo suficientemente complicada como para que el proceso de mecanizado requiriera seis ejes solo para girar 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 cambiarlos automáticamente. Debido a que cada cabezal puede diferir en características como la velocidad y el par, así como en la configuración de los ejes, tener varios cabezales aumenta la flexibilidad geométrica de la máquina en su conjunto.

Para un ejemplo quizás extremo, observe 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 pórtico de la serie T de Droop+Rein, vino con 12 cabezales de mecanizado, y Metalex ya está considerando agregar dos más.

El cabezal número 12, 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 hasta a 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 desplazan sobre un eje C con rotación infinita. Starrag informó que la máquina incluye "dos cabezales de fresado tipo horquilla universales continuos" para "mecanizado pesado con hasta 1770 pies-libras (2400 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" (9000 mm) en Y y 118" (3000 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 universal aún más flexible". 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 configurar o inspeccionar fuera de la zona de trabajo. Por el contrario, las mesas se pueden usar en tándem, ampliándolas a 709" (18 000 mm), para soportar piezas de trabajo extralargas.

Además, 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 giratorio de componentes que pesan hasta 200 toneladas (181 000 kg). Por lo tanto, Starrag también suministró portaherramientas de torneado de su gama de productos Dörries. Finalmente, las mesas giratorias también se pueden usar como un eje C para un posicionamiento de precisión al fresar y taladrar. En resumen, el director de ventas de Starrag para grandes proyectos, Heiko Quack, "es convencido de que esta máquina es única en su tamaño, configuración y multifuncionalidad".

Saliendo de nuestro límite autoimpuesto de "un eje a la vez", consideremos la serie KRC Fusion. Como explicó la gerente de marketing Caitlin DeVore, se trata de máquinas estilo 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 adaptado como una solución llave en mano y configurado para que coincida con el requisitos de proceso específicos y únicos para cada cliente".

Las máquinas de fusión cuentan con "un puente móvil y mástiles verticales dobles 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/enrutamiento, 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, según 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 centro de trabajo", resumió. "Este centro de mecanizado multiproceso puede completar procesos de corte, taladrado, enrutamiento, fresado de superficies, marcado e inspección, todo en una sola máquina".

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