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Jun 22, 2023

¿Quiere reducir los tiempos de preparación y ser más competitivo? Antes de invertir en herramientas de cambio rápido o en una nueva máquina herramienta, mírese en el espejo: el obstáculo podría ser usted.

Si está buscando recomendaciones sobre precalibradores de herramientas fuera de línea, sistemas de sujeción de piezas de punto cero y portaherramientas y mandriles de cambio rápido, deje de leer y vuelva al trabajo. Podríamos haber entrevistado a esos proveedores (nuevamente), pero seamos sinceros: todo eso ha existido durante décadas.

Sí, ha mejorado con los años. Se está volviendo más conectado, más preciso e incluso un poco menos costoso. Pero si su tienda aún no está utilizando al menos una parte, es muy probable que ninguna cantidad de lectura de artículos de revistas cambie eso.

Jim Van Buskirk es director sénior de ingeniería de aplicaciones en Methods Machine Tools Inc. en Sudbury, Massachusetts. Tiene mucho que decir sobre el valor de la nueva maquinaria CNC, a la que llegaremos en breve. Pero al igual que los demás en este artículo, explicó que ninguna cantidad de herramientas avanzadas o tecnología de máquinas ayudará a los talleres que están desorganizados o que no se enfocan en la eliminación de desperdicios a reducir sus tiempos de configuración.

A modo de contexto, Van Buskirk anotó: "La última vez que visitó a un dentista, ¿se levantó de la silla cada vez que necesitaba un instrumento? ¿O todos esos instrumentos fueron entregados en el área de trabajo limpios, equipados y listos para la consulta de ese día?". Los talleres mecánicos deben adoptar un enfoque similar al configurar su equipo CNC".

Van Buskirk equipara este tipo de preparación con SMED, o cambio de matriz en un solo minuto, un concepto que el gurú de la manufactura esbelta Shigeo Shingo introdujo en Toyota Motor Corp. hace más de seis décadas. Methods enfatiza este concepto al diseñar flujos de trabajo de mecanizado, configuraciones de sujeción de piezas y herramientas, y otras soluciones específicas del cliente, dijo. "Nuestro departamento tiene la tarea de descubrir formas de reducir el tiempo de inactividad de las máquinas y asegurarse de que los clientes obtengan la mayor cantidad de tiempo en el corte, por lo que SMED es una mentalidad, un punto de partida. Es una solución del mundo real y uno de los primeros lugares en los que buscamos cuando abordar un proyecto".

Sin embargo, SMED aún tiene que lograr una adopción generalizada en los talleres de maquinaria de bajo volumen y alta combinación de América del Norte.

Algunos en la industria podrían discutir este punto, argumentando que lleva más tiempo desempacar su lonchera, pero "un minuto" en el caso de SMED en realidad significa un minuto de un solo dígito, es decir, menos de diez minutos. Este es un objetivo digno, dijo Van Buskirk, uno por el que los talleres pueden luchar analizando sus operaciones de configuración. "Grabe en video el cambio. Cada vez que esa persona abandone el área, averigüe por qué y luego arréglelo. Documente la cantidad de pasos necesarios para configurar una máquina. Separe los que puede hacer mientras la máquina está funcionando de los que debe hacerlo". realizado mientras está inactivo, luego busque formas de eliminar cualquiera que no agregue valor, incluso si eso significa modificar procedimientos bien establecidos. En algunos casos, especialmente estos ".

La gente subestima la cantidad de planificación que se necesita para hacer cambios rápidos, agregó. Preparar todo con anticipación para que la persona encargada de la instalación pueda ser como el dentista y no abandonar el área de trabajo es fundamental. Si esto no es posible, adopte un enfoque de equipo de boxes de IndyCar: una persona para cambiar las llantas, otra para limpiar el parabrisas y otra para llenar el tanque de gasolina.

"Al igual que con una carrera de Indy, cada minuto cuenta en la fabricación", dijo Van Buskirk. "Adopte una mentalidad enfocada en eliminar cualquier desperdicio del proceso. Haga una lista de verificación de todo lo necesario para la configuración y prepare todo lo que pueda con anticipación. Sepa con anticipación cuándo la máquina terminará con un trabajo para que pueda comenzar de inmediato con el siguiente. Como regla general, los clientes no pagan por el tiempo de configuración, por lo que es fundamental que haga todo lo que esté a su alcance para reducirlo".

Methods importa máquinas herramienta, diseña procesos de mecanizado y sistemas de automatización personalizados, y ensambla kits de opciones, por lo que es comprensible que Van Buskirk recomiende a los talleres invertir en los mejores y más recientes equipos CNC. Tiene razón: a medida que disminuyen los tamaños de los lotes, los talleres necesitan maquinaria que sea rápida y flexible, y las que se mantienen actualizadas tienen las mayores posibilidades de éxito en un mercado que se vuelve más competitivo cada día. Para Van Buskirk, esto significa muchas tarimas, generosos almacenes de herramientas, sistemas de inspección integrados y, sorprendentemente, automatización.

¿Automatización en un entorno de alta combinación y bajo volumen? Por todos los medios, dijo. "Tenemos una gran cantidad de clientes que configuraron sus centros de mecanizado vertical con sujeción de trabajo de punto cero y carruseles de almacenamiento integrados. Aquí, no hay reprogramación, y el robot puede usar el mismo efector final para cada trabajo, independientemente de las piezas. están sentados en el jergón".

Dave Fischer tiene puntos de vista similares. Especialista en productos de torno para Okuma America Corp., Charlotte, NC, es un gran admirador de las máquinas multitarea y señala que son ideales para talleres que desean el cambio de formato más rápido posible. Según el modelo y los fabricantes, las máquinas multitarea cuentan con grandes almacenes de herramientas con cambiadores automáticos de herramientas, husillos secundarios, torretas auxiliares y suficientes ejes para mecanizar la mayoría de las piezas completas en una sola operación. Cuando está equipado con mandriles de cambio rápido, esto permite que los talleres configuren cualquier número de trabajos por adelantado y cambien en cuestión de minutos, reduciendo simultáneamente el trabajo en proceso y los costos de herramientas asociados con las operaciones secundarias.

"Los multitarea también eliminan la interrupción que surge cuando su mejor cliente llama con un trabajo urgente", dijo Fischer. "No hay que desmontar el trabajo existente, no hay piezas a medio terminar o huérfanas tiradas por ahí, no hay horas y horas de tiempo de inactividad. Simplemente cambia las mordazas del mandril, llama al programa y comienza a fabricar piezas".

Para aquellos que aún no están listos para hacer una inversión significativa en una máquina multitarea, Fischer enumeró algunos de los pequeños pasos que los talleres pueden tomar para reducir los tiempos de configuración. Para tornos CNC, estos incluyen los mandriles de cambio rápido que acabamos de mencionar, así como herramientas de torreta de cambio rápido, alimentadores de barra integrados y, como aludió Van Buskirk, manejo robótico de piezas con agarre estandarizado.

Sin embargo, como se indicó al comienzo del artículo, muchos de estos ahorros de tiempo han existido durante décadas. La pregunta entonces es: ¿Por qué no los utilizan más empresas? Fischer no tiene idea. "Para ser honesto, lucho con esto. Antes de comenzar con Okuma, trabajé para un taller donde implementamos herramientas de cambio rápido. Eso fue hace más de treinta años, y en ese entonces apenas era de vanguardia. Sé que hay un Hay muchos hábitos arraigados, aversión al riesgo y estar atrapado en una rutina, pero me desconcierta por qué tantos fabricantes son reacios a hacer incluso pequeñas inversiones o cambiar su forma de hacer las cosas. Los beneficios son obvios. "

Fischer se sumó al consejo anterior de Van Buskirk y señaló que los talleres deben comenzar con un punto de referencia honesto de sus tiempos de configuración actuales y niveles de OEE (efectividad general del equipo). Demasiados los miran a través de lentes color de rosa en lugar de adoptar un enfoque científico para la reducción de desechos. Deje de andar por el mismo camino de las vacas y busque formas de enderezarlo, dijo, y si su tienda no tiene los medios financieros para invertir en los artículos caros, comience poco a poco.

"Muy a menudo, los talleres ya tienen algunas de las herramientas necesarias para abordar las ineficiencias relacionadas con la configuración y los procesos, pero no saben cómo usarlas o no se han tomado el tiempo para implementarlas", dijo Fischer. "Por ejemplo, una vez trabajé con un cliente que estaba rompiendo taladros en un trabajo repetitivo. No solo les costaba mucho dinero, sino que les impedía apagar las luces. Les mostré cómo usar la función de monitoreo de carga, un capacidad estándar con la que venía la máquina: resolver el problema. Resultó ser el primero de muchos pequeños pasos, lo que resultó en un crecimiento que recientemente les permitió comprar otra máquina".

Fischer cerró haciendo referencia a una mesa redonda de 2017 que incluyó a representantes de Okuma, Mastercam, GE Power y otros líderes de la industria. En él, el presidente de Sandvik Coromant, Sean Holt, hizo una declaración que se mantiene fiel a Fischer hasta el día de hoy. “Él dijo: 'Piensa en grande, comienza en pequeño, muévete rápidamente'. Holt se refería a la adopción de la Industria 4.0, pero sus palabras se aplican igualmente a cualquier actividad de mejora continua, incluida la reducción del tiempo de configuración".

Mike Ferguson, director de ingeniería de Gosiger, con sede en Dayton, Ohio, sugirió que el camino hacia la reducción del tiempo de configuración comienza con la organización. "Uno de nuestros clientes ha demostrado cuán exitosos pueden ser los fabricantes de bajo volumen y alta variedad en los EE. UU. Cada parte del proceso de mecanizado está bien documentada. Sus carros de herramientas están etiquetados con puntos para cada portaherramientas, accesorio o mordaza de mandril. Hay televisores de pantalla grande por todo el piso que muestran datos en tiempo real sobre lo que se está ejecutando y lo que sigue, y cualquier cosa que los operadores necesiten para hacer su trabajo está al alcance de la mano. Es impresionante".

También es fácil, al menos para el operador. Ferguson y su equipo pasan gran parte de su tiempo buscando formas de simplificar el proceso de configuración, convirtiendo lo que de otro modo sería un procedimiento complejo en uno que incluso los trabajadores menos calificados puedan ejecutar. En un proyecto, hicieron que el cambio de una familia de piezas no fuera más difícil que escanear una serie de códigos de barras en un carro móvil. Esto señaló un programa macro en el control de la máquina sobre qué parte ejecutar y cuántas hacer. Otro proyecto involucró el desarrollo de un sistema de metrología de circuito cerrado que permite al operador colocar una pieza de trabajo en una máquina de medición por coordenadas en el taller y hacer que actualice automáticamente las longitudes y diámetros de la herramienta en función de los resultados.

"Para que los tiempos de configuración sean bajos, todo debe ser lo más simple posible desde la perspectiva del operador", dijo Ferguson. "Esto podría significar el sondeo en la máquina para reducir cualquier posibilidad de error humano, o sistemas de preajuste fuera de línea que usan etiquetas RFID para cargar el estado de vida útil de la herramienta y los valores dimensionales al control. tiene que hacer es quitar el viejo y colocar uno nuevo; en muchos casos, estos pasos también se pueden automatizar, de modo que un robot pueda realizar el cambio. Por supuesto, lograr este nivel de simplicidad requiere bastante ingeniería. trabajar desde el principio, como cabría esperar".

Ferguson agregó que todo este pastel en el cielo de OEE no se limita a las empresas más grandes; los esfuerzos de ingeniería por el contrario, incluso las llamadas tiendas familiares están participando en la acción de rotación rápida. "Estamos recibiendo muchas solicitudes de talleres que desean procesar lotes más pequeños durante la noche y los fines de semana, y hacerlo con una intervención mínima o incluso nula del operador. Con el equipo y las herramientas adecuados, es muy factible".

Para tiendas como estas, es fácil lograr el objetivo de Van Buskirk de menos de diez minutos. Sin embargo, como explicó Jason Lutch, hay más en la ecuación de alta mezcla y bajo volumen que herramientas y maquinaria avanzadas. También está la programación. "Pasé muchos años en el negocio de herramientas y troqueles, y para mí, ser eficiente en la producción de tiradas cortas y únicas se reducía a tener su software CAM ajustado para el trabajo que estaba haciendo".

Eso fue hace 20 años. Hoy, Lutch es ingeniero de aplicaciones para Absolute Machine Tools Inc. en Lorain, Ohio. Dijo que optimizar las bibliotecas de herramientas y los parámetros operativos de su taller podría requerir una cantidad significativa de esfuerzo. Pero para él, al menos, hizo que la programación fuera más rápida y precisa. Y una vez que el trabajo llegó al piso, la configuración requirió poco más que establecer las coordenadas de trabajo. "Fue realmente fundamental para ayudarnos a generar la mayor cantidad de trabajo posible", dijo Lutch.

Afortunadamente, estos esfuerzos son mucho más fáciles que cuando Lutch todavía estaba sacando astillas de sus botas con punta de acero. Para empezar, los clientes pueden confiar en las bibliotecas de herramientas basadas en la nube, como MachiningCloud y Kennametal Novo, para obtener información sobre la aplicación, en lugar de buscar catálogos en papel o elegir los cerebros de los representantes de herramientas como lo hizo él una vez.

Lutch señaló que la simulación de la trayectoria también es clave para reducir los esfuerzos de programación y los tiempos de configuración. Probar un programa antes de enviarlo a la máquina herramienta elimina errores, aumenta la confianza del operador y, lo que es más importante, evita fallas que pueden costar decenas de miles de dólares. Lutch también dedicó tiempo a establecer rutinas enlatadas para operaciones repetidas, como orificios roscados y desbaste de cajeras, haciendo que muchos trabajos sean tan simples como importar el archivo, seleccionar su geometría y generar el código.

En la misma línea, apunta a otra tecnología que no estaba disponible durante sus días de herramientas y troqueles: los controles conversacionales. "Especialmente con los talleres que realizan trabajos de prototipos directos, hemos visto un aumento en las solicitudes de sistemas de programación en la máquina", dijo Lutch. "Manual Guide I de FANUC, por ejemplo, es un buen paquete de conversación que es muy fácil de usar y se puede agregar a muchos controles".

Con estos nuevos métodos de programación y maquinaria moderna surge la necesidad de educarse a uno mismo. Lutch dijo: "Odio señalarlo, pero demasiados talleres están atascados con métodos de mecanizado arcaicos. Aquí han invertido en un hermoso torno o fresadora CNC y el operador quiere usar un cortador de mazorcas de maíz de acero de alta velocidad, o tiene que explicarles por qué deberían ser de corte ascendente en lugar de fresado convencional. De acuerdo, esto no tiene nada que ver con la reducción del tiempo de configuración, pero definitivamente existe una necesidad de educación continua y una apertura a nuevas ideas. Sin eso, no hay pocas posibilidades de mejora, sin importar la cantidad de trabajo".

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