Centro de mecanizado para fresado y rectificado de piezas grandes de Röders

Centro de mecanizado para fresado y rectificado de piezas grandes de Röders

Feintool es un especialista en matrices de corte fino y conformación de piezas de chapa de precisión para diversas aplicaciones industriales con una reputación mundial. Los máximos rendimientos que sus clientes requieren sólo pueden lograrse si toda la cadena de procesos desde la prensa hasta la herramienta, los consumibles y la periferia se diseñan y optimizan cuidadosamente desde una sola fuente. Los elementos clave para el éxito son las herramientas de estampación y conformado fabricadas con mucha precisión, que son desarrolladas y fabricadas por un equipo de profesionales experimentados en el centro tecnológico de Lyss. Se fabrican utilizando centros de mecanizado HSC de alto rendimiento fabricados por Röders que son igualmente adecuados para el fresado HSC, así como para el rectificado por coordenadas, incluso cuando los materiales alcanzan niveles de dureza de hasta 66 HRC.


El centro de mecanizado Röders RHP 500 instalado en el taller de Feintool prueba su eficacia tanto para el fresado HSC como para trabajos de rectificado con materiales ultra duros con hasta 66 HRC (Foto: Klaus Vollrath)

“Nuestra especialidad es la matriceria de corte fino y la deformación de chapa”, dice Christof Wüthrich, jefe de producción en el departamento de desarrollo de herramientas de Feintool Technologies AG en Lyss (Suiza). La matriceria de corte fino es un mundo aparte de las operaciones de estampado convencionales. La diferencia clave surge cuando se examina la precisión y la calidad de los componentes producidos. Durante las operaciones normales de estampación, el punzón fuerza el metal a través de la apertura de la matriz cuyo “offset” es notablemente mayor que el punzón y aumenta aún más con la profundidad. Por lo tanto, la chapa sólo se corta parcialmente, mientras que el resto de su sección transversal será simplemente rasgada. Los bordes son por lo tanto ásperos, irregulares y su ángulo se desvía de los 90º ideales. La diferencia entre las zonas esquiladas y rasgadas a menudo ya se puede discernir a simple vista. Además de las tolerancias dimensionales amplias, la planitud de las partes se ve a menudo afectada. Tales troqueles son por lo tanto inadecuados para la fabricación de muchas de las piezas multifuncionales listas para instalar de alta tecnología que hoy en día son demandadas por muchos clientes desde el sector del automóvil hasta las industrias de ingeniería mecánica o mecánica de precisión.

Christof Wüthrich
(Foto: Klaus Vollrath)

“La experiencia que hicimos con Röders fue tan positiva que ya encargamos la entrega de otra máquina”
 

En contraste con esto, el estampado fino logra cortes limpios en ángulos rectos debido a tolerancias extremadamente ajustadas entre punzón y matriz y una tecnología especial de sujeción del material realizado utilizando una protusión en forma de V para bloquear la chapa cerca los contornos de la pieza. El proceso se caracteriza por una precisión excepcional y bordes uniformes de los troqueles. La alta precisión dimensional y la planitud de las piezas evita la necesidad de costosos tratamientos de acabado. Por lo general, las piezas pueden ser procesadas directamente en operaciones posteriores, como el estampado o la conformación en frío. La eliminación de las fases de transformación intermedias permite un ahorro significativo de costes en comparación con los métodos de producción convencionales.


Máquinas y herramientas de precisión

Una selección de piezas típicas de estampado fino/ conformado destaca el ancho de banda y la complejidad de los requisitos que las máquinas Feintool tienen que cumplir (Foto: Klaus Vollrath)

“Esto requiere prensas y herramientas diseñadas específicamente para los altos requisitos del proceso,” añade Christian Iseli, experto en el mecanizado de materiales endurecidos en el Centro de Tecnología de Feintool. Esto es cierto para todos los aspectos esenciales del sistema completo, desde la precisión del movimiento de la prensa al accionar la herramienta de punzonado hasta las holguras extremadamente estrechas de las herramientas de corte y conformado que a menudo son de sólo 5 µm. Otro aspecto es lograr la mayor productividad posible para compensar los costos de inversión aumentados. Esto a su vez requiere un enfoque holístico de una sola fuente para el diseño y optimización de la cadena de procesos desde la máquina, el sistema de herramientas, la tecnología de materiales hasta el diseño de componentes.

 Christian Iseli
(Foto: Klaus Vollrath) 



“A la vista de nuestra composición de trabajo, es muy conveniente que ahora podamos procesar por fresado duro, así como por el pulido por rectificado en la misma máquina y dentro del mismo amarre de pieza”

Por lo tanto Feintool limita sus actividades a desarrollar exclusivamente soluciones personalizadas, cuyos componentes se realizan completamente bajo su propia responsabilidad, a la inclusión de los sistemas periféricos necesarios, y también proporciona un amplio asesoramiento, ingeniería y formación. Para asegurar la eficiencia requerida, las prensas funcionan a alta velocidad, alcanzando entre unas pocas docenas y hasta 200 golpes por minuto dependiendo del tamaño de las piezas y la complejidad de la tarea. Estos altos niveles de productividad sólo se pueden lograr con herramientas que garanticen la precisión requerida de las piezas bajo alta tensión y durante largos períodos de operación. Estos componentes clave son diseñados y producidos internamente por un departamento especial con una fuerza de trabajo de 40-50 empleados.

Matriz de estampación fina masiva hecha de acero para herramientas ultraduro. Las características típicas incluyen los contornos verticales finos interior y exterior, así como la protuberancia en forma de V que sigue de cerca los contornos de la pieza (Foto: Klaus Vollrath)

Los aceros ultra duros son extremadamente desafiantes

El buen funcionamiento de estas herramientas altamente estresadas depende de innumerables factores“, explica C.Wüthrich. Esto se aplica incluso a detalles aparentemente marginales, como el tipo de aceite de perforación puesto en uso. Mientras que para las herramientas de estampación estándar con sus amplias holguras, esto es de hecho poco crítico, el know-how de todo ello se convierte en un aspecto ganador cuando se trata de tolerancias de corte de sólo 5 µm. Se requiere una diligencia similar para todos los pasos de procesamiento durante la fabricación de los troqueles, desde el mecanizado suave a través del tratamiento térmico y el mecanizado duro hasta las operaciones de recubrimiento. Un desafío particular se plantea cuando se trata de mecanizar algunos componentes ultra duros que alcanzan niveles de dureza de hasta 66 HRC. Esto, a su vez, define los requisitos que deben cumplir los centros de mecanizado utilizados para las diversas etapas de la producción de los troqueles.
Las técnicas utilizadas incluyen el torneado y fresado habitual en estado blando. Después del tratamiento de endurecimiento, el mecanizado por hilo EDM puede ser puesto en uso dependiendo de la aplicación y geometría.Finalmente, las piezas son rectificadas. Una precisión de procesamiento entre 2,5 y 5 µm tienen que ser conseguidos de forma fiable.

Torneado y rectificado de materiales duros con la misma máquina


Dada la complejidad de muchas geometrías y los altos requisitos de precisión que tenemos que cumplir, a menudo tenemos aplicaciones en las que tiene sentido utilizar tanto el fresado duro como el rectificado para lograr una eficiencia óptima,” dice. C. Iseli. Para tales tareas, es preferible realizar ambos trabajos en la misma máquina y en la misma configuración. Las ventajas decisivas son, por un lado, el aumento de la precisión, ya que no pueden producirse desalineaciones debidas a inexactitudes de re-estacado, y, por otro, la eliminación de los gastos de tiempo para la recalibración después del re-estacado.

Antes de iniciar el recorrido de medición, la sonda automática que ha sido enclavada en el husillo se calibra utilizando la esfera cuya cubierta de protección se ha levantado automáticamente para la operación (Foto: Klaus Vollrath) 

Por lo tanto, después de revisar a fondo los sistemas adecuados disponibles en el mercado, la empresa optó por un centro de mecanizado de tres ejes Röders RHP con guías hidrostáticas, la razón de esta elección es que el sistema fue capaz de sobresalir en ambos tipos de operación. Con las rectificadoras de un fabricante suizo actualmente utilizadas en el taller, también se podían realizar operaciones de fresado adicionales, pero el rendimiento y la rigidez del husillo no cumplían las expectativas. Lo mismo se aplica a la dinámica de los movimientos del eje. En claro contraste, el centro de mecanizado de Röders cumplió todas las expectativas tanto en términos de tasas de eliminación de materiales, así como con respecto a la precisión de mecanizado alcanzable y la calidad de superficie. Otra ventaja era la reducción de las necesidades de espacio de trabajo, ya que sólo había que instalar una máquina. Otro aspecto importante es la libertad de elección entre las operaciones de fresado y rectificado. Para ciertas tareas, esto ofreció la oportunidad de optar libremente por el fresado significativamente más económica en lugar de las operaciones de rectificado que requieren mucho más tiempo.

Mezcla de numerosos troqueles, parcialmente diferentes. La posición y las dimensiones de cada parte se determinan antes de iniciar el proceso de mecanizado. Esto permite largas producciones sin supervisión directa y por lo tanto una alta rentabilidad incluso sin un sistema automatizado (Foto: Feintool)

Estrategias de aplicación


“Las experiencias que desde entonces hemos podido recoger con el sistema eran tan positivas que, ya en marzo de 2016, se pondrá en marcha otra máquina Röders,” dice C. Wüthrich. La curva de aprendizaje con la primera máquina fue agradablemente corta y duró sólo 2-3 meses. La nueva máquina es el modelo RXU 1001, que se diferencia de la primera máquina principalmente por la mayor rigidez de sus ejes. Además, esta máquina está equipada con guías de rodillos en lugar de guías hidrostáticas. Las pruebas de mecanizado de muestras realizadas en el laboratorio de aplicaciones de Röders antes de realizar el pedido garantizaron que, a pesar de estas diferencias, la precisión esperada y requerida se lograra de forma segura.Hasta ahora, la secuencia de mecanizado habitual después del endurecimiento incluía el rectificado en bruto con el fin de eliminar el margen de mecanizado que se había respetado durante el fresado suave, dejando un margen de acabado residual. Posteriormente, se realizó un pase de acabado con fresado fino. Dependiendo de la altura de la pieza y los requisitos de calidad de la superficie, las restricciones con respecto a la longitud limitada de la herramienta ocasionalmente requirieron recurrir a varios pasos de rectificado.

El protocolo de la ejecución de medición realizada por la máquina utilizando sus rutinas de software integradas se muestra en la pantalla. Destaca la precisión alcanzable con la máquina Röders (Foto: Klaus Vollrath) 
El modo de funcionamiento actual de la máquina Röders después del tratamiento de endurecimiento comienza en su mayoría con fresado de desbaste para eliminar el margen de sobra antes del tratamiento térmico. En el caso de piezas muy altas, podría ser necesario otro paso de rectificado en bruto para eliminar la inclinación resultante del rendimiento de la herramienta de fresado. Después de eso, el contorno final se logra por fresado de acabado. En el caso de las matrices, se realiza otra operación de fresado de desbaste para obtener el chaflán y la protrusión en forma de V de la placa de bloqueo siguiendo de cerca los contornos de la abertura del punzón.
La sonda de medición disponible para las máquinas Röders se utiliza para comprobar la pieza y su posición en el espacio antes de iniciar cualquier proceso de mecanizado, así como después para verificar el resultado. Mientras tanto, el equipo de Feintool ha ganado tanta experiencia con la máquina que omiten recurrir a una medición intermedia antes de cambiar de operaciones de fresado a rectificado, comenzando con el proceso de rectificado inmediatamente después del cambio de la herramienta.

El laboratorio de aplicaciones en el que se prueban completamente los juegos de matrices Feintool antes de la entrega (Foto: Klaus Vollrath)

Buen soporte


“Un factor clave que contribuyó a mantener la fase adecuación agradablemente corta fue el muy buen apoyo que experimentamos de Röders,” recuerda C. Iseli. Había sido de particular importancia la asistencia en la programación, ya que hasta ahora había sido un territorio inexplorado para la tripulación de Feintool. Un especialista de Röders enviado al taller de Feintool se encargó de la formación, así como del desarrollo y la aplicación de los servicios especiales de post-procesamiento para el departamento de planificación de la producción. Esta cooperación directa fue un importante factor de éxito. Mientras que el equipo de planificación de producción es capaz de manejar la mayor parte de las tareas de programación NC ayudados por la integración de los ya mencionados post-procesadores en el Topsolid CAM-software, los operadores han sido habilitados para programar trabajos menores o ajustes directamente en el lugar mediante ciclos de software de control integrado. En última instancia, según C. Wüthrich, fue este paquete global de rendimiento de la máquina y el apoyo del fabricante que inclinó la escala a favor de Röders cuando se tomó la decisión de encargar otro centro de mecanizado después de un tiempo relativamente corto.

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