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Aug 30, 2023

Bridge Mills: un puente hacia el éxito

Así como los arquitectos diseñan casas de acuerdo con las necesidades y presupuestos de sus compradores, los fabricantes de máquinas herramienta producen equipos basándose en las preferencias de sus clientes. Pero sólo porque un mecanizado vertical

Así como los arquitectos diseñan casas de acuerdo con las necesidades y presupuestos de sus compradores, los fabricantes de máquinas herramienta producen equipos basándose en las preferencias de sus clientes. Pero el hecho de que un centro de mecanizado vertical (VMC) haga un trabajo decente de fresado y taladrado, tenga un precio que cumpla con el presupuesto de CAPEX de este año y pase por la puerta de recepción no significa necesariamente que proporcionará los mejores resultados.

¿Qué es más relevante? Calidad de pieza predecible y tasas máximas de eliminación de metal de la construcción de la máquina herramienta. Sí, el rendimiento óptimo de cualquier equipo CNC depende del uso de husillos, servomotores y otros componentes electromecánicos de alta calidad, al igual que de pruebas y prácticas de ensamblaje rigurosas. Pero lo primero en la lista de cualquier VMC de alto rendimiento debería ser su estructura cinemática y, para la mayoría de los compradores, esto a menudo se reduce a una elección fundamental: optar por un marco en C o pasar a un estilo puente o de doble columna. ¿máquina?

Entonces, ¿cuál es la diferencia? Scott Camloh, gerente nacional de ventas de Hurco North America Inc., con sede en Indianápolis, y Takumi USA, explicó que los molinos de puente y de doble columna tienen un eje Y totalmente soportado. El primero suele consistir en una pieza fundida en forma de U invertida, cuya parte superior está montada en el sistema de rieles del eje Y y en el cabezal del husillo. Debido a su mayor tamaño, una máquina de doble columna utiliza tres piezas fundidas separadas para formar la forma de U, pero proporciona el mismo nivel de soporte.

En cualquier caso, este conjunto está atornillado a una base de fundición ancha pero relativamente corta (no una pieza soldada) responsable de transportar la mesa sobre un par de guías del eje X. Esta disposición proporciona la estabilidad y rigidez necesarias para cargas de mesa grandes y pesadas, mientras que la fundición más pesada absorbe la inercia de altas tasas de desplazamiento rápido y velocidades de corte rápidas.

"La construcción del eje Y de una sola pieza también proporciona masa para absorber la vibración de corte y aumenta la rigidez de toda la máquina", dijo Camloh. “Además, tener contacto doble con la base de la máquina, es decir, las 'patas' de la U invertida, ayuda a eliminar el paso en el eje Y y reduce el efecto de una nivelación inadecuada de la máquina o de cimientos poco estables. Y dado que todo el recorrido del eje X está dentro de la huella de la base fundida, no hay ningún saliente de mesa sin soporte común en las máquinas con estructura en C”.

Por otro lado, un VMC con estructura en C típico consta de tres componentes de hierro fundido: la base de la máquina, una columna vertical y el cabezal del husillo. La mesa se asienta sobre ejes X e Y apilados que a menudo tienen una relación de recorrido longitudinal a transversal de 2:1 o superior. Esta disposición significa que la mesa tiene libertad para extenderse más allá de la estructura de soporte en el eje X, lo que produce un voladizo y una “caída”. De manera similar, la distancia entre la línea central del husillo y el soporte suele ser tan larga como la carrera del eje Y, lo que lo hace más propenso a la deformación térmica.

Camloh añadió que, debido a su mayor rigidez y estabilidad térmica, un centro de mecanizado estilo puente generalmente supera a un VMC con marco en C de tamaño similar al mecanizar piezas que requieren tolerancias estrictas, acabados superficiales superiores o ambos. También son bastante eficaces en aplicaciones de mecanizado de alta velocidad. "Para trabajos de matrices y moldes, componentes aeroespaciales e incluso piezas médicas, un molino puente o una máquina de doble columna como nuestra serie BX suele ser la mejor opción, especialmente con materiales más desafiantes como aceros endurecidos y superaleaciones".

Teniendo en cuenta que Camloh y varias de las otras fuentes citadas en este artículo representan ambos estilos de equipos, sus puntos de vista pueden parecer sorprendentes. Sin embargo, la mayoría de los expertos en máquinas herramienta, incluso aquellos que venden grandes cantidades de fresadoras con marco en C, coinciden en que la construcción de puentes es a) más precisa y rígida, b) ocupa menos espacio yc) proporciona una mayor vida útil de la herramienta, calidad de las piezas y mayor durabilidad. tasas de remoción de metal. Entonces, ¿por qué son tan populares los centros de mecanizado con estructura en C, especialmente entre los propietarios de talleres que recién comienzan? Una palabra: precio.

“Las verticales con estructura en C son mucho menos costosas de producir que las máquinas puente”, dijo Errol Burrell, especialista en productos de centros de mecanizado de Okuma America Corp., Charlotte, Carolina del Norte. “Eso, más que cualquier otro factor, es la razón por la que existe un mercado tan grande. Es importante reconocer, sin embargo, que cuando se carga un VMC básico con todas las opciones necesarias, el precio suele ser bastante cercano al de un molino puente. Por estas razones, un molino puente es una inversión mucho mejor”.

Aún así, para un emprendedor con fondos limitados, cualquier VMC es mejor que ninguno, razón por la cual muchos propietarios de tiendas comienzan con lo que pueden permitirse y luego actualizan a máquinas herramienta más capaces a medida que crecen su negocio y sus ingresos. "No estarás conduciendo el mismo auto que tenías en la escuela secundaria, ¿verdad?" bromeó Burrell, y agregó que una vez que el propietario de un marco en C haga el cambio a una construcción estilo puente, no volverá atrás.

"Tenemos numerosos clientes que han cambiado un VMC con bastidor en C de calidad comercial por una de nuestras máquinas GENOS M560-V", dijo. “En todos los casos, observaron una mejor vida útil de la herramienta, calidad de las piezas y tasas de eliminación de metal. Pero igualmente importante es el tiempo de actividad de la máquina. Debido a que los bastidores en C son generalmente menos rígidos que una máquina de puente o de doble columna, sufren más desgaste, especialmente en cortes más pesados ​​y velocidades de avance consistentemente altas. El resultado es un aumento de los costes de mantenimiento”.

Klaus Miller ve más o menos lo mismo. El vicepresidente de ventas de Absolute Machine Tools Inc. en Lorain, Ohio, distribuidor de maquinaria CNC marca Johnford, señaló que los mayores niveles de vibración en una máquina con estructura en C causan estragos en la vida útil de la herramienta, así como en los cojinetes del husillo y otros componentes móviles. “No creo que la mayoría de la gente reconozca esto. Intentan realizar las mismas profundidades de corte y velocidades de avance que lo harían en un molino de puente, que puede soportar golpes mucho más fuertes. Debido a eso, descubrimos que hay mucho más mantenimiento en un VMC tipo marco en C estándar [que en un molino de puente]”.

Miller tiene sus propias historias de éxito de clientes para compartir, incluida la de un taller en Dayton, Ohio, con aproximadamente una docena de verticales con estructura en C. "El propietario me dijo durante una llamada de ventas reciente que nunca compraría otro después de invertir en un centro de mecanizado Johnford DMC-2100H", dijo. "Desde el punto de vista de la ergonomía, los costos de mantenimiento y la rigidez general, [el propietario] dijo que simplemente no había comparación".

Miller marcó la misma lista de beneficios del molino puente que sus homólogos de Hurco y Okuma, y ​​añadió algunos más. Uno de ellos es el flujo superior de virutas, un detalle aparentemente menor que puede eliminar horas de paleado y limpieza manual cada semana. Los molinos de puente también son más flexibles, dijo, ya que un operador puede montar piezas en cualquier lugar de la mesa y seguir teniendo fácil acceso. También afirmó que el espacio que ocupan algunas máquinas con estructura en C es hasta un 40 por ciento mayor que el de un molino puente de tamaño comparable, consumiendo un valioso espacio.

Sorprendentemente, este último punto está ayudando a cerrar la diferencia de precios entre los dos estilos de maquinaria. Miller dijo: “El contenedor marítimo para un VMC con estructura en C es bastante ancho, lo que, debido a los recientes aumentos en el transporte marítimo, significa un aumento significativo en el precio de etiqueta en comparación con una máquina de doble columna. De hecho, por primera vez, hemos comenzado a realizar pedidos de máquinas pequeñas de la serie DMC, como la DMC 1200H y la 1500H, para tenerlas en stock. Parte de esto se debe a precios más competitivos, pero también a que cada vez más talleres ven la luz con máquinas estilo puente”.

Otro estilo de máquina herramienta que está experimentando una erosión de su cuota de mercado es la mandrinadora. Mientras que los talleres han utilizado durante mucho tiempo estas grandes horizontales con sus púas extensibles para llegar al interior de las piezas soldadas y fundidas, algunos están descubriendo que una vertical de doble columna con un accesorio de cinco caras no sólo es más rentable, sino que también puede mecanizar una gama más amplia. de piezas de trabajo.

"El trabajo con moldes y matrices sigue dominando el mercado de puentes y de doble columna, pero también estamos viendo un gran interés por parte de talleres especializados en trabajos aeroespaciales y de aquellos que fabrican componentes grandes para el ejército", dijo Miller. “Johnford ofrece un cabezal totalmente programable en incrementos de uno o cinco grados y admite el cambio automático de herramientas, tanto horizontal como verticalmente. Todo el cabezal se desplaza, recoge el cabezal y ahora puedes golpear cinco lados de la pieza en un solo manejo. Abre muchas puertas”.

Es el trabajo de moldes y matrices al que Kevin Lichtenberg, gerente de producto YASDA en Methods Machine Tools Inc., Sudbury, Mass., apunta con la serie YBM, todas las cuales son máquinas estilo puente. Los microcentros y las máquinas tipo puente pequeñas y medianas siempre tendrán un lugar en los talleres de moldes y troqueles, señaló, pero para mantener el flujo de ingresos, un número creciente de talleres están asumiendo trabajos más grandes, lo que requiere áreas de trabajo más grandes.

“Ahí es donde brilla YASDA, ya que se obtiene la precisión de una perforadora incluso en máquinas de alta capacidad”, dijo Lichtenberg. "Con un recorrido en el eje X de hasta tres metros y 1200 mm en el Y, la perforadora YBM 1218V es una máquina relativamente grande, pero aún puede mantener tolerancias de dos micrones o más en toda su envolvente".

Por supuesto, hay un precio para este nivel de rendimiento, pero es uno que algunos talleres están dispuestos a pagar si eso significa eliminar la electroerosión, el rectificado y otras operaciones secundarias. “Independientemente de lo que fabrique su taller, si se esfuerza constantemente por cumplir con las tolerancias dentro de una milésima de pulgada (especialmente las tolerancias de posición verdaderas), entonces debería considerar invertir en una máquina herramienta más precisa”, dijo Lichtenberg.

A pesar de su entusiasmo por las fresadoras y mandrinadoras de alta gama, Lichtenberg admitió que hay muchos talleres que operan con bastante éxito equipos que él denomina marcas “intermedias del triángulo”. Y aunque no cuestionará la elección de máquinas herramienta por parte de estos ni de otros talleres, sí sugirió que la industria está comenzando a darse cuenta de que la inversión en maquinaria de bajo costo rara vez proporciona el costo más bajo por pieza.

"Las máquinas herramienta económicas en realidad encarecen la producción de piezas", afirmó. “Para empezar, esas máquinas son más lentas. No pueden alimentarse tan rápido ni soportar un corte tan pesado como uno de construcción rígida. La vida útil de la herramienta también es más corta, por lo que se genera más tiempo de inactividad. Y si sus piezas son menos precisas de lo que deberían ser, requerirán más trabajo manual, más tiempo de inspección y más retrabajo porque no estaban bien la primera vez”.

Todo esto cuesta dinero, añadió Lichtenberg, pero se obtiene lo que se paga. “Las máquinas herramienta de alta gama tienen poder de permanencia”, afirmó. “Producen el mismo corte fiable durante generaciones. Hay un grupo de talleres mecánicos que entienden esto y se han vuelto muy rentables gracias a su decisión de invertir en los mejores equipos”.

A pesar de todas estas negativas sobre el marco en C, hay algunas aplicaciones en las que un molino de puente podría no ser suficiente. Por ejemplo, las piezas de trabajo de gran tamaño son más fáciles de colocar en una máquina con estructura en C. Debido a su popularidad histórica, también podría haber más opciones de automatización, y muchos operadores están bastante familiarizados con ciertas marcas de VMC, lo que facilita mantener uno tripulado. Y aunque los molinos puente requieren una porción más pequeña de espacio en el piso de producción, generalmente son un poco más altos que sus primos en forma de C, lo que significa problemas para los talleres con puertas de carga de tamaño insuficiente. Ninguno de estos son problemas insuperables, pero sí influyen en la decisión de compra.

Andrew McNamara, director de ventas de Doosan Machine Tools America, Pine Brook, Nueva Jersey, espera orientar pronto esas decisiones de compra en su dirección. La compañía acaba de presentar el molino puente de la serie BVM, una versión alternativa de su conocida línea DNM, que está dirigida a talleres, moldes y matrices, y a fabricantes que necesitan un centro de mecanizado vertical térmicamente estable y de alta precisión a un precio competitivo. .

"Teníamos una máquina similar disponible en nuestro sitio global bajo la marca NX II, pero nunca la trajimos porque pensamos que era demasiado costosa para el mercado norteamericano", dijo. "Dada la demanda, Doosan ha podido empaquetar el BVM 5700 con especificaciones similares al modelo NX y ofrecerlo de manera más competitiva en la región de América".

Al igual que sus competidores, McNamara dijo que demasiados compradores de máquinas se centran únicamente en el precio. Estos se encuentran entre la multitud de dueños de tiendas y gerentes de compras que “es suficientemente bueno” y que tal vez no se den cuenta de todo lo que están sacrificando con esta actitud. Y como han sugerido otros en este artículo, la larga lista de características que mejoran la productividad y que cuestan más en una máquina básica generalmente vienen de serie en un molino puente, lo que ayuda a nivelar el campo de juego.

Dejando a un lado las etiquetas de precios y las opciones de máquinas, McNamara planteó otro punto importante, uno que es especialmente relevante en el mundo actual de trayectorias trocoidales de menor fuerza: a veces simplemente es necesario acaparar. “Recientemente vi una demostración de mecanizado en la que compararon cinco técnicas de programación diferentes”, dijo. "Estaba claro que, en muchos casos, los métodos de desbaste más tradicionales son más eficientes".

El problema, explicó, es que las máquinas con bastidor en C de servicio más liviano no siempre admiten estos métodos de remoción de metal de “entrar y arar”, por lo que los programadores se ven obligados a utilizar trayectorias de herramientas que aumentan la cantidad de movimiento del eje necesario para mecanizar un característica dada de la pieza, lo que a su vez genera calor adicional en los husillos de bolas y los sistemas de accionamiento. Es un círculo vicioso que, en última instancia, conduce a fallas prematuras de los componentes en algunas marcas de máquinas herramienta.

Al final, las fábricas puente proporcionan una mayor flexibilidad, afirmó McNamara. Son más rígidos y, como se mencionó anteriormente, mucho más precisos. Aparte de un precio ligeramente más alto, lo único negativo, señaló, es que el eje Z de un molino de puente sufre más "voladizo" en extensión completa, aunque es bastante fácil minimizar esto levantando piezas de trabajo más cortas más cerca del husillo a través de elevadores de sujeción. “Cualquier aspecto negativo se compensa fácilmente con la mayor masa del molino puente y, por lo tanto, con la reducción de armónicos; su mayor estabilidad térmica, precisión y vida útil de la herramienta; y todo lo demás. En pocas palabras, ofrecen enormes ventajas sobre las máquinas con bastidor en C”.

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