Las revolucionarias piezas mecánicas con formas adicionales desempeñan un papel crucial en diversos sectores industriales, desde el automovilístico hasta el aeroespacial. Estas piezas complejas, que incorporan una gran variedad de geometrías, requieren un dominio avanzado de los procesos de fabricación y diseño. Este artículo explora las técnicas y los retos asociados a la producción de estos componentes, destacando las innovaciones recientes y las mejores prácticas para garantizar su calidad y rendimiento óptimos.
Definiciones
A parte mecánica está esencialmente representada geométricamente por superficies planas y cilíndricas (helicoidales, cónicas, esféricas, etc.) cualesquiera que sean sus posiciones y orientaciones relativas:
- Un plano se define geométricamente por una posición, una orientación y ninguna dimensión intrínseca.
- Un cilindro se define por la posición y orientación de su eje, y una dimensión intrínseca, su diámetro.
A parte de la revolución se compone esencialmente de cilindros, conos y esferas coaxiales, con caras perpendiculares al eje de revolución de la pieza.
A parte de revolución con formas adicionalesestá formado por cilindros, conos, coaxiales con caras perpendiculares y agujeros, caras y ranuras con ejes escalonados.
¿Qué metodología para mecanizar qué pieza?
Las piezas mecánicas conocidas como piezas de revolución (60%) son cada vez más complejas a medida que aumenta el número de superficies y características que deben producirse. Para mecanizar estas diferentes morfologías de piezas, utilizamos máquinas herramienta de tipo torno con suficientes ejes digitalizados para generar todas las superficies que deben producirse en una sola puesta a punto (posicionamiento geométrico de una pieza en su entorno de trabajo). Estas máquinas disponen de 2 ejes digitalizados, X y Z.
Todos estos tornos están disponibles en versión monohusillo y bimusillo, y en versión monotorreta, bitorreta y tritorreta para los tornos bimusillo. Aumentar el número de torretas o husillos permite mecanizar varias superficies en paralelo.
El objetivo de las empresas es aumentar su productividad y disponer de un alto nivel de autonomía en un puesto de trabajo para liberar al operario y que pueda realizar otras tareas en tiempo oculto, como preparar el lanzamiento de una nueva pieza, controlar la producción, preparar un nuevo programa NC, etc. ..... Para ello, la máquina debe ofrecer un número potencial cada vez mayor de herramientas y, por tanto, de operaciones de mecanizado, de forma que se pueda realizar el máximo número de operaciones sin necesidad de que intervenga el operario. El tiempo de producción, optimizado desde el punto de vista de las condiciones de corte, permite obtener el máximo número de superficies en la misma fijación. Otra ventaja de la utilización de un único útil es que permite alcanzar una mayor precisión geométrica, ya que la diferencia de desplazamiento de la herramienta con respecto a la pieza depende únicamente de la capacidad de la máquina.
¿Qué dificultades entraña el mecanizado de piezas mecánicas?
El problema del control de calidad en la producción de piezas se deriva esencialmente de dos factores:
- Dispersión en el posicionamiento de las piezas en el portapiezas por parte del operario (escasa repetibilidad) durante la segunda o enésima fase de mecanizado.
- Control de la posición de la superficie de corte de las herramientas con respecto a la pieza. La corrección de las posiciones y orientaciones de las distintas herramientas físicas se gestiona mediante uno o varios correctores de herramientas, que pueden utilizarse para modificar la trayectoria de la herramienta.
- La medición de la pieza, que, si no está perfectamente controlada, provocará una variabilidad en el reglaje de la máquina.
Soluciones
Para resolver estos problemas, sin duda es necesario abordar el problema del posicionamiento isostático de la pieza, de modo que el ser humano intervenga lo menos posible en el posicionamiento.
Una vez resuelto el problema del posicionamiento, la medición de la pieza debe ser lo más precisa, fiel y repetible posible. Para conseguirlo, la intervención humana (una fuente de variabilidad significativa) debe reducirse al mínimo. Las máquinas de medición tridimensional como el Zeiss Duramax ofrece una solución muy interesante, ya que es a la vez completa y eficaz.
El control numérico acciona las herramientas en función de las coordenadas geométricas en el referencial de programación (pieza), pero también en función de los parámetros de posición y orientación de la máquina, del portapiezas y de los portaherramientas. Si las características de la pieza no son correctas, es necesario corregir los parámetros vinculados a las distintas herramientas (calibres, o correctores dinámicos, offsets, etc.) para una posición específica.
Conclusión
El control de las máquinas es cada vez más complejo para el ajustador, sobre todo si el objetivo es poder controlar todas las características manteniéndolas bajo control (SPC). Control automatizado de procesos ofrece la posibilidad de hacerlo optimizando las correcciones sin riesgos. La combinación de una máquina de medición tridimensional y un software de control automatizado de procesos puede mejorar la producción de piezas complejas.
