Una guía de herramientas especiales.

Según Yair Bruhis de YG-1, las herramientas especiales o hechas a medida son herramientas de mayor rendimiento y no están diseñadas para fines generales. En cambio, se basan en la aplicación y pueden incluir carburos, geometrías o recubrimientos especiales, como el recubrimiento DLC en la fresa de carburo sólido ALU-POWER HPC. YG-1

Cuando un taller asume un proyecto y comienza a analizar el proceso de mecanizado, la mayoría de las veces recurre a herramientas estándar o de uso general. Estas herramientas son opciones disponibles en el mercado que se pueden comprar fácilmente. Sin embargo, a medida que las aplicaciones se vuelven más complejas, las herramientas estándar no siempre son suficientes.

“Las herramientas personalizadas o especiales son herramientas de alto rendimiento”, dijo Yair Bruhis, gerente global de productos y aplicaciones, YG-1 USA, Vernon Hills, Illinois. “Estas herramientas ya no son para fines generales. En cambio, se basan en la aplicación y pueden incluir carburos, geometrías o recubrimientos especiales dependiendo de si la aplicación lo justifica”.

Las herramientas especiales pueden ser tan simples como agregar un recubrimiento avanzado o cambiar la longitud del vástago a uno que actualmente no está disponible como tamaño estándar, o tan complejas como una situación en la que las herramientas estándar, que generalmente tienen cinco o seis canales, no pueden acomodar una aplicación que garantiza más de 12 flautas, lo que requiere algo personalizado.

“Existe una tendencia en los talleres a comprar una herramienta estándar y modificarla ellos mismos o enviarla a un taller de rectificado para su modificación”, dijo Damon Wherry, supervisor de diseño técnico de Horn USA, Franklin, Tennessee. “Muchas veces, Esto es más agitado que útil, especialmente porque este proceso de modificación esencialmente elimina todo el recubrimiento y reduce la vida útil de la herramienta. En cambio, una herramienta especial debería extender la vida útil de la herramienta y realizar mejor las operaciones”.

Sin embargo, no todas las aplicaciones tienen sentido para una herramienta especial. La mayoría de los talleres están contentos con una herramienta estándar siempre que funcione como debe.

"A muchos talleres les gusta usar estándares porque no quieren esperar ni depender de un proveedor de herramientas", dijo David Vetrecin, gerente de producto, taladrado, ISCAR, Oakville, Ontario. “Sin embargo, una vez que un taller ha implementado una, a menudo descubre que la herramienta especial abre muchas posibilidades. En el entorno manufacturero actual, las tiendas necesitan cada vez más pensar de manera innovadora para competir. Si las tiendas no están abiertas a nuevas formas de hacer las cosas, pueden perder algunas oportunidades”.

Si bien las herramientas especiales pueden ser más caras, existe un punto de equilibrio. Para tiradas de piezas de bajo volumen, no necesariamente tiene sentido invertir en una herramienta especial. Pero si el volumen lo amerita o hay un trabajo en curso que lo requiere, una herramienta especial es el camino a seguir.

"Por ejemplo, para un taller que fabrica millones de piezas de automóviles y una herramienta especial puede ahorrar cuatro o cinco segundos por pieza, eso supone un enorme ahorro de tiempo", afirmó Vetrecin. "Pero una tienda que hace algunas cosas únicas no necesariamente ve el valor".

Los talleres que trabajan con piezas fundidas muy caras o materiales de alto valor, como en el sector aeroespacial, donde desechar piezas no es una opción, pueden encontrar que una herramienta especial es una excelente manera de reducir o eliminar los errores.

"Ya se ha probado una herramienta especial", dijo Lee Goad, supervisor técnico de Horn. “Puede ser una opción plug-and-play donde un taller no tiene que hacer mucha programación, compensaciones o manipulaciones para llegar al punto donde finalmente cortará una buena pieza. No hay necesidad de prueba y error con herramientas especiales porque todo eso está integrado en el proceso de diseño y construcción”.

Al taladrar, es fácil hacerlo con una herramienta que combine taladrado y biselado, o taladrado, avellanado y biselado (como se muestra aquí). ES CARRO

Otra área donde las especiales tienen sentido es cuando se trabaja con piezas de trabajo con formas complejas que no se pueden lograr con una herramienta estándar. En estos casos, los talleres pueden buscar varias herramientas estándar diferentes, pero es posible que ninguna cumpla con los requisitos necesarios.

"Por ejemplo, un conjunto de disco y cuchilla aeroespacial requiere un ajuste y una forma de raíz complejos muy específicos en las piezas donde no hay una única herramienta estándar disponible para mecanizar esa forma", dijo Jason Wells, presidente de Tech Hub, KYOCERA SGS Precision Tools. , Danville, Va. “Se pueden diseñar ofertas especiales basadas en ese formulario, donde se pueden combinar hasta cinco operaciones para hacerlo realidad”.

Wells señaló que si bien se pueden combinar muchas operaciones en una sola herramienta (por ejemplo, perforación, interpolación, biselado posterior, biselado frontal y mandrinado), es importante que esas operaciones tengan sentido juntas.

"No se deje llevar por el diseño", dijo Wells. “Es importante observar la aplicación y comprender realmente la física que hay detrás de ella. Asociarse con un buen proveedor de herramientas que vaya más allá pero sin excederse es un buen punto de partida porque la herramienta es tan buena como su característica más débil. En algún momento puede haber expectativas que pueden no ser factibles o no ser las más efectivas. Cierta geometría en la plataforma puede perder su función rápidamente mientras que otras aún son utilizables, pero eso significa que la vida útil de la herramienta está dictada por esa característica más débil. Un proveedor de herramientas debería aconsejar qué funciona, pero eso podría significar dos herramientas que realicen dos operaciones cada una y que duren tres veces más que una sola herramienta que realice cuatro operaciones. Se trata de encontrar la configuración adecuada”.

Explorar una herramienta especial no siempre es una prioridad para los propietarios de tiendas, especialmente si no hay una necesidad inmediata de una. Y si bien definitivamente hay un momento y un lugar para herramientas especiales, hay algunas cosas a considerar que pueden entrar en juego cuando se busca invertir.

Mayor costo inicial.Hay mucha investigación e información involucrada en el proceso de diseño y desarrollo, lo que a menudo hace que estas herramientas sean más caras que sus contrapartes estándar.

“Ese costo inicial puede resultar desalentador al principio, y es posible que algunos no vean de inmediato el valor de pagar ese precio más alto”, dijo Bruhis. "Pero su uso es conveniente y beneficioso, y es importante no dejar que ese costo inicial se interponga en el camino".

Wells señaló que las herramientas estándar tienen un precio de acuerdo con las condiciones del mercado y a menudo se mantienen dentro de un cierto rango, dependiendo de lo que soporte el mercado. Con ofertas especiales, el precio puede fluctuar dramáticamente.

Plazos de entrega más largos.Al igual que con un precio variable, los plazos desde la consulta hasta la colocación de la herramienta en la máquina pueden ser más largos que los de pedir un estándar de un catálogo.

"No está disponible en el mercado, por lo que hay un plazo de entrega asociado", dijo Bruhis. “Es posible que algunos usuarios de nivel 1 y OEM no quieran tratar con ellos debido a este proceso más largo. Prefieren abrir el sitio web o el catálogo, elegir una herramienta y tenerla en un plazo determinado. Si eso funciona, es la mejor opción, pero no es la ideal para todos”.

Se puede utilizar una herramienta especial para brochar una forma de engranaje o una ranura dentro de una máquina mientras aún está levantada de la operación anterior. Horn proporciona herramientas estándar y hechas a pedido para una variedad de aplicaciones de brochado. Bocina

Puede que no sea lo que se esperaba.No todas las herramientas especiales están bien diseñadas, por lo que es importante asociarse con un proveedor de herramientas que tenga experiencia con herramientas personalizadas y pueda hacer recomendaciones o incluso sugerir otras opciones cuando no tenga sentido.

"No se trata necesariamente de combinar todo en una sola herramienta", afirmó Wherry. “Es importante obtener toda la información y cotizar un paquete de herramientas que se adapte a las necesidades de la aplicación. Podría ser algo especial, pero también podría ser un paquete de herramientas. Esto podría incluir una herramienta especial, pero también podría incluir varias herramientas estándar. No se trata de impulsar una oferta especial, se trata de encontrar la opción u opciones correctas”.

Puede que esto no sea exactamente lo que espera un taller pero, en muchos casos, dará mejores resultados.

"Al combinar operaciones, es importante ser realista", dijo Wells. “Sea consciente de los cambios drásticos de diámetro. Una operación en un diámetro de 1 pulgada combinada con otra que requiere un diámetro de ¼ de pulgada puede ser una transición masiva de diámetro y una reducción. Si bien un usuario puede querer esto, es posible que no funcione; y si es así, puede ser una propuesta muy costosa”.

Puede requerir optimización adicional. Con herramientas especiales, es importante saber que no siempre es correcto desde el principio. Hay algunos ajustes que deben realizarse en la herramienta o en el proceso para que sea efectivo.

"Si una característica se desgasta más rápido que otra, existe la opción de rediseñar la geometría, ya sea agregando un ángulo de inclinación o preparando el borde, para extender la vida útil de la herramienta de la característica que se desgasta prematuramente", dijo Wells. “Se podría incluso añadir un revestimiento optimizado. Es necesario realizar muchas optimizaciones para finalmente tener la herramienta exactamente donde la desea”.

Hay algunas aplicaciones que exigen una herramienta especial y otras en las que puede ser preferible una especial. Hay muchas maneras en que estas herramientas pueden mejorar las operaciones de mecanizado.

Reduce los tiempos de ciclo.Cualquier taller mecánico le dirá que el tiempo es dinero y que ahorrar incluso unos pocos segundos de tiempo de ciclo puede suponer una gran ayuda en el valor de producción.

"Hay un impacto enorme cuando se puede utilizar una herramienta mejor, como una fresa con un recubrimiento especializado, que reduce uno o dos minutos el tiempo del ciclo", dijo Wells. “Más de miles de piezas, eso suma. Sin embargo, si se utiliza una herramienta especial que combina tres operaciones, se pueden ahorrar cinco o seis minutos en una aplicación en esos miles de piezas, generando ganancias aún más significativas con menos recursos necesarios”.

Combinar operaciones en una sola herramienta es una de las formas más comunes para que los talleres reduzcan el tiempo del ciclo y produzcan piezas más rápido.

Si bien se pueden combinar muchas operaciones en una sola herramienta (por ejemplo, taladrado, interpolación, biselado posterior, biselado frontal y mandrinado), es importante que esas operaciones tengan sentido juntas. Herramientas de precisión Kyocera SGS

"En la perforación, es fácil hacerlo con una herramienta que combina perforación y biselado, o perforación, avellanado y biselado", dijo Vetrecin. "En el fresado, para una aplicación de ranurado, se pueden realizar varios pasos diferentes en una sola operación en lugar de realizar cada uno por separado".

Disminuye el manejo de piezas. Combinar operaciones en una sola herramienta significa que una herramienta en una máquina se puede utilizar para realizar múltiples operaciones. Esto limita la posibilidad de que una pieza se mueva a una máquina diferente o se manipule de cualquier manera.

"Una lata especial hace posible que todas las operaciones se realicen en una sola máquina, mientras que antes la operación podría haber sido subcontratada o trasladada por todo el taller", dijo Goad. “Si bien puede agregar un poco más de tiempo de ciclo, los beneficios de tener una pieza terminada en una sola máquina son enormes. Esto también contribuye a la calidad de las piezas, ya que se pueden controlar todos los aspectos de calidad internamente en lugar de depender de otras empresas o del desafío de configurar correctamente en varias máquinas”.

Goad utiliza el ejemplo del brochado y el tallado de engranajes. Hace muchos años, los talleres habrían mecanizado todas las características de la pieza en una sola máquina, excepto chaveteros simples, formas internas con esquinas cuadradas o formas dentadas/estrías, y luego habrían movido la pieza para una operación secundaria en una brocha de tracción o una máquina talladora de engranajes donde lo harían. terminar el componente. Esto requirió que algunas tiendas enviaran estas piezas a tiendas que pudieran cortar estas características.

"Debido a esto, ha habido un cambio para pensar en hacerlo todo en una sola máquina en lugar de tener que enviárselo a alguien que corte engranajes", dijo Goad. "Hoy en día, se puede utilizar una herramienta especial para brochar la forma del engranaje o el chavetero dentro de la máquina mientras aún está levantada de la operación anterior".

Conduce a ahorros de costos generales.Si bien el costo inicial de la herramienta puede parecer elevado, existen otros ahorros de costos asociados con una herramienta especial.

"Cuando tomamos tres herramientas y las combinamos en una, eso significa que solo se necesita un portaherramientas", dijo Wells. “Solo necesitas comprar y mantener uno en inventario. Eso también significa una configuración de herramienta, un cambio de herramienta, elimina todo esto. Puede que al principio sea una herramienta más costosa, pero en general, puede haber ahorros en costos auxiliares”.

La reducción del tiempo de ciclo, la manipulación, los desechos y todo lo que conlleva una herramienta especial se traduce en enormes ahorros de costos.

"A largo plazo, y a veces incluso inmediatamente, los beneficios de una herramienta especial pueden superar el costo de esa herramienta", dijo.

Limitaciones de la máquina de compensación.Hay muchos escenarios en los que se necesita una herramienta especial o personalizada, pero es particularmente útil para lidiar con las limitaciones del equipo.

"Por ejemplo, una fresadora puede tener un número limitado de portaherramientas disponibles, por lo que es posible que sea necesario combinar las operaciones en una herramienta especial para maximizar la capacidad de portaherramientas existente de la máquina", dijo Vetrecin.

Otro ejemplo en el que una herramienta especial tendría sentido es en un entorno de taller donde se realizan cotizaciones de trabajo agresivas.

“Es posible que al taller se le adjudique un trabajo y se dé cuenta de que no tiene una máquina para ejecutar la pieza o característica específica”, dijo Wells. “Puede que tenga una máquina de 3 ejes, pero realmente necesita una máquina de 5 ejes. Se puede diseñar inteligentemente una herramienta especial, por ejemplo, con un vástago de tamaño insuficiente y un cabezal de corte más grande para llegar hasta un orificio en un eje de 3, donde un eje de 5 podría girar para encajar en ese orificio”.

Otro desafío podrían ser los problemas de rigidez, donde se puede diseñar una herramienta especial teniendo en cuenta este obstáculo y compensar las limitaciones de la máquina.

"Cada entorno de máquina tiene diferentes variables que entran en juego, como la desviación", dijo Wells. “Se puede diseñar una herramienta especial para cumplir tolerancias estrictas que no se pueden lograr con una norma. Con tolerancias extremadamente estrictas, se pueden diseñar herramientas especiales para tener en cuenta la deflexión y el espesor del recubrimiento para lograr ciertos requisitos de calidad”.

Elimina barreras de habilidades. Una herramienta especial suele ser diseñada por expertos en el campo que tienen un profundo conocimiento y comprensión del proceso de mecanizado. Esto significa que se han eliminado todas las conjeturas del proceso.

"Nuestra fuerza laboral no es tan fuerte como lo era en los años 90", dijo Goad. “Por ejemplo, un operador general puede no estar tan familiarizado con ciertos aspectos del sector del mecanizado. Con una herramienta especial, puede controlar todas las funciones en una sola herramienta. Una herramienta estándar no puede hacer eso, y eso significa que un operador sin experiencia puede necesitar tiempo para buscar diferentes herramientas y procesar todo individualmente. La herramienta especial puede brindar tranquilidad y coherencia a todos los operadores”.

Puede comunicarse con la editora asociada Lindsay Luminoso en [email protected].

Cuerno, www.hornusa.com

Herramientas de corte ISCAR, www.iscar.com

Herramientas de precisión Kyocera SGS, www.kyocera-sgstool.com

YG-1, www.yg1.ca