Cómo adaptar los utillajes y plantillas a la fabricación inteligente

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Publicado el: 30 de abril de 2019, | Por Will, Director de Marketing de Sendot Technology

En la cúspide de la producción moderna están los sistemas de fabricación inteligente. Están ajustados con precisión para una demanda flexible de piezas a mecanizar y pueden reconfigurarse rápidamente para producir las demandas siempre cambiantes de los clientes. El verdadero mecanizado rápido solo es posible con esos sistemas. Sin embargo, la instalación y configuración originales de todos los componentes es muy compleja. Hoy vamos a hablar de los sistemas de plantillas y utillajes para soluciones de fabricación inteligente, pero primero, veamos la condición actual de esta tecnología.

La fabricación inteligente hoy

La fabricación inteligente es una de las partes inseparables de la teoría de la Industria 4.0. El mercado de la fabricación inteligente hoy todavía está en su etapa de desarrollo porque el concepto todavía se está perfeccionando. Sin embargo, se espera que el mercado despegue tan pronto como la tecnología obtenga suficientes soluciones. Los sistemas de fabricación inteligente realmente se ajustan a las demandas del cliente moderno de fabricar rápidamente lotes pequeños o incluso piezas personalizadas individuales en el plazo más corto. Ahora mismo, hay una serie de soluciones que automatizan en gran medida el módulo de mecanizado rápido. La automatización de la máquina herramienta es fácil. Solo tienes que cargar los programas NC necesarios en ella en el orden correcto.

Ahora bien, cargar y descargar las piezas y fijarlas en la posición correcta es el verdadero problema. Si la carga y la descarga se realizan con brazos robóticos, fijar la pieza en la posición correcta mientras se mecaniza es la prerrogativa de las herramientas de plantilla. El problema principal aquí es que las piezas procesadas por un sistema de fabricación inteligente deben ser diferentes.

Por qué es necesario crear sistemas de sujeción inteligentes

Un sistema de fabricación inteligente típico consta de la máquina herramienta, la herramienta de corte, la pieza en bruto (o pieza al final del proceso), las plantillas y utillajes, un mecanismo de carga, contenedores que albergan las piezas y las piezas en bruto, y un conjunto de diferentes sensores de control para coordinar todo el sistema.

El ciclo típico consta de las siguientes acciones. El brazo robótico toma la pieza en bruto del contenedor y la coloca sobre la herramienta de plantilla. Los utillajes sujetan la pieza en su lugar y la máquina herramienta se pone en marcha. Una vez que se realiza el mecanizado rápido, los utillajes se sueltan y el brazo robótico descarga la pieza y la coloca en otro contenedor. Ahora bien, el proceso parece fácil, ¿por qué se considera compleja la etapa de configuración?

La razón principal de ello es que el sistema puede tener que fabricar piezas completamente diferentes. Primero una pequeña y cilíndrica, luego una placa, luego un cigüeñal. Cada una de esas piezas requiere una sujeción especializada. Las soluciones de sujeción inteligentes pueden resolver este problema en cierto grado. La robótica nos permite crear plantillas y utillajes ajustables. De esa manera pueden sujetar todo un conjunto de piezas similares.

Plantillas y utillajes para la fabricación inteligente

En primer lugar, dejemos claro cuál es la diferencia entre plantilla y utillaje: los movimientos posibles. Bien, las plantillas se utilizan para limitar la pieza en bruto en la zona de trabajo de la máquina herramienta. Por ejemplo, incluyen topes que pueden evitar el movimiento horizontal de la pieza sobre la mesa de trabajo de una fresadora. Los utillajes son herramientas especiales que fijan la pieza en su lugar. Por ejemplo, un perno y una tuerca especial componen un utillaje si los utilizas para sujetar la pieza en bruto. En Sendot Technology, nos especializamos en un servicio de mecanizado CNC de precisión y respuesta rápida que funciona mejor para el prototipado rápido, las pruebas de conformado y ajuste, las plantillas y utillajes, y los componentes funcionales para aplicaciones de uso final.

Hay muchos tipos diferentes de mecanismos de plantillas y utillajes. La plantilla y el utillaje más simples y flexibles incluyen una serie de bloques estándar que pueden ensamblarse juntos usando pernos. Puedes usarlos como LEGO y obtener muchas configuraciones diferentes. Sin embargo, lleva mucho tiempo ensamblar tales utillajes. Otra forma flexible de configurar las piezas es comprar bridas, mandriles universales estándar, etc. Esto es eficiente para el mecanizado manual porque el operario puede comprobar la configuración y arreglarla si algo sale mal. Sin embargo, un sistema de fabricación inteligente necesita una herramienta de plantilla flexible automatizada.

Las principales etapas del diseño de plantillas y utillajes para sistemas de fabricación inteligente

Diseñar plantillas y utillajes para la fabricación inteligente es un proceso complejo. A menudo puede ser más difícil que el desarrollo del producto que se fabricará en las plantillas diseñadas. Hay una serie de etapas principales que debes completar para obtener la herramienta de sujeción CNC deseada.

1. Elegir las superficies de referencia. Por cierto, si puedes, es posible tener una serie de conjuntos de superficies de referencia en un solo sistema, haciéndolo así aún más flexible.
2. Elegir el intervalo de ajuste. Aquí básicamente estableces cuán inteligente será tu sistema. Cuanto más variable y mayor sea el intervalo, más sofisticado será el herramental.
3. Elegir los utillajes.
4. Elegir el mecanismo del utillaje. Los sistemas automatizados pueden usar un accionamiento eléctrico, un accionamiento neumático, un accionamiento hidráulico o un tipo de accionamiento mixto. La elección depende principalmente del tipo de accionamiento que utilice la máquina herramienta. Sin embargo, ciertas herramientas específicas necesitan sus propios accionamientos. Por ejemplo, los diseños de utillajes de vacío solo pueden funcionar con accionamientos neumáticos y el herramental magnético debe usar accionamientos eléctricos.
5. Diseñar todo el conjunto. Aquí es donde diseñas todas las piezas y determinas el ciclo exacto del trabajo del utillaje.
6. Programar el herramental. Para estar automatizados, los accionamientos se controlan mediante un programa NC especial que debe crearse desde cero para cada sistema.
7. Preparación para la fabricación

Por qué es importante desarrollar utillajes

Los sistemas de sujeción ajustables inteligentes tienen muchas ventajas que hacen que valga la pena un proceso de desarrollo y fabricación considerablemente largo y complejo.

1. Reducen el coste de fabricación. Una herramienta de plantilla inteligente bien construida puede sustituir todo un conjunto de mecanismos de sujeción más simples.
2. Excluyen al operario del proceso. Es importante que los sistemas de fabricación inteligente funcionen de forma automática y las sujeciones inteligentes garantizan que incluso reconfigurar el sistema para otro lote pueda ser completamente robótico.
3. Ahorran tiempo. El proceso que más tiempo consume en el mecanizado rápido es la configuración del sistema para un lote diferente de piezas. Dado que el sistema de sujeción inteligente es ajustable, puedes mecanizar muchas piezas diferentes sin necesidad de cambiar el herramental. Solo tienes que vigilar que las piezas estén dentro de los límites de ajuste.