Cómo mejorar la eficiencia del corte de metales
Una es encontrar formas de maximizar el tiempo que se utiliza la máquina herramienta para cortar metal, y la otra es hacer que este tiempo sea el más productivo e intentar hacerlo de la forma más productiva, fiable y rentable. manera Aprovecha este tiempo.
Maximizar el tiempo disponible
Para utilizar plenamente la máquina herramienta, primero debe maximizar el tiempo disponible de la máquina herramienta para cortar metal. Incluso si la máquina herramienta está en el taller los 365 días del año, su disponibilidad de producción sigue siendo la misma. Si trabaja solo un turno por día, cinco días a la semana, y excluyendo vacaciones y otros tiempos, el tiempo disponible para la producción por año es aproximadamente 1300 o 1400 horas máquina. Aun así, la máquina no siempre está cortando metal durante estas horas. La programación y la configuración toman tiempo. Para minimizar el tiempo de no producción, los fabricantes deben adoptar programación fuera de línea y métodos de diseño modular. Los almacenes de herramientas y los cambiadores automáticos de herramientas aceleran el manejo de las herramientas, otra tarea que requiere mucho tiempo. El manejo robótico de trabajos y las mesas de cambio ayudan a reducir el tiempo necesario para cargar piezas de trabajo en bruto y descargar piezas mecanizadas. Con una programación más rápida, métodos de configuración más rápidos y un manejo simplificado de herramientas y piezas de trabajo, el tiempo ahorrado se puede utilizar para mecanizar piezas.
Usar el tiempo de manera eficiente
Después de implementar una estrategia para maximizar el tiempo de corte de metal, la pregunta que enfrentan los fabricantes es cómo usar este tiempo de manera eficiente para producir los mejores resultados posibles al menor costo posible. Tantos productos como sea posible. La clave es utilizar plenamente las capacidades de la máquina herramienta cuando el filo está en contacto con el material de la pieza de trabajo. También es importante comprender las limitaciones funcionales de la máquina herramienta.
Cuando se planifica hacer el uso más eficiente del tiempo disponible, hay ciertos factores en el proceso de mecanizado que obviamente no se pueden cambiar. El uso final de la pieza a mecanizar determina el material de la pieza que el fabricante debe seleccionar, mientras que la maquinabilidad del material dicta los parámetros de corte iniciales que se pueden utilizar. Por ejemplo, las aleaciones de titanio tienen una conductividad térmica deficiente, lo que requiere el uso de velocidades de corte y avances más bajos para minimizar la acumulación de calor. Las características de la máquina también son un hecho, ya que reemplazar una máquina a menudo no es una opción sencilla. Los fabricantes tienen en cuenta estos factores al evaluar los costos de producción. Sin embargo, una evaluación inexacta de las características de la máquina y el uso de condiciones de corte insostenibles pueden generar grandes diferencias entre los costos proyectados y reales.
Existen algunas reglas generales a seguir al determinar los parámetros de corte iniciales para todas las operaciones de mecanizado. Se debe seleccionar la profundidad de corte y la velocidad de avance adecuadas para evitar la rotura de la herramienta, garantizar que se forme el corte deseado y limitar la generación de calor. Las velocidades de corte demasiado altas harán que la herramienta se desgaste rápidamente, mientras que una velocidad de corte demasiado baja impedirá que la herramienta funcione eficazmente.
El corte rápido suele producir piezas en menos tiempo. Si bien se acorta el tiempo de mecanizado, la vida útil de la herramienta también se reducirá y los costos de la herramienta aumentarán. Se necesitan más herramientas para completar el trabajo y el tiempo de inactividad asociado con la indexación y los cambios de herramientas aumentará los costos operativos generales. En realidad, existe un equilibrio entre velocidades de corte más rápidas y costos de herramientas más altos versus velocidades de corte más lentas y costos operativos más bajos. La productividad estable y la estabilidad del proceso se encuentran entre estos dos métodos: los parámetros de corte insuficientes reducirán los costos, pero la herramienta no funcionará de manera eficiente y la productividad también disminuirá mientras que los parámetros serán cada vez más altos, la productividad también aumentará, pero la herramienta se desgastará; o romperse rápidamente.
Además, la selección de las condiciones de corte depende no sólo de la herramienta de corte, sino también de las capacidades de la máquina herramienta en la mayoría de los casos. Las diferentes máquinas herramienta tienen diferentes limitaciones de potencia, par, velocidad y estabilidad. La limitación más obvia es el poder.
La potencia nominal por sí sola no determina las capacidades de una máquina herramienta en una aplicación específica. Una máquina de 60 kW puede parecer que proporciona suficiente potencia, pero si el plan es fabricar rodillos de tirantes de 12 m de largo y 3 m de diámetro, 60 kW no son suficientes. La potencia necesaria para cortar una pieza de trabajo específica depende del material y tamaño de la pieza, la profundidad de corte, el avance y la velocidad de corte. A medida que aumenta la velocidad de corte, la fuerza de corte aumenta exponencialmente y por tanto también aumenta la potencia requerida. Por lo tanto, la potencia requerida para el corte a alta velocidad puede exceder la potencia nominal de la máquina.
Además, los parámetros de corte extremos pueden estar más allá de las capacidades de otras características de la máquina.
Profundidades de corte extremadamente altas pueden generar fuerzas que exceden la rigidez estructural de la máquina y las vibraciones pueden degradar la calidad de la pieza. Asimismo, una velocidad de avance demasiado rápida puede generar grandes cantidades de virutas, lo que puede interferir con el proceso de corte y obstruir el sistema de evacuación de virutas.
Para aprovechar al máximo una máquina herramienta dentro de sus limitaciones funcionales, es necesario un enfoque inteligente y equilibrado para desarrollar los parámetros de corte. Normalmente, esto requiere una reducción en la velocidad de corte con un aumento correspondiente en la velocidad de avance y la profundidad de corte. Teniendo en cuenta la estabilidad de la máquina herramienta, utilizar la máxima profundidad de corte posible puede reducir el número de pasadas de la herramienta y, por tanto, acortar el tiempo de mecanizado. La profundidad de corte suele tener un efecto mínimo en la vida útil de la herramienta, pero la velocidad de corte tiene un efecto significativo.
Al mismo tiempo, la velocidad de avance debe aumentarse tanto como sea posible, aunque una velocidad de avance demasiado rápida tendrá un impacto negativo en el acabado de la superficie.
Cuando el proveedor logra una combinación confiable de avance y profundidad de corte, la velocidad de corte se puede utilizar para la calibración final del proceso. Nuestro objetivo es utilizar condiciones de corte para proporcionar tasas eficientes de eliminación de metal y estabilidad del proceso. La combinación óptima de rendimiento de la máquina y parámetros de corte logra un equilibrio entre los costos de las herramientas, la estabilidad del proceso y la productividad.
Estrategia futura
Cuando se comprende que el rendimiento de la máquina herramienta puede ser el factor limitante en el proceso de mecanizado, reemplazar la máquina herramienta no es una solución fácil, rápida o económica. Controlar los parámetros de aplicación de las herramientas de corte para optimizar el rendimiento de las máquinas herramienta existentes es una forma más rápida y sencilla. Incluso si es factible invertir en nuevas máquinas herramienta, la vida útil relativamente larga del equipo es una consideración importante. Una empresa puede comprar un equipo que satisfaga o supere sus necesidades actuales y, durante los próximos cinco, diez o más años, factores como los materiales, las dimensiones y los volúmenes de las piezas de trabajo pueden cambiar significativamente durante la operación del equipo.
Para hacer frente a estos cambios, las condiciones de corte deben cambiarse de una manera más inteligente.
Después de encontrar formas de maximizar el tiempo que su máquina puede cortar metal, el enfoque recomendado es seleccionar una herramienta con el material base, el recubrimiento y el tipo de filo más apropiados según el material de la pieza de trabajo y el mecanizado asociado. El siguiente paso es elegir la velocidad de corte más baja que garantice el funcionamiento adecuado de la herramienta. Luego, considerando la potencia y estabilidad de la máquina herramienta, la velocidad de avance y la profundidad de corte deben ser lo más altas posible. Las fórmulas matemáticas ayudan a determinar la mejor combinación entre los parámetros de mecanizado y el rendimiento de la máquina herramienta. Si es posible, es posible que el taller prefiera realizar pruebas de campo para obtener resultados similares. A menudo, las fórmulas sólo confirman las condiciones reales. Sin embargo, en más del 90% de los casos, lo más sencillo, práctico y eficaz es utilizar velocidades de corte más bajas junto con avances e intentos de corte máximos, utilizando la velocidad de corte como herramienta de calibración. Este enfoque no sólo proporciona un mecanizado fiable y eficiente, sino que también aprovecha al máximo las capacidades de mecanizado de las máquinas herramienta existentes.