El potencial de lo hecho.

El taladrado, biselado, fresado, roscado y corte por plasma que requerían estas piezas de trabajo se realizaron en una sola máquina.

A los fotógrafos les encantan las colas de gallo, esas chispas que produce un soplete de plasma cuando comienza a perforar una placa gruesa: una imagen icónica de la industria pesada poniéndose a trabajar. Sin embargo, cualquiera que se encargue de una operación de corte de chapas pesadas podría prescindir de ellos. Las llamativas colas de gallo no muestran que “el fabricante estadounidense esté haciendo el trabajo”, sino que muestran que los consumibles de plasma se desgastan más rápido de lo que deberían. A los gerentes de las tiendas les gusta ver que los sopletes de plasma cortan, no perforan. Después de todo, cortando es donde se gana el dinero.

De esta demanda surgieron las primeras máquinas combinadas de corte de placas de la industria manufacturera, aquellas que no sólo tenían sopletes de plasma y oxicorte, sino también herramientas duras como taladros y (más recientemente) fresas. Introducidas hace varias décadas, estas máquinas combinadas de corte de placas se desarrollaron para resolver el enigma de la perforación.

Hoy en día estos sistemas han avanzado hasta convertirse en la navaja suiza del corte de placas. En este sentido, su función principal ha evolucionado. Ahora se trata de algo más que evitar o minimizar la perforación, aunque sigue siendo una variable importante en la ecuación general. Ahora se trata de minimizar la manipulación, eliminar operaciones secundarias y aumentar la velocidad del flujo de piezas, desde el material en bruto hasta la siguiente aplicación.

Al principio, estas máquinas simplemente ofrecían capacidad de perforación junto con corte por plasma y oxicorte. En lugar de lidiar con un ciclo de perforación prolongado que era perjudicial para los consumibles del soplete, los fabricantes ahora podían perforar un orificio piloto y luego comenzar con el borde con el soplete de corte.

Esto también abrió nuevas posibilidades de diseño de nidos, particularmente en placas muy pesadas (como 2 pulgadas de espesor), en las que una perforación con plasma sería difícil, consumiría mucho tiempo o simplemente imposible. En estas placas, los programadores incorporaron inicios de borde desde el borde de la placa y tal vez algo de corte en cadena de un perfil de pieza al siguiente, de modo que el soplete no tuviera que detenerse y volver a perforar durante el corte.

Por supuesto, ese requisito de comenzar desde el borde limita las posibilidades de diseño del nido. Un programador podría tener que terminar con un remanente más pequeño, tan pequeño que podría tener sentido simplemente cortarlo en lugar de guardarlo. Un taladro integrado libera al programador para colocar orificios piloto donde sea necesario para mantener un diseño de nido óptimo, eficiente y que ahorre material.

La perforación de agujeros piloto fue una de las principales razones detrás de los primeros éxitos de estas máquinas combinadas, pero no fue la única. La capacidad de agregar funciones detalladas fue un beneficio adicional. La máquina también podía agregar pequeños orificios con altas relaciones de profundidad a ancho que eran difíciles o imposibles de lograr con las antorchas de plasma convencionales. A veces, los fabricantes necesitaban cortar agujeros más grandes que, debido a sus estrechas tolerancias, requerían mecanizado. Y necesitaban agujeros de varios tamaños, algunos de ellos con roscas roscadas.

De ahí surgieron máquinas combinadas con no sólo un soplete de oxicorte y plasma, sino también un cabezal de corte con una torreta giratoria que contenía alrededor de media docena de herramientas. Podría contener brocas helicoidales convencionales de varios tamaños, así como herramientas de corte similares y roscadoras. Luego vino la demanda de agujeros más grandes que, a su vez, requerían brocas más grandes en máquinas más grandes con husillos de alta potencia, ahora con suministro de refrigerante a través del husillo, para soportar el aumento de par y calor.

Los siguientes pasos lógicos fueron el achaflanado y el fresado, incluido el fresado helicoidal de cavidades y ranuras. Considere una pieza cortada grande con un orificio interior de 8 pulgadas de ancho con tolerancias de borde extremadamente ajustadas y un chaflán. Convencionalmente, el plasma cortaría el perfil y luego el operador movería la pieza a un centro de mecanizado vertical que fresaría y biselaría el borde hasta la tolerancia requerida.

Por supuesto, esto requiere tiempo adicional de manipulación y configuración, lo que dificulta el rendimiento, por lo que tiene sentido lograrlo todo en una sola configuración en una máquina combinada. Y aumentar el rendimiento es el objetivo final, particularmente en una operación de fábrica pesada en la que el corte es la primera operación de una ruta. El corte problemático de placas puede matar de hambre al resto del taller. En última instancia, esto es lo que pretenden evitar quienes tienen máquinas cortadoras de placas combinadas.

El corte en bisel sigue siendo una de las operaciones de corte por arco de plasma más complejas.

Por supuesto, no es tan sencillo como simplemente agregar un pórtico que transporta taladros y fresas a una mesa de corte por plasma. El fresado y taladrado de placas grandes respeta muchas de las velocidades y convenciones de avance del mecanizado, pero en ciertos aspectos el proceso puede ser diferente.

Por ejemplo, durante el taladrado y fresado de una pieza de trabajo fijada en un centro de mecanizado vertical (VMC), la pieza se fija en su lugar y el operador establece los valores de compensación de longitud de herramienta y compensación de trabajo. La máquina sabe dónde está la pieza de trabajo y por dónde empezar.

Una pequeña pieza de trabajo en un VMC es una cosa; una placa de 1 pulgada de espesor que abarca más de 15 pies de ancho o largo es otra muy distinta.

Cuando un fabricante pesado acepta material de placa, el administrador de inventario o ayudante mide el espesor de la placa y el operador que carga el material lo verifica. Digamos que es acero al carbono laminado en caliente de grado 50. El controlador de la máquina cortadora de placas combinada debe tener ese material en su biblioteca, de modo que conozca su dureza promedio, valores de tracción y espesor nominal. Lo que no sabe es el espesor real. Un 1 pulg. La placa que mide 1.0625 pulgadas todavía está dentro de las tolerancias de las especificaciones del molino. Si el control no conoce el espesor real, es posible que una operación de perforación no atraviese la parte inferior de la placa y el operador simplemente realice un retrabajo.

Por supuesto, los operadores pueden cambiar la medición del espesor de la placa manualmente en el control, pero esto puede no ser adecuado para todas las situaciones, especialmente en una placa grande. El hecho de que una placa tenga 1,0625 pulgadas en un lugar no significa que sea exactamente tan gruesa en todas partes. Además, muchos platos se inclinan. Un taladro o fresadora que descienda a 1 pulg. La placa podría encontrar que la superficie de la placa es un cuarto de pulgada más alta o más, lo que puede desequilibrar toda la operación.

Una sujeción eficaz del material puede ayudar a remediar estas complicaciones. Las operaciones típicas de corte por oxicorte y plasma no requieren sujeción de piezas; es uno de los beneficios de utilizar un proceso de corte térmico con “herramienta blanda”. Pero el taladrado y el fresado sí. La masa de placas grandes puede ser lo suficientemente pesada como para soportar el torque de ciertas operaciones de taladrado o fresado. Pero, una vez más, muchas placas recibidas del molino no son completamente planas.

Históricamente, las máquinas combinadas han utilizado abrazaderas neumáticas. Algunos sistemas ahora utilizan un pie de sujeción servoaccionado: un pequeño marco que desciende directamente debajo del eje para sujetar el área de trabajo y empujarla hacia abajo. Una vez que se sujeta la pieza de trabajo, el sistema detecta dónde están exactamente esas abrazaderas en la dirección Z y luego ajusta el programa de corte en consecuencia.

Para trabajos de precisión, las máquinas combinadas deben cortar en un orden estratégico que tenga en cuenta, entre otras cosas, la expansión térmica. Supongamos que tiene un diseño de nido que incorpora una serie de perfiles en blanco, cada uno con un solo orificio. La posición del agujero en relación con el perímetro de la pieza es crítica.

Si la máquina perforara todos esos agujeros a la vez y luego volviera con el soplete de plasma para cortar los perfiles, la posición de esos agujeros probablemente estaría ligeramente desviada, medida desde el borde de la pieza. ¿Por qué? Tiene que ver con la expansión térmica. A medida que el plasma corta de un extremo de la placa al otro, la hoja "crece" ligeramente, lo que a su vez altera la posición de la antorcha de plasma en relación con esos agujeros.

Para cortar esta secuencia de forma precisa, la máquina utiliza un agujero perforado como punto de referencia para referenciar el perfil; la máquina pasa al plasma y realiza el corte en base a esa referencia. Este proceso se repite de parte a parte.

Estas piezas implicaban una variedad de procesos de fresado y corte, todos realizados en una máquina cortadora de placas combinada.

De esta forma, el sistema da cuenta de esa expansión térmica. Claro, esto es más lento que realizar el corte por plasma de una sola vez seguido de la perforación, pero en trabajos de precisión, tal secuencia de corte y perforación no produciría de manera confiable piezas de calidad dentro de la tolerancia. De todos modos, es probable que sea mucho más rápido, sin mencionar que requiere mucho menos trabajo, que tener que llevar el trabajo a una operación secundaria de perforación o mecanizado.

Visite, digamos, una mina con un gran conducto para rocas y verá un perno de arado a ras de una superficie de placa. Suelte el tornillo del otro lado, levante el perno cuadrado grande y verá un orificio para el perno de arado que muestra lo que puede hacer una máquina cortadora de placas combinada en una sola configuración.

Comenzando en la superficie de la placa, la máquina fresa una cavidad poco profunda para crear un desplazamiento escalonado, de modo que el perno quede ligeramente debajo de la superficie del conducto, protegiéndolo del desgaste excesivo.

Luego, la fresa se hunde hacia abajo para mecanizar una cavidad cuadrada. Luego viene la herramienta de biselado para crear el ángulo de 45 grados, lo que ayudará a asegurar el perno en su lugar. Luego, el plasma corta un agujero cuadrado a través de la placa.

Esta no es una operación sencilla. El molino desciende una cierta cantidad, eliminando sólo una cantidad limitada de material; luego viene el biselado y luego el plasma. ¿Cuánto material queda en el fondo de ese agujero? En base a eso, ¿qué consumibles serían mejores y qué velocidades y avances funcionarían mejor para lograr un orificio verdaderamente cuadrado?

Un operador novato probablemente no debería intentar una aplicación de este tipo. La mayoría de los fabricantes encuentran el éxito a largo plazo en el corte de placas combinadas cuando aumentan gradualmente la complejidad de la aplicación.

El ejemplo también ilustra que el corte por plasma, el fresado y el taladrado tienen sus complejidades. Básicamente, ninguno es más fácil que el otro, especialmente en el caso de una máquina cortadora de placas combinada. En última instancia, la combinación de productos de un fabricante impulsa la complejidad del proceso más que cualquier otra cosa.

Muchos fabricantes tienden a elegir a alguien con experiencia en mecanizado para operar una máquina cortadora de placas combinada. Esto puede tener sentido, especialmente si la mezcla de productos implica una geometría de mecanizado compleja. Pero si la combinación de productos requiere orificios simples pero corte de perfiles con geometrías de bisel complejas, un veterano en corte por plasma podría tener información valiosa.

El biselado con plasma puede resultar muy complicado desde el punto de vista del procedimiento. Cada grado que el plasma gira desde la vertical, cambia el espesor del material y, con él, la configuración del plasma. Los sistemas modernos tienen la información que necesitan para crear un biselado eficaz, pero el operador debe seguir el procedimiento correcto.

La antorcha en sí tiene que comenzar perfectamente vertical; si está un poco desviado, el ángulo de bisel estará desviado, al igual que el espesor de corte esperado y la configuración del plasma. Si, por ejemplo, un operador corta un círculo biselado y, sin embargo, el soplete está en el ángulo incorrecto, ese círculo adoptará la forma de un huevo.

Junto con sus sopletes de plasma y oxicorte, las máquinas combinadas actuales tienen un cargador de herramientas que alimenta un husillo de alta velocidad con una variedad de herramientas.

De todos modos, cuando un fabricante decide quién debe operar una máquina cortadora de placas combinada, la decisión final depende de la cultura de la empresa, el talento disponible y el régimen de capacitación.

Un novato en fabricación entusiasta y comprometido podría operar un sistema combinado, si recibe la capacitación adecuada y el tiempo suficiente antes de pasar a trabajos más complejos.

Los sistemas combinados funcionan bien para una variedad de aplicaciones de mecanizado y corte por plasma de placas, pero no para todas las aplicaciones de mecanizado de placas. Todo se remonta a la capacidad de sujeción del sistema y a la naturaleza del material de la placa. Debido a la naturaleza del proceso de laminado, las placas tienden a ser ligeramente más gruesas en el medio. Por esta razón, un sistema combinado realmente no es adecuado para el fresado de superficies. Las máquinas funcionan bien al fresar cavidades, orificios de relieve, ranuras y otras formas. Pero debido a la forma en que se sostiene la placa, junto con la variación del espesor, la capacidad de fresado final de la máquina combinada no puede crear una tolerancia de superficie que esté dentro de innumerables lugares a la derecha del punto decimal.

Dicho esto, algunos fabricantes han integrado un centro de mecanizado con ranura en T directamente en un extremo de la mesa de corte de una máquina combinada; esencialmente, un verdadero centro de mecanizado con sus propias herramientas, controlador y las capacidades de sujeción necesarias. Después de que la máquina combinada finaliza el corte inicial, las piezas críticas se mueven a la mesa de mecanizado, donde se pueden sujetar para una verdadera aplicación de fresado de superficie.

El corte combinado realmente consiste en mirar el panorama general, y esto incluye el manejo de materiales. Digamos que una máquina combinada termina un conjunto de piezas complejas, fresando, perforando y cortando con plasma los perfiles de las piezas. Cada pieza pesa alrededor de 600 libras, por lo que ahora los operadores deben esperar a que llegue una grúa puente. Y espera. Y luego espera un poco más.

Hoy en día, ciertos sistemas combinados vienen con automatización de recogida y colocación de alta resistencia. Una vez que se completa un nido, un robot con un efector final magnético levanta cada pieza y la apila en una plataforma adyacente. La automatización sabe qué piezas está seleccionando, por lo que puede colocarlas en la configuración que mejor se adapte al flujo de piezas. Por ejemplo, si las piezas fluyen en kits, el robot apila los espacios en blanco cortados en kits. Una vez descargadas las piezas, se puede retirar el esqueleto, normalmente mediante corte manual con soplete.

Este tipo de automatización muestra de qué se trata el corte combinado de placas: reducir la cantidad de veces que se debe mover o manipular una pieza. En última instancia, se trata de garantizar que las limitaciones posteriores del taller (ya sea en soldadura, conformado o en cualquier otro lugar) nunca se queden sin trabajo. Si un proceso de corte de placas tiene un problema y provoca una restricción posterior para operar a un nivel de capacidad más bajo, entonces un fabricante no está siendo tan productivo como podría ser.

Jeff Lee es gerente de operaciones en EE. UU. de Kinetic Cutting Systems, PO Box 652, West Burlington, IA 52655, 319-754-5040, www.kineticusa.com.