Centros de mecanizado de precisión para un "campeón oculto"

Equipos de vanguardia y un sistema ERP de última generación

Cuando se observan las características de las empresas, a veces se tropieza con el término "campeón oculto". Esta designación se aplica a las empresas altamente innovadoras y económicamente exitosas que pasan en gran medida desapercibidas por el público en general. Por regla general, sus productos no se encuentran en las estanterías de los grandes almacenes, ya que suelen estar integrados en los productos de marcas conocidas. Julius Blum, un fabricante austriaco de componentes funcionales de alta gama como bisagras y sistemas de guiado, especialmente para muebles de cocina, es un representante típico de este tipo de empresa. La compañía tiene una buena reputación internacional, es un líder tecnológico en su segmento de mercado y depende principalmente de la innovación y la calidad de sus productos. Esto también se refleja en el eje central de su organización de producción, sus herramientas y el taller, que define la calidad.

Los centros de mecanizado Röders ofrecen una combinación optimizada de precisión y productividad en el fresado HSC de materiales duros y en el rectificado. (Foto: Klaus Vollrath)

"Todos nuestros productos están diseñados para ofrecer a nuestros clientes una calidad de movimiento perfecta y para mantener esta característica durante todo el ciclo de vida de los muebles en los que se han instalado", explica Gerhard Gorbach,  gestor de recursos operativos de la planta # 3 en la sede de Blum en Höchst (Austria).

Desde el inicio de la entrevista se comprende la filosofía que impulsa esta empresa, cuyos productos no parecen mostrar nada espectacular a primera vista. Pero escondido debajo de esta apariencia exterior poco espectacular existe una voluntad obvia de lograr la perfección con respecto a la calidad del producto. Donde otros fabricantes tratan de llevarse beneficios comprando productos masivos a bajo precio, Blum aspira a producir incluso estas piezas ellos mismos, hasta los rollos de plástico que llevan en las guías del cajón.Incluso si se puede pensar que este aspecto es meramente marginal, destaca la meticulosidad aplicada a cualquier detalle que influye en la impresión general que el cliente obtiene del producto. Esto también se refleja en la estructura general de la empresa familiar. Del total de la mano de obra de unos 6.600 empleados, unos 5.000 empleados más del 76 % trabajan en las proximidades de la sede situada en la pintoresca región de Vorarlberg en Austria. Desde aquí, la calidad fabricada en Austria se exporta a destinos de todo el mundo. Esto abarca una profundidad de producción que se extiende casi hasta el tornillo DIN o la arandela, mientras que por otro lado también incluye maquinaria especializada autodefinida y sistemas de control de calidad. El taller y sus herramientas en consecuencia agrupa una impresionante fuerza de trabajo de cientos de empleados. Y se obtiene una clara impresión de esta filosofía cuando se mira la limpieza ejemplar y orden en todos los departamentos.

Alto rendimiento con respecto a la planificación de recursos y la productividad...

“Pero la calidad es sólo un factor para lograr el éxito. La otra es la rentabilidad", añade Ralf Hildebrand, gerente del departamento de molienda. Si usted decide renunciar a los bajos salarios en países extranjeros y poner su confianza en una mano de obra nacional, también tiene que dar a los empleados la oportunidad de aprovechar plenamente sus puntos fuertes. Y estos puntos fuertes comprenden especialmente los aspectos de cualificación y motivación.

“Nuestros empleados tuvieron la oportunidad de tener garantia con respecto a la precisión y la calidad de la superficie alcanzable con las máquinas de Röders y están ansiosos por trabajar con ellos”  Ralf Hildebrand. (Foto: Klaus Vollrath)

El personal nacional es capaz de manejar de manera competente equipos de alto rendimiento sofisticados y al mismo tiempo son suficientemente disciplinados para comprender y apoyar activamente las ventajas de la informática y los flujos de trabajo basados en la organización de hasta el último detalle. Esta filosofía se aplica a toda actividad productiva dentro de la empresa. Significa que nada se moverá sin haber sido inicializado por el departamento de planificación de producción e integrado en la organización global de fabricación. Esto abarca todas las estipulaciones, materiales y planes de despliegue para los empleados y el equipo de producción.

Las cavidades primero son fresadas y después rectificadas para medir sin tener que retirar y volver a sujetar la pieza (Foto: Klaus Vollrath)

Otras especificaciones se aplican a todo lo demás, desde equipos de medición y procedimientos de garantía de calidad hasta materiales de embalaje, incluyendo todas las instrucciones y prescripciones necesarias, así como la retroalimentación obligatoria de todos los resultados en el sistema informático central. Por otra parte, este modo de funcionamiento da lugar a procesos de producción suaves y altamente eficientes y a una utilización optimizada de los recursos, junto con un bajo gasto y unos porcentajes de rechazo mínimos. Y los empleados a los que se les da la oportunidad de demostrar su valor y sus habilidades están mejor motivados y, por lo tanto, ofrecerán mejores resultados.

Ejemplo de producto: El guiado en tándem con rodillos de plástico de alta calidad desarrollado por Blum asegura el deslizamiento suave de los cajones (Gráficos: Blum)

...también en el taller

"Nuestro taller de dispositivos sigue las mismas pautas que nuestra producción, aunque las apuestas con respecto a la flexibilidad son aún mayores", explica Helmut Böhler, gerente del taller de fresado. Por ejemplo, el umbral de tamaño mínimo de lote es de una sola pieza. Con el fin de garantizar un tiempo de utilización de al menos 5.000 a 6.000 horas al año el grado de automatización de todos los procesos y la flexibilidad de uso del equipo para diferentes tipos de tareas tuvieron que ser empujados al grado más alto posible.ç

En este contexto, la empresa está deseosa de integrar procesos que hasta ahora se habían realizado secuencialmente en diferentes tipos de máquinas, como centros de fresado HSC y rectificado, realizándose siempre que sea posible en el mismo centro de mecanizado. Esto ofrece ventajas en cuanto a precisión y tiempo de procesamiento, ya que permite realizar operaciones como el cambio de máquina, medición y recuperación de la pieza. Los componentes cúbicos deben salir de la máquina completamente acabados y medidos con precisión. Estos requisitos fueron decisivos a la hora de seleccionar el equipo para esta combinación de métodos de procesamiento

Células de producción totalmente automatizadas

La célula de fabricación totalmente automatizada suministrada por Röders consta de tres centros de mecanizado Röders, una lavadora, un sistema de medición de coordenadas, así como varios sistemas de almacenamiento para herramientas y/o paletas de piezas, todos interconectados por un robot en un eje lineal (Foto: Klaus Vollrath)

“Con respecto a la calidad del producto, no nos comprometemos. Esto se refleja en los requisitos que deben cumplir los aparatos mecánicos que fabricamos nosotros mismos”, explica H. Böhler. Por esta razón, desde 2003 Blum se ha basado en centros de fresado HSC de 5 ejes de Röders, que fueron automatizados desde el principio. Inicialmente, los centros se utilizaron para la producción de electrodos EDM de alta precisión hechos de cobre o grafito. Con las máquinas que se compraron más tarde, el enfoque cambió adicionalmente al desbaste. Para optimizar las tasas de utilización y por tanto la eficiencia económica, Röders complementa los sistemas añadiendo equipos de automatización: Los robots Fanuc se utilizan para cargar y descargar los centros de mecanizado con piezas montadas en paletas, así como con herramientas de fresado, para transferir piezas a lavadoras y coordinar sistemas de medición.

Probeta para evaluar la precisión del mecanizado. DL significa agujero pasante, SL para agujero ciego. Cada diámetro seleccionado es mecanizado 10 veces (Foto: Klaus Vollrath)

Gracias al rendimiento extremadamente positivo de los equipos y servicios durante muchos años, no hace falta decir que el cliente pediría a Röders que presentara su cotización cuando se tratara de combinar fresado duro y rectificado en un centro de mecanizado. Las pruebas intensivas habían demostrado que estas máquinas eran igualmente adecuadas para ambos tipos de tareas, tanto en lo que respecta a la productividad como a la precisión. El requisito previo que debía cumplirse con respecto a la seguridad del proceso comprendía tolerancias de diámetro de perforación de +/- 2 µm. 

Rectificado de más de 30 núcleos de troqueles sujetados a mano. La referenciación se realiza mediante medición externa de desplazamiento y desalineación. Posteriormente, las piezas están rectificadas a 3,02 mm +/- 5 µm (Foto: Klaus Vollrath)

Otra demanda planteada por Blum era que no sólo las operaciones de fresado, sino también las operaciones de rectificado podían realizarse con una participación mínima de la mano de obra. Esto podría lograrse ya que las herramientas de rectificado eran intercambiables, podían calibrarse automáticamente y las piezas de trabajo podían evaluarse utilizando una sonda de gran precisión. Además, la sonda permite detectar las divergencias relacionadas con el proceso derivadas, por ejemplo, del desgaste o la desviación de las herramientas. Estas divergencias pueden compensarse fácilmente con el sistema de control. Debido al hecho de que en el taller Blum la combinación de trabajos implica no sólo geometrías complejas cuya programación NC tiene que ser realizada por el departamento de planificación de producción, sino también piezas más simples que pueden ser fácilmente programados directamente en la máquina, la idoneidad del sistema de control para realizar dichas tareas constituye un criterio importante. En este contexto, la programación basada en ciclos del sistema de control Röders RMS6 ha demostrado ser muy convincente, sobre todo porque el usuario puede recuperar y reutilizar fácilmente los parámetros tecnológicos una vez que se han introducido en el sistema.

Asociación para el desarrollo

"Un factor importante que influyó en nuestra decisión también se debió al hecho de que Röders es un socio de desarrollo probado. Ya hemos finalizado varios proyectos conjuntos, incluido el desarrollo de software específico para el rectificado", añade G. Gorbach. En este contexto, el hecho de que Röders haya desarrollado un sistema de control propio basado en PC y que tenga a su disposición todos los recursos necesarios para nuevos avances, incluidos los ciclos de rectificado, demostró ser una ventaja decisiva. En estrecha colaboración entre Blum y Röders, se mejoró el software del sistema de mando para mejorar las rutinas de las operaciones de rectificado. Este desarrollo se centró principalmente en la optimización del taller y la gestión del proceso. Se hizo especial hincapié en las diferentes variantes de rectificado, como el rectificado helicoidal o rápido del cubo. En el transcurso del proyecto, el personal del taller de Blum lanzó con frecuencia iniciativas, cuya experiencia de aplicación a menudo llevó a propuestas de mejora. Estas fueron seguidas por los especialistas en software Röders, que posteriormente crearon mejoras relacionadas con el software de control o ciclos.

Inserto para una herramienta de moldeo por inyección. El diámetro del orificio tiene que ser de precisión hasta +/- 3 µm con alta fiabilidad de proceso (Foto: Klaus Vollrath)

Otro efecto secundario positivo del sistema de control propietario es que todos los centros de mecanizado Röders instalados en Blum podrían ser fácilmente actualizados al mismo nivel de software a un costo razonable, independientemente de que la máquina individual haya sido instalada en los últimos 12 años. Esto es muy importante ya que todos estos sistemas se pueden utilizar con un nivel de software de post-procesamiento idéntico.

Personal convencido

“Nuestros recursos humanos también desempeñan un papel importante. Los rectificadores son especialistas en metalurgia de alta precisión, que no se acoplan con facilidad a otras tecnologías,” dice una sonriente H. Böhler. En cambio, hay que motivarlos a cambiar su mentalidad actual demostrándoles las ventajas de la nueva tecnología. Estas ventajas incluyen la capacidad del sistema de control Röders para evaluar la posición exacta de las piezas de trabajo sujetadas en el área de trabajo de la máquina, sin necesidad de un ajuste cuidadoso, utilizando la sonda de medición y recalculando automáticamente el programa NC completo, permitiendo las desviaciones de la pieza con respecto a las diferencias de posición y orientación. Por supuesto, esta es una ventaja crucial en comparación con la forma habitual de medir y alinear cuidadosamente la pieza de trabajo al sujetarla al soporte. Además, los empleados pudieron asegurarse de que la precisión y la calidad de la superficie alcanzables en el fresado con una máquina de Röders eran tan buenas que en casos específicos era posible trasladar ciertas operaciones de procesamiento de fresado a rectificado. Esto produjo beneficios notables en términos de tiempo de procesamiento y costos. De este modo, se podría convencer rápidamente a los trabajadores de que acepten el nuevo modo de funcionamiento. Hoy en día, según H. Böhler, los especialistas en fresado y rectificado trabajan juntos con las nuevas máquinas mientras comparten sus experiencias y conocimientos.

Características destacadas de la tecnología Röders

Los centros de mecanizado Röders HSC están diseñados para obtener el máximo rendimiento con respecto a la capacidad de eliminación de virutas, así como la precisión incluso cuando hay que mecanizar materiales duros. Cuentan con accionamientos directos lineales altamente dinámicos y sin fricciones, así como sistemas de medición y control extremadamente precisos equipados con reglas de medición que permiten escalones de posicionamiento de menos de 50 nm. En combinación con un sistema de posicionamiento excepcionalmente rápido con una frecuencia de 32 kHz en todos los bucles de control, no muestran ningún efecto de histéresis (stick-slip) al invertir la dirección de un movimiento: los círculos se ejecutan como círculos con gran precisión. Esto se aplica tanto a las máquinas hidrostáticas como a las equipadas con guías de rodillos de recirculación. Además, el eje Z cuenta con un sistema patentado de compensación de peso sin fricción para suprimir cualquier signo de inversión en la dirección Z. Además, un sofisticado sistema de gestión de la temperatura garantiza una excelente estabilidad térmica. La temperatura del líquido que circula a través de todos los componentes relevantes de la máquina se controla a 0,1 grados. Otra especialidad es un auto-desarrollado sistema de control basado en la tecnología de PC cuyas funcionalidades han sido cuidadosamente diseñadas para satisfacer los requisitos específicos de HSC y fresado de alta precisión o rectificado. En este contexto, Röders destaca por ofrecer actualizaciones del sistema de control, prácticamente descartando la obsolescencia. Durante las operaciones de rectificado, el sistema soporta estrategias helicoidales y de “chopping”, así como estrategias para el mecanizado de 5 ejes. Rutinas adicionales para estrategias especiales de rectificado utilizando tipos de herramientas predefinidos y conjuntos de parámetros operativos soportan la programación usando un sistema CAM así como programación rápida y eficiente directamente en la consola de control.

Articulo de Klaus Vollrath. Traducido por Jose Francisco Martinez, product Manager de Röders en España