Control de virutas por Vibración de Baja Frecuencia (LFV)

Un cambio fundamental en el control de virutas

El control de virutas es uno de los problemas a tratar en el uso de pequeños tornos automáticos empleados en la producción de piezas de automóviles y en el mecanizado de pequeñas piezas de precisión para equipos médicos y dispositivos OA. Si las virutas no se generan correctamente, pueden enredarse y reducir considerablemente la vida útil de la herramienta, generar superficies dañadas en el producto e incluso averías en la máquina. En otras palabras, el control de virutas es un factor prioritario para mejorar la durabilidad de la herramienta. Esto a su vez permite un nivel estable de calidad y facilita la optimización de la eficiencia en el mecanizado, es requerimiento aplicar un refrigerante de alta presión que quiebre las virutas e insertos con rompevirutas adecuados para la operación a realizar. Citizen Machinery adoptó un enfoque completamente nuevo para el control de virutas con tecnología de corte por vibración de baja frecuencia. En otoño de 2013, Citizen Machinery atrajo la atención tanto en Japón como en otros países al presentar una máquina que incorporaba esta tecnología. Yoshimitsu Oita, de la División de Ventas de Mitsubishi Materials, y Akira Sato, de la División de Desarrollo de Mitsubishi Materials, visitaron a Takaichi Nakaya y Kazuhiko Sannomiya en la División de Desarrollo de Citizen Machinery para entrevistarlos sobre el concepto y futuro de la tecnología de corte por vibración de baja frecuencia.

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Corte con Vibración de Baja Frecuencia (LFV low frequency vibration)

Esta tecnología de control única de Citizen Machinery sincroniza la vibración del servo-eje con la revolución del eje principal. LFV quiebra las virutas en piezas pequeñas y las despeja durante la operación. Esto soluciona todos los problemas causados por enredamiento de las virutas durante el mecanizado en materiales de difícil corte y perforado profundo. LFV es la tecnología de mecanizado más avanzada y tiene la ventaja de poder ser aplicada en un amplio rango de materiales y geometrías posibles.

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Aplicar la neutralización para quebrar efectivamente las virutas

Oita (Mitsubishi Materials): El control de virutas es un problema importante que los fabricantes de herramental debemos abordar, y mi interés en el desarrollo de la máquina de Citizen está focalizado en ese problema.

Nakaya (Citizen Machinery): Comenzó con un pedido de nuestro cliente y algunas propuestas que involucraban la aplicación de LFV (Vibración de Baja Frecuencia).
Estábamos conscientes de las necesidades relacionadas al control de viruta y nuestra discusión nos hizo concluir que la aplicación de LFV podría ser una solución, lo que nos llevó a trabajar en su desarrollo de manera conjunta.

cut vol03 02Sato (Mitsubishi Materials): Generalmente, las herramientas de mecanizado no vibran, ¿verdad?

Nakaya: Seguro. Es importante que las herramientas de mecanizado no vibren. Cuando el cliente nos hizo la consulta sobre LFV, me pregunté si era posible mantener la exactitud del mecanizado y si la máquina sería capaz de soportar la vibración. Sin embargo, comprendí el potencial de la tecnología LFV, lo que me dio la confianza que necesitaba para trabajar en este desarrollo técnico.

Sato: El mayor problema con los sitios de fabricación automatizada es el control de virutas y la mayor preocupación relacionada a las virutas es el daño que provocan en las herramientas. Hay otros problemas que resultan de un control de virutas pobre, como mala terminación superficial o una vida útil reducida, etc.

Oita: El tiempo de operación de las máquinas es la clave para una mayor productividad en la fabricación en masa de piezas en tornos automáticos. Una vez que las virutas se enredan en la máquina, el flujo de las mismas cambia y causa daños superficiales. En el peor de los casos, hay que detener las máquinas. Al poder controlar las virutas de manera efectiva, se puede garantizar la terminación superficial, los problemas generales de mecanizado disminuyen y la productividad general se incrementa. Estamos muy entusiasmados con la aplicación de LFV, hemos obtenidos muy buenos resultados.

Nakaya: Creemos que los procesos de corte que hemos desarrollado utilizando la tecnología LFV posibilitarán la ruptura y evacuación de virutas utilizando la neutralización durante el corte, previene el incremento de temperatura en el filo de corte y extiende la vida útil de la herramienta.

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Perforado profundo con refrigerante no soluble. Las virutas son evacuadas por medio
de los labios de la broca, lo que previene el enredamiento de las mismas.
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Virutas generadas por LFV Virutas generadas por la tecnología actual

Desplazándonos hacia una época en la que los materiales de difícil corte serán materiales de fácil corte.

En el año 2014, Citizen Machinery lanzó la máquina VC03, un torno de dos ejes con LFV. ¿Cuál fue el reto más difícil durante el desarrollo de la VC03?

Nakaya: El concepto básico es cero vibración en el desarrollo de herramientas de mecanizado, por lo que al principio fue difícil aceptar la idea de intentar causar vibraciones intencionalmente. A lo que me refiero es que si la frecuencia de vibración de LFV es igual a la vibración de cada componente, la máquina en sí vibrará, siendo imposible mecanizar. A pesar de ésto, seguimos adelante con el desarrollo. La tecnología LFV puede quebrar por completo las virutas, reducir la resistencia al corte bajo condiciones específicas, reducir la temperatura en el filo de corte e incrementar su durabilidad. La LFV ha demostrado ser una solución innovadora en la producción.

Sannomiya (Citizen Machinery): Siento que logramos algo grandioso si la tecnología que desarrollamos puede resolver problemas para nuestros clientes. Es un gran placer ver que la tecnología LFV haya sido tan bien recibida por nuestros clientes desde que lanzamos el producto.

VC03 - Mecanismo de alta precisión

Los requerimientos básicos y específicos para la máquina VC03; son un sistema de calentamiento simétrico en el marco y mesa, cabezal móvil y tanque externo con refrigerante; para prevenir un desplazamiento térmico y conducir el calor de manera pareja sobre la máquina. Su motor está equipado con un sistema de refrigeración y es resistente a vibraciones, lo que promueve una revolución fluida y altamente precisa. La combinación de los dispositivos periféricos tales como correa de stock in-out y cargador de alta velocidad, cuyo tiempo de servicio es sólo 3.5 segundos puede responder a un amplio rango en automatización sistemática.

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De derecha a izquierda:
Akaichi Nakaya

Sub-Director, Departamento de Desarrollo y Diseño, División de Desarrollo, Citizen Machinery Co., Ltd.
Kazuhiko Sannomiya
Jefe, Sección de Desarrollo de Soluciones, División de Desarrollo, Citizen Machinery Co., Ltd.
Yoshimitsu Oita
Manager, Departamento de Desarrollo y Planeamiento de Negocios, División de Ventas, Advanced Materials Tools Company, Mitsubishi Materials Corporation
Akira Sato
Centro de Desarrollo de Productos: Brocas, CBN, PCD, División de Investigación y Desarrollo, Advanced Materials Tools Company, Mitsubishi Materials Corporation

¿Cómo creen que evolucionará la producción en el futuro?

Nakaya: Citizen Machinery estableció el objetivo de la personalización masiva como concepto de negocio en el año 2013. El concepto promueve la fabricación innovadora para una producción orientada al cliente y fue establecida para lograr una alta productividad asegurando el mismo nivel de eficiencia tanto en la producción en masa como en lotes pequeños. Un amplio rango de formas y materiales será procesados en las líneas de producción, esto requiere un sistema unificado de control de virutas como el LFV, que se aplica en todos los materiales y operaciones de mecanizado.
Necesitamos continuar con el desarrollo de nueva tecnología en mecanizado para expandir este concepto.

cut vol03 09Sannomiya: Estamos soñando con expandir nuestra tecnología hasta que los materiales de difícil corte se transformen en materiales de fácil corte en un futuro cercano. LFV ha reducido significativamente la longitud de las virutas y ha hecho posible reducir considerablemente el enredo de las mismas durante el mecanizado en este tipo de materiales, haciéndolas fácil de quitar.
Esta reducción en longitud de las virutas también devino en facilitar su acceso para el proceso de reciclado, lo que permite ayudar en el cuidado del medio ambiente.

Nakaya: Creo que LFV cambiará el concepto del mecanizado significativamente. Basado en el principio del LFV, las geometrías de herramientas y diseños cambian; y tan pronto como logremos reducir a cero los problemas con las virutas, la flexibilidad en el diseño de herramientas se incrementará. El futuro está lleno de potencial. Tenemos muchas ideas que estamos analizando y los fabricantes de herramientas de corte también estarán relacionados con la investigación y desarrollo de las mismas.

Oita: La innovación llegará al poder discutir con los clientes sobre geometrías de herramientas, diseños, piezas; y poder identificar la combinación ideal entre tecnología y herramientas individuales. Esto podría cambiar fundamentalmente las estrategias en mecanizado en las plantas de fabricación.

Nakaya: En la fabricación de máquinas grandes, la seguridad es una preocupación cuando los operarios dejan la cubierta abierta durante el mecanizado para quitar las virutas manualmente. Hacen ésto porque quieren evitar posibles daños por enredamiento de las virutas, pero es peligroso. LFV ofrece un excelente control de virutas para lograr una operación de mecanizado automatizada y segura. Seguiremos adelante con el crecimiento en aplicaciones de la tecnología de Vibración de Baja Frecuencia en la máquina VC03 a otras máquinas para promover operaciones seguras en otros procesos de mecanizado.

Sato: También nos esforzamos en el desarrollo de herramientas a partir de la perspectiva de nuestros clientes y queremos ofrecer métodos de mecanizado innovadores que resulten valiosos para las plantas de fabricación en todo el mundo.

Oita: Mitsubishi Materials ha establecido un equipo de desarrollo de tecnología de avanzada y nuestros jóvenes ingenieros también están comprometidos con el desarrollo de herramientas.

Sato: La tecnología LFV posibilita la evacuación total de virutas, lo que nos mostró las posibilidades de producir nuevas herramientas con un amplio rango de funciones tales como herramientas exclusivas para corte con LFV. Considerando el progreso de esta nueva tecnología y las herramientas de mecanizado, seguiremos desarrollando herramientas que sean útiles para nuestros clientes y sus plantas de producción.

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Fuente: Mitsubishi Materials Japan en cooperación con Citizen Machinery