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Se pueden reducir tiempos de producción hasta en un 78 por ciento

Ahorro en mecanizado mediante Lubricación en Cantidades Mínimas (MQL)

Redacción MU01/06/2006

En este artículo veremos cómo Willy Vogel AG recortó los tiempos de mecanizado en su propio departamento de producción de forma radical y consiguió muchos más beneficios para los clientes. En dos años de pruebas con MQL, descubrieron que el tiempo de producción se había reducido entre un 24 por ciento y un 78 por ciento en función de la pieza de trabajo.

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Se han hecho muchas alegaciones sobre el valor de los sistemas de lubricación en cantidades mínimas (MQL) y, en particular, sobre la posibilidad de conseguir reducir los tiempos de mecanizado. Pero en Willy Vogel AG, filial adquirida por SKF, sabían que lo que los usuarios potenciales del MQL exigen sobre todo, son unas marcas fiables en ahorro de tiempos de mecanizado al cambiarse del mecanizado húmedo al MQL. De este modo, Vogel, un distribuidor de sistemas MQL con amplia experiencia, decidió reunir pruebas claras mediante la instalación de MQL en su propio departamento de producción.

Además de los detalles de mecanizado que se explican posteriormente, Vogel mostró que si se instalan y optimizan de forma correcta sus sistemas MQL LubriLean o Vectolub, el cliente puede experimentar un impresionante número de beneficios como los siguientes:

  • No se necesitan refrigerantes
  • No se necesitan filtros para lubricantes ni acondicionamiento
  • No hay gastos de disposición para virutas y lubricantes
  • No es necesario limpiar la pieza de trabajo
  • Mayor eficiencia de cortado
  • La vida útil de las herramientas se aumenta un 300 por ciento
  • Es posible utilizar el mecanizado húmedo y el mecanizado en seco paralelamente
  • No es necesario hacer ningún cambio en el diseño de los husillos
  • Mejores acabados de superficie

La conversión de mecanizado húmedo a MQL

En la primera fase, se convirtieron las actuales máquinas-herramienta (de taladrado, fresado, torneado, escariado) del departamento de producción en sistemas MQL puros o en sistemas húmedos/MQL combinados.

Tras un año, se consiguieron los siguientes resultados;

  • Se ahorraron 2.350 horas de tiempo producción. Que corresponde a una media de ahorro del 42 por ciento
  • La vida útil de las herramientas aumentó en un 300 por ciento. Esto compensó con creces los costes extra de la modificación de los diseños de herramientas existentes.
  • Se fabricaron 145 piezas de ocho materiales distintos (p. ej.: X10CrNiS189, AlMgSi1, St73k, GG25)
  • Se necesitó comprar y deshacerse de mucho menos lubricante.

La segunda fase supuso más transformaciones del equipamiento existente así como la adquisición de tres máquinas nuevas. Para las nuevas máquinas (un centro de mecanizado y dos centros de torneado) Vogel vio la oportunidad de preparar una nueva especificación de forma que el fabricante de las máquinas herramienta pudiera equipar totalmente las tres máquinas herramienta con sistemas MQL de Vogel. El propósito general era equipar todos sus centros de trabajo claves en el campo de la ingeniería mecánica con MQL.

Después de dos años, los ingenieros de Vogel examinaron una vez más sus logros. En esta ocasión, descubrieron que más de 600 piezas del mecanizado húmedo tradicional se habían pasado al sistema MQL y que el tiempo de producción se había reducido entre un 24 por ciento y un 78 por ciento en función de la pieza de trabajo. Ver ejemplos debajo. Lo cual supone una disminución media del 40 por ciento; una prueba clara de que se podrían conseguir grandes ahorros pasándose al sistema MQL.

Un punto importante que hay que recordar es que no se obtuvieron buenos resultados sólo con tipos "normales" de acero, sino que también se consiguieron con materiales difíciles de mecanizar como el acero inoxidable o el aluminio con un alto contenido de silicona. Un ejemplo significativo fue la fabricación de una piquera M12x1 sobre acero cementado con una avellanadora escalonada. Utilizando una herramienta optimizada para MQL fue posible acortar el tiempo de producción en un factor de 12.

Un beneficio adicional de Vogel fue que la compañía había adquirido un alto grado de competencia en equipamiento, sistema y asesoría durante este período de prueba. Fueron una experiencia y un conocimiento de primera mano y fiables que se podían utilizar para desarrollar aún más sus sistemas LubriLean y Vectolub así como para asesorar y asistir a los clientes que deseen instalar el sistema MQL de Vogel..

A continuación se presentan cuatro ejemplos de piezas de trabajo labradas en el departamento de producción reconvertido:

Uno de los primeros clientes en beneficiarse del amplificado sistema y la competencia de asesoramiento de Vogel fue EADS Deutschland GmbH, un fabricante de aviones militares de Augsburgo. EADS un usuario que llevaba mucho tiempo con el sistema MQL de Vogel, planeó comprar dos grandes centros de mecanizado equipados con MQL.

Beneficiándose de lo que Vogel había aprendido de la aplicación de MQL en su propio departamento de producción, no se perdió tiempo en sopesar si instalar un sistema de uno o de dos conductos ya que Vogel había descubierto que la instalación de un sólo conducto ofrecía numerosas ventajas:

  • El equipamiento de MQL de un sólo conducto requiere mucho menos mantenimiento que la instalación de doble conducto, y no se desgasta.
  • Los componentes de máquinas herramienta duraderos y perfeccionados como los husillos y cuellos rotatorios se pueden conservar; no se requiere una gran interferencia con un diseño de una máquina herramienta (a diferencia de los sistemas de dos conductos)
  • Proveyendo pequeñas cantidades de aceite se asegura una alta calidad de aerosol para cumplir con las necesidades
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Principios de los sistemas de uno y dos conductos

  • Sistema de un sólo conducto: El aerosol se produce en la reserva del equipamiento y se alimenta a través del husillo rotatorio a la herramienta. El aceite suministrado se utiliza totalmente sin dejar ningún residuo cuando se utiliza el ajuste óptimo.
  • Sistema de doble conducto: El lubricante y el aire pulverizador se transportan por separado a través de líneas coaxiales a la boquilla del spray, donde se forma la mezcla lubricante (=aerosol). El flujo de aceite/aire concentrado que resulta de este diseño especial evita que el chorro se ensanche y hace que el aerosol llegue al lugar del proceso con precisión milimétrica.

Después de hablar con el fabricante de la máquina herramienta, DS-Technologie de Mönchengladbach, recomendaron la instalación de un sistema MQL LubriLean Digital con software/hardware Profibus. Es un sistema que permite un ajuste de control numérico del volumen del aire y el aceite.

El sistema se incorporó a la máquina herramienta en la planta de DS-Technologie con la ayuda de los ingenieros de Vogel. Las pruebas preliminares hechas a la máquina herramienta mostraron que desde el principio se liberaba suficiente aerosol como para asegurar un cortado fiable.

Durante la instalación, se tomaron las siguientes mediciones para asegurar un transporte a la posición de corte sin casi ninguna pérdida de las cantidades requeridas de aceite:

  • La línea de aerosol se colocó sin uniones roscadas, constricciones ni expansiones
  • El cuello rotatorio es axial, es decir, se evitaron variantes adicionales
  • Las interfaces entre el husillo, el portaherramientas y las herramienta se optimizaron.
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La línea de aerosol se mantuvo lo más corta posible porque cuanto más larga la línea, mayores las pérdidas de aerosol y presión. Los tiempos de respuesta también aumentan.

En esta aplicación en concreto no fue posible llevar a cabo una alimentación reducida de la unidad MQL al cuello rotatorio. Pero como los tiempos de cambio de herramienta eran claramente mayores que el tiempo de respuesta del equipamiento MQL, no había necesidad de tomar medidas. Tras la puesta en marcha, se adaptaron los parámetros MQL a los procesos de mecanizado en la fábrica de aviones. A partir de este momento, el enfoque se centraba en conseguir el potencial total del sistema MQL en términos de tiempos de mecanizado reducidos y mayor vida útil de las herramientas.

La aplicación de MQL en EADS Deutschland GmbH tiene importantes beneficios adicionales más importantes que el aumento de la producción. Ya no hay ninguna necesidad de equipamientos ni actividades relacionadas con el condicionamiento y deshecho de refrigerantes. Eso es muy importante para EADS ya que su fábrica está situado al lado de una reserva de agua. La tecnología de mecanizado original hizo necesario manejar grandes cantidades de emulsiones que tenían que desechadas como residuos peligrosos. El sistema MQL supuso un ahorro de los costes en esta tarea e hizo una importante contribución a su programa de gestión de medio ambientes.

Estas amplias pruebas de Vogel y las aplicaciones en EADS (y desde entonces muchos otros clientes) han demostrado las claras ventajas de MQL en comparación con el mecanizado húmedo convencional. Los sistemas de MQL LubriLean y Vectolub de Vogel han sido diseñados dentro de una gran variedad de máquinas-herramienta (de taladrado, fresado, torneado, escariado) para conocidos fabricantes como Heckert, Gildemeister, Stama, Brother, Traub y Okuma.

Los mismos tipos de equipamiento, sistemas y habilidad para instalaciones que posee Vogel están disponibles para los clientes de SKF ahora que Willy Vogel AG forma parte del grupo SKF.

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