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A partir de ahora las ruedas de álabes para turboalimentadores se fabricarán con doble husillo

Cinco ejes multiplicados por dos son más productivos

Erik Pfeiffer, Key Account Manager, Schwäbische Werkzeugmaschinen GmbH14/06/2011

14 de junio de 2011

La industria del automóvil necesita para los turboalimentadores ‘impellers’ forjados a gran escala con aleaciones de aluminio de alta resistencia. Sin embargo, debido a la gran variedad de motores también sigue habiendo ruedas de álabes para compresores con una gran diversidad de geometrías. Se diferencian en el diámetro y en la disposición de las palas.

Producción en serie

La práctica habitual es premecanizar las ruedas hechas con barras forjadas en los centros de torneado. A continuación se terminan las geometrías de las palas en centros de mecanizado HSC. Como esto sólo es posible en cinco ejes, hasta el momento y debido a la necesidad de una alta precisión se utilizan máquinas con un solo husillo con carga automatizada. Así, la productividad sólo se puede aumentar mediante centros de mecanizado adicionales. Sin embargo, esto resulta demasiado caro. Se deben facilitar e instalar igualmente todos los periféricos, como medios de sujeción, robots industriales, estaciones receptoras, palés y dispositivos de suministro y recogida.

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Dos ruedas de álabes sujetas para el mecanizado de cinco ejes con doble husillo.

‘Impeller’ por partida doble

Se pueden llevar a cabo mejoras esenciales mediante la producción en centros de mecanizado con doble husillo. Por ello, Schwäbische Werkzeugmaschinen GmbH presenta ahora en Waldmössingen procesos de producción prácticos para estas máquinas. Las rodajas se prefabrican como hasta ahora en centros de torneado. Como interfaz entre los dispositivos de sujeción de los centros de torneado y mecanizado y las rodajas se utiliza un HSK. Para ello, un mandril tensor recoge en el HSK las rodajas por su perforación central. Esta perforación se mecaniza con tolerancias muy estrechas debido a su carácter funcional, requerido por la concentricidad del ‘impeller’. Por consiguiente, está perfectamente centrada, alineada y redonda. Para el mecanizado del ‘impeller’, un robot industrial introduce respectivamente dos rodajas sujetas en el HSK en los dispositivos de las barras de sujeción del centro de mecanizado con doble husillo BA321. La precisión del cambio del mandril cónico HSK al sujetarlas es menor de 5 µm. Los dispositivos en las barras de sujeción se desarrollan en cinco ejes NC (ejes de giro) y se disponen, al igual que el husillo principal, en 300 mm de distancia. La barra de sujeción gira a modo de cuarto eje para poder mecanizar simultáneamente en cinco ejes las geometrías de las palas.

Alta velocidad para husillo y avance

El centro de mecanizado BA321 trabaja con dos husillos de alta velocidad que alcanzan las 42.000 rpm. Se encuentran en un robusto cabezal bloque que se desplaza verticalmente por el pórtico según el conocido principio ‘box-in-box’. La propulsión del pórtico procura una alta precisión incluso con cargas excéntricas. Los recorridos de desplazamiento ascienden a 300 mm en X, 500 mm en Y y 375 mm en Z. Los husillos de bolas con guías de bolas lubricadas hacen posibles velocidades de desplazamiento de hasta 70 m/min dirección Y y Z y de hasta 60 m/min en dirección X, con aceleraciones de hasta 10 m/s² en los ejes X y Z y de hasta 8 m/s² en el eje Y. El cargador de cadena para 2 x 20 herramientas está situado por encima del espacio de trabajo. El cabezal se desplaza unos 250 mm hacia arriba hasta el cambiador de herramienta pick-up que se encuentra en el espacio cargador que está separado de la zona de trabajo por puertas deslizantes. Por consiguiente, las herramientas están óptimamente protegidas de las virutas que salgan volando. Con el principio pick-up, el centro de mecanizado consigue tiempos ‘chip to chip’ menores de 3 segundos. Los portaherramientas HSK E50 son los más adecuados para ese elevado número de revoluciones. Son completamente simétricos al eje de rotación y no tienen ranuras de arrastre.

Para garantizar la rigidez y la estabilidad, el centro de mecanizado se ejecuta como monobloque. Esto permite además una construcción muy compacta. En el monobloque están integrados todos los demás componentes, de forma que resulta así una máquina muy compacta. Además se puede acceder rápidamente sin problemas a todos los componentes de propulsión desde la parte trasera.

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El acreditado centro de mecanizado de dos husillos BA321 es apto en una variación modificada para el mecanizado HSC flexible de alta productividad de palas en ruedas de álabes. .

30% más productiva

Las puertas correderas grandes permiten acceder libremente a la zona de trabajo. De este modo, un robot industrial puede sacar sin problemas con sus pinzas dobles dos ‘impellers’ e introducir dos rodajas después de girar sus pinzas. Con este proceso de producción —mecanizado paralelo de dos ‘impellers’— el centro de mecanizado consigue alrededor de un 30% más de productividad en comparación con el mecanizado con un solo husillo. Así, esta manera de producir ahorra a menudo la necesidad de facilitar una máquina adicional y los periféricos, robots industriales, pilas de palés, estaciones de transferencia, necesarios para ello.

El centro de mecanizado BA321 dispone de la mayor comodidad de programación y manejo gracias al moderno control CNC Siemens S840 D Solution line. En él se integran las funciones y características especiales del mecanizado simultáneo de cinco ejes en husillo doble. Así, el programador y el usuario pueden acceder a ellas mediante cuadros gráficos de diálogo. Además, el control trabaja considerablemente más rápido que otros controles de los programas NC para mecanizado simultáneo de cinco ejes. Los ciclos de cálculo especiales aumentan la precisión del recorrido. De este modo se puede aprovechar completamente la dinámica del centro de mecanizado BA321. Esto contribuye igualmente a una mayor productividad del mecanizado con dos husillos del ‘impeller’. Además, el mecanizado simultáneo de cinco ejes proporciona la mayor flexibilidad para geometrías cambiantes de palas. Así se pueden mecanizar con rentabilidad producciones por encargo alternadas con series medias de impellers con unos tiempos mínimos de equipamiento.

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