Un cambio de las máquinas especializadas en engranajes a las fresadoras de uso general

Nakazato Haguruma había pulido su tecnología de mecanizado de engranajes a lo largo de los años aplicando las últimas máquinas, herramientas, software CAD/CAM, etc. a las experiencias y conocimientos técnicos que la empresa había acumulado desde su fundación. El presidente Nakazato se esforzó especialmente por acortar sus plazos de entrega mejorando la precisión y eficacia de sus procesos de producción. El mecanizado de engranajes requiere muchos procesos, como la compra de material, el corte de piezas en bruto, la normalización, el funcionamiento del torno, la inspección de piezas en bruto, el mecanizado y fresado de engranajes, el tratamiento de metal duro, el temple, el alivio de la tensión del eje, el rectificado y la inspección del producto acabado. Teniendo en cuenta los numerosos pasos que intervienen en el proceso, es habitual utilizar máquinas especializadas incluso para la producción en serie, como talladoras con fresa madre de control numérico para el corte de engranajes y rectificadoras de engranajes para el rectificado de los dientes.

Desde su fundación, la empresa también había seguido este patrón y fabricaba engranajes utilizando máquinas especializadas. Sin embargo, el presidente Nakazato encontró limitaciones en dicho método de mecanizado. Con la creciente demanda de prototipos de engranajes de alta precisión en diversas cantidades, la empresa tenía que pedir constantemente herramientas para las máquinas especializadas, lo que prolongaba sus tiempos de producción. El uso de máquinas especializadas para la producción en serie también requería mucho tiempo para cambiar la configuración de las herramientas. Fue entonces cuando decidió adaptar las MC de 5 ejes y las máquinas multitarea en su planta de producción. Con las máquinas multitarea, estaba seguro de que la empresa sería más flexible en el cambio de herramientas y otras funciones y podría mejorar la productividad global.

Acortar el tiempo de producción con el tronzado

Mientras trabajaba en engranajes cónicos en espiral y engranajes con ejes paralelos utilizando MCs de 5 ejes y máquinas multitarea, el Presidente Nakazato puso sus ojos en la tecnología power skiving. Se trata de un método en el que los engranajes se crean sincronizando la pieza y la herramienta, haciéndolas girar a gran velocidad mientras se raspan las ranuras de los dientes (tronzar). Tiene muchas ventajas, como la excelente velocidad y precisión de procesamiento, la facilidad de corrección del trazado de los dientes y el alto grado de libertad de procesamiento, así como la reducción del tiempo de producción. Además, la posibilidad de utilizar máquinas multitarea elimina la necesidad de disponer de varias máquinas especializadas, lo que permite consolidar los procesos de producción. Echando la vista atrás, el Presidente Nakazato recuerda: «Hace unos 10 años, vi un vídeo de un proceso de tronzado en Internet y me quedé impresionado. Desde entonces, habíamos utilizado el método con ensayo y error».

El mayor cuello de botella era la durabilidad de las herramientas. La alta velocidad de rotación hacía que la velocidad de mecanizado fuera más de 10 veces superior a la de la fresadora, y las herramientas se desgastaban rápidamente. Shinichiro Ogiwara, director de ingeniería y subdirector de fábrica que dirigía la planta de producción, afirma: «Nunca olvidaré el momento en que nuestro personal se reunió con entusiasmo alrededor de la máquina para su primera demostración y la herramienta se rompió inmediatamente. Todos volvieron a sus puestos en silencio con la decepción en el rostro». Fue un comienzo muy difícil para la empresa.

Rectificado de engranajes en MC de 5 ejes. Productores, fabricantes de herramientas y fabricantes de máquinas trabajan juntos para maximizar la capacidad de las MC de 5 ejes y superar a las máquinas especializadas.

Duración de la herramienta triplicada gracias a la tecnología exclusiva de rectificado de engranajes de Tungaloy

Tras el desalentador incidente, Nakazato Haguruma repitió el ensayo y error con fabricantes de máquinas y herramientas utilizando la ayuda de subvenciones públicas. Finalmente, en 2018, la empresa consiguió poner en práctica la tecnología de corte mecánico. Comenzó a liderar la expansión del negocio, ya que ayudó a Nakazato Haruguma a recibir pedidos para proyectos complicados, como el procesamiento de engranajes internos helicoidales. La clave para resolver el problema de la durabilidad de la herramienta era una fresa de plaquita intercambiable, ofrecida por Tungaloy.

«Al principio, utilizábamos una fresa de metal duro de acero rápido desde los procesos de desbaste hasta los de acabado, pero la vida útil de la herramienta era especialmente corta en la operación de desbaste. Además, el coste de reafilado era elevado. Cuando Tungaloy, conocida por sus herramientas de metal duro, nos propuso una fresa de plaquita intercambiable, decidimos optar por ella», afirma Ogihara, director de ingeniería y subdirector de la planta.

El componente de engranaje objetivo era un módulo de tamaño 5, fabricado con material de fundición FCD450 de gran dureza. En respuesta a la petición de Nakazato Haguruma, Tungaloy introdujo mejoras en su fresa para permitir una mayor velocidad de deslizamiento durante el proceso de mecanizado, y el equipo consiguió prolongar la durabilidad de la herramienta tres veces más que la original. Además, el cambio a herramientas de metal duro mejoró el tiempo del ciclo de corte en un 15%, lo que supuso un «beneficio inesperado», en palabras del director de ingeniería y subdirector de planta Ogihara.

La innovadora solución de Tungaloy para el desbarbado de engranajes

• Fresa de tronzado de plaquita intercambiable para operaciones de fresado de engranajes en bruto
• Plaquitas intercambiables para facilitar la gestión de la herramienta, sin necesidad de rectificado
• Plaquita de 2 aristas económicamente eficiente
• Adopta una forma periférica de la plaquita que optimiza la tolerancia de mecanizado para operaciones de acabado
• Mayor duración de la herramienta que las fresas de HSS gracias a las plaquitas recubiertas de metal duro
• Eficiencia aún mayor al aumentar la velocidad de rotación de la pieza de trabajo

Sinergia entre el productor, el fabricante de herramientas y el fabricante de máquinas

«Ya hemos aumentado el número de versiones del módulo y creemos que podemos mecanizar incluso productos de acero con operaciones de desbaste a acabado. Nuestro próximo objetivo es aplicarlo a las ruedas helicoidales. En el pasado, el mecanizado de ruedas helicoidales sólo podía hacerse con máquinas de fresado, pero un MC puede hacerlo si creamos un modelo en 3D», afirma Ogihara, y Tungaloy trabaja actualmente con la empresa en el desarrollo de una herramienta que cumpla sus requisitos.

El presidente Nakazato afirmó: «Hay una gran sinergia entre Tungaloy y nosotros, y estoy muy contento de haberme dado cuenta. Estoy convencido de que si el productor, el fabricante de herramientas y el fabricante de máquinas trabajan juntos, podemos superar a las máquinas especializadas. La adaptabilidad es la clave del éxito en la cambiante industria manufacturera actual, y seguiremos puliendo nuestras técnicas de procesamiento de engranajes y también ampliando nuestras operaciones comerciales para incluir el mecanizado de piezas periféricas.» Nakazato Haguruma está dispuesta a asumir el reto de hacer avanzar sus tecnologías de mecanizado de engranajes.