ANCA: Los Movimientos Inteligentes de GKN Para Llevar el Rectificado de Herramientas Internamente

O al menos afilar sus herramientas gastadas. Pero, ¿cómo decide si llevar el rectificado de herramientas internamente es la decisión inteligente? Es una pregunta a la que se enfrentó GKN Aerospace Engine, y el ingeniero principal de fabricación, Jeremy St. Pierre, nos guía a través de sus consideraciones. Además, ofrece consejos invaluables sobre las mejores prácticas si da el salto.

El ahorro de costos conduce a 2 años de amortización
Las rectificadoras de herramientas CNC y el equipo auxiliar requerido representan una inversión significativa. Así que la gerencia de GKN le pidió a St. Pierre que estudiara su consumo de herramientas y proyectara los ahorros potenciales que podrían lograr al llevar el rectificado de herramientas internamente. Un factor clave, explicó St. Pierre, fue el hecho de que muchas de sus herramientas se pueden volver a rectificar varias veces. Por ejemplo, señaló sus muchas fresas cónicas de nariz esférica, que se pueden afilar a la "forma verdadera" deseada, cada vez.

Por el contrario, advirtió St. Pierre, muchas de estas herramientas son complejas, con indexación desigual y hélices variables, por lo que muchos proveedores externos no quieren rectificar estas herramientas a menos que las hayan hecho originalmente.

Entonces, si no puede rectificarlas Ud. mismo, está atrapado en un suministro limitado, que es un lugar costoso y potencialmente arriesgado para estar.

St. Pierre también descubrió que algunas de sus herramientas de alto volumen eran muy caras solo porque no eran estándar en la industria. "En lugar de tener un cortador de media pulgada, podríamos tener un diámetro de cortador de 0.485 pulgadas. Debido a que técnicamente es personalizado, estábamos pagando más y ordenando 12 semanas de herramientas. Y tuvimos largos plazos de entrega.” Al calcular su verdadero costo de herramientas, incluida la frecuencia con la que tenían que "enviar 70 herramientas a la vez para obtener un buen precio,” St. Pierre pudo presentar un caso sólido para invertir en una sala de herramientas aún más capaz de lo previsto originalmente, con cuatro rectificadores de herramientas lineales ANCA MX7, una máquina de medición ZOLLER »titan«, y un complemento completo de equipo de apoyo como el reafilado de ruedas y un acabado de arrastre. Sin embargo, el tiempo de amortaziación resultó ser de solo dos años.

Dicho esto, St. Pierre reconoce que GKN es una gran empresa que gastó una fortuna en herramientas, por lo que comenzar más pequeño tiene más sentido para muchas empresas. También sugirió echar un vistazo de cerca a las "victorias fáciles,” las herramientas que son importantes y factibles, "antes de decir, 'Podemos traer todo'." Luego, puede especificar con confianza el molinillo y el equipo asociado y ver si los números funcionan.

Plazos de entrega más rápidos
La sala de herramientas de St. Pierre mejora significativamente la eficiencia general de GKN simplemente entregando las herramientas que la planta de producción necesita rápidamente. Y no son sólo rectificado. "Actualmente estamos utilizando las máquinas ANCA para rectificar todo, desde herramientas de un octavo de pulgada de diámetro hasta una por ocho pulgadas, con una longitud de corte de cinco pulgadas y media", explicó St. Pierre. "Hacemos muchas herramientas personalizadas únicas y cualquier reparación de emergencia que se necesite ... Cualquier herramienta que se pueda hacer afuera, ahora la hacemos. Fabricamos utillajes compuestos, utillajes de materiales especiales, utillajes para plástico, madera... lo que sea que tengamos que hacer". Los plazos de entrega para las herramientas personalizadas son tan pequeños como un día, agregó, y un máximo de 2 semanas. "Y si quieres solo uno, te hacemos uno.”

Ajustar los diseños para mejorar el mecanizado
Podría pensar que un taller de rectificado interno no haría mejores herramientas de corte que los fabricantes especializados. Pero debido a su enfoque en GKN, y la voluntad de St. Pierre de experimentar, el equipo de hecho ha "superado una buena cantidad de herramientas de otros fabricantes de herramientas muy conocidos", dijo St. Pierre. "No es que esa sea nuestra intención. Es sólo que podemos centrarnos realmente en nuestras operaciones y nuestros productos y personalizar una herramienta para ese entorno de producción. Tenemos la capacidad de ajustar las herramientas sólo para nosotros.”

St. Pierre resume su enfoque como "empujar las cosas hasta que se rompan y luego modificarlas para hacer la mejor herramienta.” Probarán herramientas en la planta adjunta de GKN si hay máquinas inactivas, o las enviarán a su ubicación sueca, donde tienen una máquina de prueba dedicada y pueden proporcionar comentarios inmediatos. También darán herramientas de muestra a las empresas con las que han trabajado a lo largo de los años y pedirán su opinión.

St. Pierre también le da crédito a ANCA (con sede en Wixom, MI), por ayudar a cumplir con algunos de sus desafíos de diseño de herramientas. "Voy a Michigan varias veces al año porque el viaje vale la pena. Si estoy teniendo problemas, generalmente le doy a ANCA herramientas que no mucha gente está haciendo, y nos sentaremos juntos y las diseñaremos. O me llaman y lo hacemos por teléfono. Dentro de un día o dos, tendremos una herramienta juntos. Y no piden nada por ello. Sólo quieren saber cómo va. Han ayudado mucho.”

Un descubrimiento sorprendente que St. Pierre informó fue poder eliminar la necesidad de recubrimiento en muchas de sus herramientas al perfeccionar el filo en una máquina de acabado de arrastre OTEC. "Nuestras herramientas duran más tiempo preparadas con bordes que recubiertos,” observó St. Pierre. "Recubrimos muchas de nuestras herramientas si se utilizan para el mecanizado a alta temperatura. Pero hacemos muchas bolas cónicas para el titán y hemos hecho muchas pruebas. Simplemente preparamos una herramienta y dura. A veces hemos tenido cuatro veces la vida útil de las herramientas anteriores.”

Además del mayor rendimiento, agregó St. Pierre, la preparación de bordes también elimina el tiempo de entrega de aproximadamente una semana requerido para el recubrimiento, más ese costo y el envío y manejo adicionales. "Un rectificado puede costar $5 o $100", continuó. "Pero si es un rectificado de $5, sigue siendo un recubrimiento de $10. Ahora estás básicamente a tres veces el costo de la herramienta. Podemos eliminar eso con un proceso que toma unos segundos.” (El tiempo promedio de bruñido de GKN es de aproximadamente un minuto, y el OTEC procesa 25 herramientas a la vez, según St. Pierre).

Centro de ganancias independiente
La sala de herramientas de St. Pierre está conectada a la planta de motores aeroespaciales de GKN en Newington, CT, pero funciona como un centro de ganancias separado. Dan servicio a los 7 sitios de GKN Aerospace Engine en América del Norte, además de vender herramientas a otras empresas aeroespaciales locales. Incluso han podido traer trabajo externo para que otras empresas agreguen ingresos. Es una luz lateral para GKN, pero también vale la pena considerar esta posibilidad al decidir dedicarse al rectificado de herramientas interno.

Elegir la rectificadora adecuada…
Si está listo para dar el salto al rectificado de herramientas, la siguiente consideración más importante es en qué rectificadora de herramientas debe invertir. Naturalmente, la facilidad de uso y el soporte son factores clave, y es aconsejable pensar más allá del fabricante de la máquina. Pregunte a sus proveedores actuales qué máquinas utilizan y si están dispuestos a compartir programas u ofrecer otra asistencia. Para GKN, ANCA fue una opción clara, porque son líderes del mercado y la operación sueca tenía máquinas ANCA.

"De esa manera podemos ayudarnos mutuamente", explicó St. Pierre. "Podemos enviarnos programas unos a otros, estamos rectificando de la misma manera ... Si necesitan que hagamos algunas herramientas, pueden enviarnos un programa, podemos ejecutar las herramientas, enviarlas de vuelta, y las herramientas son exactamente como si las hubieran hecho allí.”

Cabe destacar que, aunque St. Pierre tenía años de experiencia en fabricación y resolución de problemas cuando comenzó el proyecto en GKN, nunca había rectificado una herramienta. Eso también es cierto para todos los que se unieron al equipo a partir de entonces. "Contraté a personas que sabía que tenían inclinaciones mecánicas y entendían el mundo real y cómo no se deben complicar demasiado las cosas", relató St. Pierre. "Todos estaban nerviosos al principio, pero lo primero que hicimos fue volar a Michigan para dos semanas de capacitación con ANCA. Y luego empezamos a ejecutar.” Han estado aprendiendo desde entonces, y cometieron algunos errores, agregó. Pero sólo una vez han enviado una herramienta que falló.

St. Pierre elogió el software de ANCA: "Todas sus cosas, ya sea recalibrar, volver a comisionar, volver a enseñar una posición cuando estás haciendo automatización, realmente te guía. Es la máquina más fácil de usar que he usado. Puedo tomar a alguien de la planta que nunca ha visto la máquina y pueden hacer una herramienta en media hora. Diseña uno en la máquina y réctificalo sin saber lo que están haciendo.”

…Y la máquina de medición correcta
Podría decirse que la segunda decisión de inversión más importante para una sala de herramientas, especialmente una que sirve a una empresa aeroespacial, es el equipo de inspección. ZOLLER, con sede en Ann Arbor, MI, fue otro ajuste natural. Primero, GKN ya tenía preajustes ZELLER, y St. Pierre apreció la relación de trabajo fluida que habían establecido. En segundo lugar, ZOLLER tiene una estrecha colaboración con ANCA, lo que resulta en soluciones que hacen que ambas máquinas sean más capaces. Así que GKN optó por un ZOLLER de primera linea »titan«, que puede medir automáticamente cada atributo de la herramienta ópticamente, incluida la forma de flauta y la preparación de bordes.

Automatización con alta precision
GKN optó por agregar cargadoras robóticas a todas sus rectificadoras de herramientas ANCA MX7, además de un reafilado y medición de ruedas internas. Las máquinas también tienen un láser integrado que puede escanear un perfil de herramienta y compensar automáticamente el programa de rectificado para corregir cualquier desviación de la forma nominal. Estas características se combinan para permitir que las máquinas produzcan herramientas de tolerancia ajustada durante un turno no tripulado.

"Nos aferramos a más nada y menos la mitad en nuestras herramientas", dijo St. Pierre. "Y una tolerancia más estricta en algunas herramientas. Si se trata de una nariz de bola para el mecanizado de acabado, mantendremos un par de décimas.”

El ZOLLER »titan« también tiene un cargador robot, que ZOLLER llama »roboSet2«. Además, las cuatro rectificadoras más la máquina de medición pueden cambiar automáticamente el diámetro de la herramienta durante el funcionamiento a las luces apagadas. Eso es importante, explicó St. Pierre, porque hacen "400 números de pieza diferentes para GKN. No estamos haciendo lotes de 1000, estamos haciendo lotes de 15-20". Y con muy pocas excepciones, tienen que inspeccionar entre el 10 y el 100% de todas sus herramientas. Por lo tanto, la sujeción flexible es esencial para evitar un cuello de botella.

Ambos sistemas utilizan mandriles hidráulicos Schunk que sujetan diferentes diámetros con la inserción de un manguito intermedio. En el caso de GKN, un robot cambia la manga. Como ilustró St. Pierre: "El roboSet [o el cargador MX7] ya tiene todas las fundas dentro y sabe dónde están. Digamos que el lote número uno es una herramienta de media pulgada. El robot agarrará la manga de media pulgada y la cargará en el mandril. Luego ejecutará todas esas herramientas de media pulgada y hará los informes requeridos. Una vez hecho esto, intercambiará mangas, tomará la siguiente herramienta de tamaño y luego comenzará a ejecutar ese programa. Solo tienes que escribir el programa y seleccionar tu horario.” GKN personalizó sus paletas para contener 5 tamaños diferentes y St. Pierre dijo que pueden ejecutar 20 diseños de herramientas diferentes a través del ZOLLER en un turno no tripulado.

GKN utiliza el software de herramientas ANCA para producir impresiones altamente detalladas de sus herramientas, "en lugar de solo los sólidos ficticios a los que la industria está acostumbrada,” como dijo St. Pierre. "Así que podemos incluir todos los parámetros de la herramienta física real y cómo está diseñada.” Estas impresiones dictan la rutina de inspección. "En una herramienta estándar, pasamos por 22 a 30 parámetros diferentes ... Pero hacemos muchas herramientas de índice variable y hélice variable, por lo que tenemos que verificar cada flauta, especialmente en una configuración.” St. Pierre agregó que una inspección completa y detallada "podría tomar diez minutos, pero puede personalizar esos programas y obtenerlos en menos de un minuto para verificar" un subconjunto de características específicas.



Jeremy St. Pierre dirigió la creación de una operación interna de rectificado de herramientas en GKN Aerospace Engine que se amortizó en solo 2 años.

Mas información sobre la asociación ANCA-ZOLLER
Para cumplir con los requisitos de control de calidad, GKN requiere una máquina de medición independiente del calibre del »titán«. Pero observe cómo las capacidades de medición del ANCA se superponen con las del ZOLLER. ¿Cómo dividiría las tareas que ambos pueden realizar? ¿ Las máquinas pueden cooperar? Para St. Pierre, además de lograr la calidad de herramienta requerida, el objetivo es maximizar la productividad. Entonces, por ejemplo, si un operador está disponible, preferiría usar la máquina »titan« para escanear un perfil de herramienta y enviar los datos de compensación necesarios a la rectificadora, en lugar de usar el láser interno del ANCA. Esto mantiene las herramientas de rectificado MX.

St. Pierre también hizo referencia a situaciones en las que el operador puede no estar seguro de cómo hacer un ajuste. "Usaremos el ZOLLER para hacer la medición y enviarla de vuelta al programa de rectificadora para hacer correcciones. Es bueno que puedan hablar entre sí con bastante facilidad, y no fue demasiado difícil de configurar ... Lo hemos usado en herramientas más avanzadas donde hay tantos parámetros que una cosa puede afectar a la otra. Así que dejamos que el ZOLLER nos ayude con eso.”

GKN también está comenzando a usar el ZOLLER para medir las muelas, lo que nuevamente maximiza la productividad del MX. "Estamos incorporando el equipo para configurar el ZOLLER para realizar todas las mediciones de las ruedas, de modo que podamos configurar un lote completo y luego simplemente optimizar los datos en las rectificadoras,” dijo St. Pierre.

GKN también tiene un reafilador de ruedas independiente para acondicionar las ruedas fuera de línea. Pero como se mencionó anteriormente, si se trata de un turno no tripulado, las máquinas MX pueden rectificar y medir las herramientas en proceso, además de medir y reafilar las ruedas. Mientras tanto, el ZOLLER realizaría una inspección de herramientas terminadas en herramientas previamente rectificadas.

Otros equipos auxilares
Cualquier taller de rectificado de herramientas también necesita filtración de refrigerante y control de temperatura, que en GKN se maneja mediante sistemas Transor de doble recipiente. Las máquinas cortadas también son útiles para dimensionar espacios en blanco de carburo. Aquí, GKN adoptó un enfoque creativo y optó por un EDM dr alambre Makino U6. Como dijo St. Pierre, "la diferencia de precio no era lo suficientemente significativa como para justificar gastar tanto en una máquina que solo puede cortarse.

Entonces, compramos un electroerosión por cable para hacer cortes personalizados en lotes grandes. También fabricamos nuestros propios medidores de fijación e inspección para toda la empresa. Esa máquina se pagó sola el primer año haciendo cosas que no están relacionadas con las herramientas de rectificado". St. Pierre agregó que también usarán el EDM para cortar perfiles de herramientas y luego rectificar la flauta y el OD en las máquinas ANCA. "Podemos mantener tolerancias de rectificado en nuestro EDM.” Ya lo están usando para hacer bujes más estables para las máquinas ANCA.

Agregue el software de gestión de herramientas TMS de ZOLLER, una impresora 3D para pinzas robóticas y otras herramientas, una torre de almacenamiento Modula VLM y un marcador láser, y verá que la sala de herramientas de GKN es tan autosuficiente como eficiente.

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