Procesamiento dual de metales: innovación en la fabricación

Gleason confía en el sistema CNC SINUMERIK ONE de Siemens para máquinas herramienta de alta precisión en la fabricación de engranajes. La nueva máquina de engranajes 100HCD impresiona no solo por su velocidad y precisión, sino también por la integración de un nuevo proceso de biselado.

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Preciso como un reloj suizo

Cuando el relojero Karl Lüthy fundó la fábrica de máquinas Mikron en Biel en 1908, la empresa desempeñó un papel clave en la industrialización de la industria relojera suiza con sus máquinas y herramientas de corte de engranajes. En la actualidad, Gleason Switzerland AG pertenece a la corporación internacional Gleason y funciona como centro de competencia en tallado, corte mecánico, procesos integrados de biselado y desbarbado y afilado de engranajes de alta precisión. La sede en Studen, cerca de Berna, es un centro tecnológico de última generación para máquinas de tallado, biselado y afilado de engranajes. Además, se integran una variedad de soluciones secundarias de mecanizado y automatización.

Los clientes incluyen empresas de las industrias automotriz, robótica y aeroespacial, fabricantes de engranajes industriales y pequeños y grandes fabricantes por contrato. «El montaje de las máquinas se lleva a cabo en Studen», explica el Dr. Ing. Markus Krömer, director de Tecnología y Software de Gleason: «Trabajamos con numerosas empresas locales y con otras sedes de Gleason que nos fabrican componentes individuales. Esto hace que Gleason Suiza sea extremadamente flexible a la hora de cumplir con los requisitos de los clientes».

Hobbing Gleason SINUMERIK ONE. El tallado requiere la máxima precisión. Gleason Suiza utiliza SINUMERIK ONE para todos los tipos de máquinas.

Combinación innovadora

Las máquinas del Seeland bernés son populares: en 2019, Gleason entregó la milésima máquina de la conocida serie P90. Durante el proceso de tallado, se crean rebabas no deseadas por el desplazamiento del material que debe eliminarse. Mediante el proceso de corte y biselado, estas rebabas afiladas se eliminan por completo. El Dr. Krömer explica con el ejemplo de los accionamientos eléctricos por qué es importante: «Los accionamientos modernos son cada vez más silenciosos, destacan las frecuencias perturbadoras individuales. Para cumplir con los requisitos, se utilizan procesos especiales de acabado duro que pueden estropearse si los componentes están mal achaflanados».

Con el «biselado radial», Gleason integra un proceso universal de corte y biselado directamente en la máquina talladora o esquiladora eléctrica. Esta novedad del sector no solo ahorra tiempo y espacio, sino que también reduce el esfuerzo laboral y los costes que se derivan del cambio a otras máquinas. Esto es interesante para los fabricantes de engranajes de todo tipo, explica el Dr. Krömer: «Todo el proceso de fabricación se acelera y la eficiencia de producción aumenta. Gracias a las asequibles herramientas de biselado que se utilizan en este proceso, el innovador método también tiene sentido para series pequeñas».

Ventajas de la transformación digital

«Especialmente en el sector de la automoción, los requisitos aumentan constantemente», afirma el Dr. Krömer: «Con una marcha normal, ahora logramos una desviación de cinco a un máximo de diez micrómetros en los flancos de los dientes, una décima parte de un cabello humano». Gleason confía en la última generación de controles CNC SINUMERIK ONE. «El control ofrece una función de acoplamiento para la herramienta y la pieza de trabajo. Este llamado equipo electrónico es una característica de calidad importante para nosotros», recalca Krömer. En la nueva máquina talladora y biseladora de 100 HCD, se deben controlar un total de 18 ejes. Esto se hace con servomotores Siemens Simotics. «Para controlar la más mínima desviación de velocidad o posición, los ejes giratorios que definen el proceso para la herramienta y la pieza de trabajo están equipados con accionamientos directos. Esto evita las imprecisiones causadas por las correas o los engranajes».

Con SINUMERIK ONE, Siemens impulsa la transformación digital de la industria de las máquinas-herramienta. Todos los procesos de desarrollo se pueden mapear completamente digitalmente con la gemela virtual «Cree mi máquina virtual». Esto reduce significativamente los tiempos de desarrollo de productos e introducción al mercado de las nuevas máquinas y aporta flexibilidad: «El software de la serie 100H lo preparó un empleado de la oficina central; el gemelo digital lo hizo posible», explica el Dr. Krömer.

Años de confianza como base

En Studen, hace mucho tiempo que se utilizan exclusivamente controles de Siemens, afirma el Dr. Krömer. «Hace poco, convertimos los controles CNC de todas las máquinas en SINUMERIK ONE. Llevamos décadas trabajando con Siemens. Los controles de Siemens ofrecen todo lo que necesitamos y están disponibles en todo el mundo; eso es importante para nosotros». Convertir los controles junto con las tareas diarias fue todo un desafío, afirma Krömer, que se doctoró en ingeniería mecánica en la Universidad de Aquisgrán. «Siemens nos apoyó no solo en el diseño de los componentes de accionamiento y control, sino también durante la fase de implementación con un empleado del servicio de atención al cliente, algo que apreciamos mucho».

Con la conversión del mando, también se implementó el último reglamento de maquinaria de la UE. Esto no solo garantiza la protección de los empleados, sino que también integra firmemente la seguridad OT (tecnología operativa) en la máquina. Ahora cada persona necesita una clave personal con una contraseña para operar una máquina. Sin embargo, es importante que las máquinas puedan funcionar de forma sencilla e intuitiva a pesar de los altos estándares de seguridad, subraya el Dr. Krömer. Tras introducir los datos de la pieza y los parámetros de mecanizado a través de la interfaz de usuario GEMS («Sistema de ingeniería y fabricación de Gleason») desarrollada por Gleason en el panel de control, el control CNC genera el código de fabricación a partir de esta información.

Mida, analice, ahorre

Con las máquinas herramienta, el consumo de energía se centra cada vez más. Rolf Leutwyler, director de producto y consultor técnico de Siemens, afirma: «Con nuestra función de ahorro de energía Ctrl-E, los operadores de máquinas siempre tienen en cuenta el consumo de energía y la recuperación de energía mediante los procesos de frenado. Esta información constituye la base de las medidas de ahorro de energía y, por lo tanto, también de un mejor equilibrio de CO2 en la fabricación».

Sin embargo, las máquinas de Gleason son económicas de todos modos, el Dr. Krömer lo pone en perspectiva: «En funcionamiento, el 100 H consume una media de 6000 vatios, la carga máxima es de 13 000 vatios. Eso no es mucho para una máquina así. Incluso cuando los tiempos de ciclo rápidos o los torques fuertes son decisivos para la aplicación, pasa inmediatamente a una operación de ahorro de energía cuando el uso es bajo». Además de utilizar motores eficientes y/o lámparas LED que ahorran energía, Gleason concede gran importancia al correcto dimensionamiento de los componentes para evitar desperdiciar recursos innecesariamente. Y el hecho de que Gleason Suiza dependa exclusivamente de Siemens para los controles y accionamientos también garantiza unos almacenes de piezas de repuesto reducidos. Esto significa que hay que transportar menos componentes en avión exprés por todo el mundo, otra ventaja para el clima.

El biselado radial es una forma rápida y rentable de biselar engranajes de todo tipo.

La tecnología en resumen

El PLC Simatic S7-1500 integrado en SINUMERIK ONE es ideal para la automatización gracias a su rendimiento. El control CNC permite controlar hasta 31 ejes en 10 canales de mecanizado. Una parte integral del CNC es un gemelo digital: «Cree mi máquina virtual». Los servomotores SIMOTICS son motores síncronos de imanes permanentes compactos y altamente dinámicos para un amplio uso en entornos industriales. Se caracterizan por su alta densidad de potencia y capacidad de sobrecarga.

Al informe de usuario (PDF)

Gleason Switzerland AG

Gleason Switzerland AG se fundó originalmente en 1900 como Mikron AG en Biel. Como filial de Gleason Corporation con sede en Rochester, Nueva York (EE. UU.), ahora funciona como un centro de competencia para la fabricación de engranajes mediante procesos de tallado, corte a presión, biselado y afilado de engranajes e integra varias opciones de automatización.