Procesamiento dual de metales: innovación en la fabricación

Gleason confía en el sistema CNC de Siemens SINUMERIK ONE 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 achaflanado.

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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 compañía jugó un papel clave en la industrialización de la industria relojera suiza con sus máquinas y herramientas de corte de engranajes. Hoy en día, Gleason Switzerland AG pertenece a la corporación internacional Gleason Corporation y funciona como un centro de competencia para la encimera, el corte eléctrico, los procesos integrados de bisel y desbarbado, y el pulido de engranajes de alta precisión. La sede en Studen, cerca de Berna, es un centro tecnológico de última generación para máquinas de encimera, corte eléctrico, achaflanado y rectificadora 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, así como 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, así como con otras ubicaciones de Gleason que fabrican componentes individuales para nosotros. Esto hace que Gleason Suiza sea extremadamente flexible para cumplir con los requisitos del cliente”.

Hobbing Gleason SINUMERIK ONE. El hociado requiere la más alta precisión. Gleason Suiza utiliza SINUMERIK ONE para todos los tipos de máquinas.

Combinación innovadora

Las máquinas de Berna Seeland son populares: en 2019, Gleason entregó la milésima máquina de la conocida serie P90. Durante el proceso de tallado, las rebabas no deseadas se crean por desplazamiento de material que debe eliminarse. A través del proceso de corte del biselado, estas rebabas afiladas se eliminan por completo. El Dr. Krömer explica usando el ejemplo de las unidades eléctricas por qué esto es importante: “Las unidades modernas son cada vez más silenciosas, las frecuencias perturbadoras individuales se destacan. Para cumplir con los requisitos, se utilizan procesos especiales de acabado duro que pueden verse alterados por componentes mal achaflanados”.

Con el “achaflanado radial”, Gleason integra un proceso universal de biselado de corte directamente en la máquina de encimera o de corte eléctrico. Esta novedad de la industria no solo ahorra tiempo y espacio, sino que también reduce el esfuerzo de trabajo y los costos derivados 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 herramientas de biselado asequibles utilizadas en este proceso, el método innovador también tiene sentido para series pequeñas”.

Ventajas de la transformación digital

“Especialmente en el sector automotriz, los requisitos aumentan constantemente”, dice el Dr. Krömer: “Con un engranaje típico, 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 control 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”, enfatiza Krömer. En la nueva máquina de fresado y achaflanado 100HCD, se debe controlar un total de 18 ejes. Esto se hace con los servomotores Siemens Simotics. “Para controlar las más mínimas desviaciones de velocidad o posición, los ejes rotativos que definen el proceso para la herramienta y la pieza de trabajo están equipados con accionamientos directos. Esto evita imprecisiones causadas por correas o engranajes”.

Con SINUMERIK ONE, Siemens está impulsando la transformación digital de la industria de la máquina herramienta. Todos los procesos de desarrollo pueden mapearse completamente digitalmente con el gemelo virtual “Crear mi máquina virtual”. Esto reduce significativamente el desarrollo de productos y los tiempos de introducción al mercado para máquinas nuevas y brinda flexibilidad: “El software para la serie 100H fue preparado por un empleado en la oficina central; el gemelo digital lo hizo posible”, explica el Dr. Krömer.

Años de confianza como fundación

En Studen, los controles exclusivamente de Siemens se han utilizado durante mucho tiempo, dice el Dr. Krömer. “Recientemente, convertimos los controles CNC de todas las máquinas a SINUMERIK ONE. Hemos estado trabajando con Siemens durante décadas. 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 los negocios diarios fue todo un desafío, dice Krömer, quien obtuvo su doctorado 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 de servicio al cliente, lo que apreciamos enormemente”.

Con la conversión del control, también se implementó la última regulación de maquinaria de la UE. Esto no solo garantiza la protección de los empleados, sino que también integra firmemente la seguridad OT (Tecnología Operacional) en la máquina. Ahora cada persona necesita una clave personal con contraseña para operar una máquina. Sin embargo, es importante que las máquinas se puedan operar de manera simple e intuitiva a pesar de los altos estándares de seguridad, enfatiza el Dr. Krömer. Después de introducir los datos de la pieza de trabajo y los parámetros de mecanizado a través de la interfaz de usuario GEMS “Gleason Engineering and Manufacturing System” desarrollada por Gleason en el panel de control, el control CNC genera el código para la fabricación a partir de esta información.

Mida, analice, ahorre

Con las máquinas-herramienta, el consumo de energía se está enfocando cada vez más. Rolf Leutwyler, Gerente de Producto y Consultor Técnico de Siemens, dice: “Con nuestra función de ahorro de energía Ctrl-E, los operadores de máquinas siempre tienen a la vista el consumo de energía y la recuperación de energía a través de los procesos de frenado. Esta información constituye la base para las medidas de ahorro de energía y, por lo tanto, también para un mejor equilibrio de CO2 en la fabricación”.

Sin embargo, las máquinas de Gleason son económicas de todos modos, el Dr. Krömer pone en perspectiva: “En funcionamiento, el 100H consume un promedio de 6,000 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 fuertes pares de torsión son decisivos para la aplicación, cambia inmediatamente a la operación de ahorro de energía cuando la utilización es baja”. Además de utilizar motores eficientes y/o lámparas LED de bajo consumo, Gleason otorga gran importancia al dimensionamiento correcto de los componentes para evitar desperdiciar recursos innecesariamente. Y el hecho de que Gleason Suiza confíe exclusivamente en Siemens para los controles y accionamientos también garantiza que los almacenes de piezas de repuesto sean eficientes. Esto significa que menos componentes tienen que ser volados expresos en todo el mundo, otra ventaja para el clima.

El achaflanado radial es una manera rápida y rentable de achaflanar engranajes de todo tipo.

Tecnología en resumen

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

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Gleason Suiza AG

Gleason Switzerland AG se fundó originalmente en 1900 como Mikron AG en Biel. Como subsidiaria de Gleason Corporation con sede en Rochester, NY, EE. UU., ahora funciona como un centro de competencia para la fabricación de engranajes mediante procesos de encimera, corte eléctrico, bisel, rectificación de engranajes e integra varias opciones de automatización.