10 de agosto de 2009

El bruñido, uno de los pocos procesos metalmecánicos para los cuales las máquinas manuales siguen siendo populares, es usado en miles de talleres para dimensionamiento y acabado de agujeros básicos. Esto está en proceso de cambio gracias a los desarrollos recientes en la tecnología de dimensionamiento de agujeros, comenta Rich Moellenberg, gerente de productos personalizados de Sunnen Products Company en St. Louis, Missouri. La fuerza detrás de este cambio es la necesidad de una mayor eficiencia, un sellado más hermético, una operación más silenciosa y una mayor vida útil para productos en los que una parte rota sobre un eje o un pistón se desliza en un agujero.

Según Moellenberg, para satisfacer el reto, la industria está cambiándose a máquinas bruñidoras CNC, así como a celdas automatizadas robóticas capaces de controlar el tamaño del agujero con precisiones de 0.25 µm (0.000010 pulgadas). La precisión inherente y la estabilidad del proceso de bruñido han promovido este cambio, porque las partes de precisión producidas en la actualidad deben cumplir requerimientos de altos Cpk, “algo que no siempre es fácil obtener con perforado, rimado, entre otros procesos”, comenta. Añade que el bruñido puede producir un acabado especificado y un patrón cuadriculado deseable en la superficie perforada, lo cual ayuda a retener la película de lubricante en componentes deslizantes. Moellenberg cita a los fabricantes de equipos de generación de energía para exteriores, motocicletas, ATV (Automated Transfer Vehicle), componentes hidráulicos y neumáticos, engranajes y válvulas como algunos de los usuarios que han ‘descubierto’ el bruñido automatizado en su esfuerzo por hacer partes con tolerancias tan estrechas como ±0.0002 pulgadas (±5 µm) en altos niveles de Cpk.

Varios procesos de fabricación de agujeros, como perforado, taladrado y rimado son capaces de producir excelentes tolerancias, pero cuando se impone un requerimiento de alto Cpk, Moellenberg comenta que esto puede cambiar totalmente el panorama. Como él nota cuando el objetivo es obtener 1.33 Cpk. Normalmente, los fabricantes ven que necesitan mantener más o menos 60% de la tolerancia impresa; a 1.67 Cpk, cae a más o menos 40% de tolerancia. Los agujeros que por años han sido producidos en un torno de manera satisfactoria y que de repente tienen que cumplir la capacidad de proceso de 1.33 o 1.67 Cpk, pueden requerir una curva de distribución de campana más estrecha. Las ‘colas’ en los bordes de la curva se vuelven inaceptables.

¿Por qué un Cpk alto restringe la banda de tolerancia? Como explica Moellenberg, el Cpk se calcula como la tolerancia superior menos la media o como la media menos la tolerancia inferior, la que sea más pequeña, y esto se divide entre tres veces la desviación estándar. Un proceso estable y consistente ayuda a mantener pequeña la desviación estándar en el denominador. Si la media del grupo puede enfocarse exactamente en medio del rango de tolerancia, ayuda a producir el numerador más grande.

“Para obtener un numerador grande y un denominador pequeño, usted no sólo quiere un proceso donde la variabilidad sea pequeña sino que también desea un proceso en el cual enfoque con precisión su media a cierto valor y la mantenga ahí. Un torno puede llegar sólo a cierto valor pero, si se ajusta un poco, entonces salta a un valor fuera de especificación”, comenta Moellenberg, quien dice que el torneado en duro, aunque es una excelente técnica, resulta más difícil de controlar, especialmente para microacabados. “En contraste, una perforadora controlada por computador puede llegar a 10 millonésimas de un tamaño especificado, y con la resolución en los sistemas de avance de las máquinas de hoy, la variabilidad es muy pequeña”.

Según Moellenberg, la capacidad de los sistemas de perforado CNC automatizados de hoy, como aquellos que se basan en la familia de máquinas SV de Sunnen, cumplen los altos requerimientos de la actualidad en tamaño de agujero/acabado, produciendo precisiones en el tamaño de agujeros de 0.25 µm (0.00001 pulgadas), con mínima variación y sin intervención del operador. Las máquinas SV, por ejemplo, usan un innovador sistema de avance de la herramienta y pueden equiparse con un calibrador neumático integrado posterior al proceso. La combinación de calibradores servoneumáticos y el control propio de avance de herramientas elimina la necesidad de un operador de bruñido experimentado para calibrar el proceso, comenta Moellenberg. El sistema de calibración neumática toma medidas posproceso de partes, mientras aún están fijas a la mesa rotativa de la máquina, y hacen cualquier compensación necesaria en el proceso de bruñido para el diámetro del agujero o la geometría del mismo.

La calibración neumática en proceso, integrada en la herramienta de bruñido, ha existido por algunas décadas, pero es mejor usada en paradas automáticas, comenta Moellenberg, y añade que el sistema posproceso entrega una precisión significativamente mayor, necesaria para el control del tamaño de la herramienta cuando se trabaja con altos estándares Cpk. Esto elimina incertidumbres de la medición causadas por una sonda de calibración subdimensionada o desgastada, lo cual puede ocurrir con un calibrador neumático de cabezal pulido. Esto también permite mediciones sin interferencia de las limaduras y el lubricante presente durante el proceso.

“Este tipo de bruñidora servocontrolada conoce con precisión dónde está la herramienta, cuánto ha avanzado, etc. Algunas de las antiguas máquinas de bruñido alimentan la herramienta basadas en la fuerza –la máquina detecta cuán duro fue presionar, pero realmente no supo el tamaño de la herramienta en un momento dado–. Estas nuevas máquinas lo hacen. En ellas, una herramienta TurboHone de múltiples granos o una herramienta diamantada CGT Krossgrinding puede ajustarse para el tamaño con una resolución de 0.25 µm (0.00001 pulgadas)”, afirma Moellenberg.

El sistema de carrera servocontrolado asegura un patrón cuadriculado consistente y puede asentarse en cualquier parte del agujero, de extremo a extremo, retirando selectivamente el material. Según Moellenberg, esto les permite a las máquinas lograr rectitudes y redondeces de precisión extrema. El sistema también puede hacer correcciones que no son intuitivas para un operador. Las características elegibles de control, como “corregir a la forma del agujero”, le permiten al operador seleccionar una imagen del agujero ‘problema’, tal como un barril o un cono, y la máquina corregirá automáticamente la parte. En combinación con la retroalimentación de la calibración neumática para las partes acabadas, este sistema de bruñido hace de la fabricación de agujeros con alto Cpk un proceso totalmente automatizado que los fabricantes de hoy desean.