Estudio de caso de una tienda de fabricación de herramientas y troqueles

Moldes de fundición a presión de alta presión: HSC fresado mejor que EDM

 

Los moldes de fundición a presión son productos de alto rendimiento hechos de acero para herramientas endurecido. Sus contornos de conformación se producen ya sea por hundimiento de mecanizado de descarga eléctrica (EDM) o por fresado. Debido a la alta dureza de los aceros de trabajo en caliente de los que están fabricados, las tecnologías de fresado anteriores solo podían utilizarse de forma bastante limitada. Por lo tanto, la erosión por electroerosión ocupó una parte considerable del proceso de producción total, especialmente cuando se mecanizan detalles de contorno angostos y simultáneamente profundos, como p. Ej. costillas. Esto tenía desventajas considerables en términos de productividad y acabado superficial, así como también en términos de gastos adicionales de acabado tales como el pulido. Para tales aplicaciones, los modernos centros de mecanizado de corte a alta velocidad (HSC) ofrecen claras ventajas económicas. Un fabricante de moldes de tamaño mediano informa sobre sus experiencias. Case study from a die- and tool-making shop

 

«Nuestros clientes son principalmente fundiciones de fundición a presión que producen piezas de fundición a presión de aluminio, magnesio o zinc para la industria automotriz y sus proveedores, así como otras industrias de alta tecnología», dice Jürgen Jung, propietario y director general de moldes y troqueles. haciendo la tienda Jürgen Jung GmbH en Gransdorf, Alemania. La compañía también fabrica moldes de inyección. Después de haber ganado una amplia experiencia trabajando en la fábrica de moldes de la fundición donde completó su formación profesional, el Sr. Jung comenzó su propio negocio a tiempo parcial en 1991 y se convirtió en un trabajador independiente desde 1997 en adelante. A pesar de este modesto comienzo, ahora suministra fundiciones de fundición a presión en toda Alemania y en Suiza, donde los fundidores a presión saben y aprecian la calidad «Made in Germany» que él y su equipo producen. La base de clientes es aproximadamente 80% de fundiciones contratadas y 20% de fundiciones con sus propios productos patentados. La colaboración con este último ofrece claras ventajas, ya que ofrece la oportunidad de influir en el diseño de los componentes, a menudo resulta en ahorros de costos y menos ajustes en la herramienta de fundición. 

 

La experiencia profunda beneficia a los clientes

«Desde que obtuve mis primeras experiencias en un momento en que las herramientas de fundición se basaban en dibujos en lugar de datos CAD en 3D y los ejes de la máquina se movían manualmente, pude seguir de cerca el desarrollo de las modernas tecnologías de TI y CAM». agrega J. Jung. Durante sus muchos años de experiencia en la fabricación de moldes, ha podido reunir una gran experiencia en cuanto a las posibilidades y los límites del proceso de fundición a presión. Esta base de know-how lo ayuda a asesorar a sus clientes con respecto al diseño de la fundición y, en consecuencia, de las herramientas de fundición. Este ciclo de retroalimentación ha tenido un efecto positivo en la productividad del proceso, la durabilidad de la herramienta y las propiedades de la pieza fundida a troquel.

 

Su personal también conoce los requisitos especiales que tienen que cumplir las herramientas de fundición a presión y ya presta atención a los detalles vitales al inicio de la producción. En su trato con los clientes, J. Jung confía en el software de CAD «VISI» en su propio departamento de CAD / CAM. Este software le ofrece una continuidad óptima desde las interfaces para ingresar varios formatos de datos de clientes hasta los posprocesadores de las máquinas herramienta en su producción. Su fuerza laboral incluye un ingeniero con amplia experiencia en procesos de fundición que ayuda a los clientes a diseñar de manera óptima las pasarelas de entrada y evacuación de las herramientas de fundición a presión. Los servicios de cálculo de simulación de reparto son provistos por un proveedor de servicios externos con experiencia. El apoyo adicional proviene de la cooperación intensiva con instituciones de investigación de fundición, como las universidades de Aalen y Aachen.

 

La precisión y la flexibilidad aceleran las reparaciones de emergencia

«Damos mucha importancia a la alta precisión en nuestros moldes, ya que esto influye positivamente en las propiedades de rendimiento de las herramientas de fundición y la calidad de las piezas fundidas», añade Jan Petri, fabricante de herramientas y mano derecha de J. Jung. Él enfatiza que la compañía se enfoca principalmente en los componentes duros, formadores de contorno del molde, mientras que las operaciones menos críticas, como la producción de marcos de moldes, a menudo se transfieren a los proveedores. Otro punto fuerte de los servicios de la compañía es la alta flexibilidad y los cortos tiempos de reacción en caso de averías o reparaciones urgentes de las herramientas de conversión de clientes. Esto se aplica a la rotura de la herramienta (roturas parciales de la superficie del contorno), así como, p. Ej. cuando se requiere soldar y volver a trabajar las áreas de contorno desgastadas. Dichos trabajos coinciden perfectamente con los puntos fuertes de la pequeña empresa operada por el propietario. El jefe conoce sus recursos y su planificación de producción como la palma de su mano y puede asignar o reorganizar las capacidades de la máquina y el personal en el lugar. Tales «asignaciones calientes» también se aceptan para moldes fabricados en el extranjero, cuyos fabricantes originales podrían tener problemas para reorganizar sus capacidades con la misma flexibilidad. Además, según el Sr. Petri, sus plantas no están interconectadas, lo que facilita la ruptura y la reorganización de las cadenas de proceso sin mayores problemas.

 

Un buen ejemplo de esta flexibilidad fue la reciente comisión de una orden de seguimiento para una herramienta que se había construido hace años, en un momento en que los trabajos se realizaban principalmente mediante el proceso de EDM de hundimiento. Teniendo en cuenta las capacidades del equipo modernizado, se decidió cambiar la producción de la nueva herramienta en gran medida de EDM a fresado HSC. En lugar de utilizar ocho electrodos en el lado del eyector como antes, esta vez solo se necesitó uno, y solo uno de los dos electrodos anteriores se retuvo en el lado de la boquilla. «Aunque el costo de esta profunda revisión del proceso de fabricación fue considerable, el cálculo del costo total arrojó un resultado positivo», dice Jürgen Jung.

 

 HSC fresado más rápido que EDM

«En los últimos años, hemos cambiado gradualmente nuestras preferencias de hundimiento EDM a fresado HSC», explica J. Jung. La erosión es un proceso que produce tensiones de tracción dañinas y una «capa blanca» en la superficie del contorno, que puede causar el desgaste prematuro de la matriz si no se elimina a suficiente profundidad mediante pulido. Esta eliminación solo requiere un tiempo y un gasto considerables. Además, la exactitud que se puede lograr en la erosión no siempre lo satisface. Por lo tanto, hace cuatro años, invirtió en su primer centro de fresado de cinco ejes de Matek con una cabeza giratoria y una mesa giratoria. Este era su boleto de entrada al moldeo de moldes de 5 lados. Las ventajas de costos aparecieron rápidamente y también beneficiaron a los clientes. En consecuencia, la velocidad de fresado aumentó significativamente, mientras que la EDM disminuyó. Mientras tanto, el uso de fresado HSC ha superado en gran medida el hundimiento de EDM, ya que es más rápido y más preciso. Solo tres años después de esta primera adquisición, Jung ya tuvo que considerar invertir en un segundo sistema, el cual, sin embargo, debería cumplir con estándares más altos de precisión y dinámica de conducción que el primero.

Röders recomendado por compañeros de negocios 

«Una contribución importante a la decisión del nuevo sistema de producción fue la experiencia de colegas de la industria», dice J. Petri. Por supuesto, se había llevado a cabo una diligencia debida, que implicaba una gran cantidad de investigación, el estudio de folletos y la comparación de datos. Además de los hallazgos resultantes, se confió mucho en la experiencia a largo plazo de otros fabricantes de moldes. Resultó que las máquinas Röders se destacan por su precisión a largo plazo y su excelente fiabilidad. Además, Röders recibió buenas calificaciones por su servicio rápido y competente. En vista de la importancia de la inversión, también se visitó a un colega que ya tenía dos plantas Röders en funcionamiento. Su recomendación a favor de Röders finalmente inclinó la balanza a favor de este fabricante. Otro punto importante fue la posibilidad de utilizar el sistema tanto para el mecanizado HSC de las partes de contorno endurecidas de los moldes como para el fresado de electrodos de grafito, ya que a pesar del uso decreciente de la tecnología, sigue siendo indispensable en ciertas áreas tales como costillas estrechas y estrechas . Y antes de la adquisición de la nueva planta de mecanizado, alrededor del 90% de los electrodos debían comprarse desde el exterior. Desde la introducción del nuevo centro de fresado Röders, casi todos los electrodos se fabrican en la empresa. Otro factor para la adquisición fue la experiencia del representante de ventas de Röders, que demostró ser muy útil para identificar el modelo exacto y el diseño de la máquina que mejor se ajustaba a los requisitos de la empresa. En septiembre / octubre de 2016, la planta – un centro de mecanizado de fresado HSC de cinco ejes RXU 1001 – entró en operación.

 

Aprender haciendo

«Pudimos utilizar este sistema desde el primer día de la puesta en marcha», recuerda J. Jung. Prácticamente desde el comienzo de la capacitación, se pueden producir piezas fresadas de uso real. Una gran ventaja es que Röders también utiliza el sistema CAM en el que J. Jung se basa. Por lo tanto, el personal de ambas partes comparte un nivel de conocimiento común y ambos saben dónde se encuentran los botones y los iconos de la pantalla. Esto facilita en gran medida el intercambio de información en una base uno a uno utilizando software de comunicación como Teamviewer cuando se discuten las estrategias de molienda óptimas. El control Röders basado en Windows fue fácil de usar, p. clasificando los comentarios del proceso por relevancia. El manual claramente organizado, al que se puede acceder directamente en el panel de operaciones, así como la documentación de comandos de texto claro, resultó ser muy útil. Por ejemplo, uno puede simplemente ingresar «aceite encendido» en lugar de tener que memorizar los números de referencia del comando M. El operador puede modificar fácilmente los programas de CNC, por ejemplo, para insertar un agujero adicional o para repetir operaciones en diferentes coordenadas. Con respecto a la calidad del servicio Röders, el personal de J. Jung solo puede decir que su reputación es buena, porque no han tenido la oportunidad de desafiarlo realmente en el año y medio desde que se encargó la planta.

 

Precisión Convincente

«La precisión de la nueva fresadora HSC es impresionante y hace que nuestra tarea sea mucho más fácil», revela J. Petri. Se procesan ambos aceros para herramientas de trabajo en caliente con niveles de dureza de 44-47 HRC y electrodos de grafito. La eliminación eficiente del polvo de grafito está garantizada por un potente sistema de limpieza por aspiración. Una experiencia positiva con la nueva máquina fue la vida útil superior de las herramientas de mecanizado, probablemente atribuible a su bajo nivel de vibración. Las piezas mecanizadas en la máquina Röders también exhiben una excelente calidad de superficie. Los cortadores con diámetros muy pequeños de hasta 0,3 mm pueden usarse para mecanizar radios de esquina muy pequeños de solo 0,2 mm. La alta precisión de las piezas mecanizadas también permitió simplificar las estrategias de trabajo. En el pasado, las diapositivas tenían que ser mecanizadas con una cierta sobredimensión y luego el material tenía que ser retirado gradualmente hasta que encajaran. Hoy en día, la mayoría de las veces pueden sacarse de la máquina y simplemente colocarse en su lugar.

 

 

Asimismo, el tiempo requerido para detectar los moldes podría reducirse significativamente en la mayoría de los casos. Desde la introducción de la nueva planta de Röders, la calidad de los moldes se ha vuelto tan buena que son aceptados con una sola pasada de manchado en promedio. Además, el post-procesamiento se centra principalmente en la modificación del corredor y el sistema de compuertas en lugar de en los contornos que dan forma a la fundición. Tales resultados hacen que el trabajo sea más fácil y más gratificante.

La mesa de la máquina está equipada con un sistema de sujeción de punto cero que se conecta con las contrapartes correspondientes instaladas directamente en la parte inferior de las piezas de trabajo. Esto trae ventajas decisivas en términos de tiempo de preparación. En combinación con la máquina de medición de coordenadas igualmente equipada, las piezas de trabajo y los dispositivos de sujeción se pueden alinear con precisión incluso antes de que se instalen en el centro de mecanizado, de modo que el tiempo requerido para la configuración se puede reducir al mínimo.

 

Klaus Vollrath b2dcomm.ch

 

Citas

 

«En los últimos años, hemos cambiado nuestros procesos de fabricación de EDM a fresado HSC siempre que sea posible. Esta tecnología de fabricación es más precisa y más rápida «Jürgen Jung (Imagen: Foto Nieder)

 

 

«La precisión de la nueva fresadora Röders HSC es impresionante y hace que nuestra tarea sea mucho más fácil» Jan Petri (Foto: Julia Fritzen)

 

 

 

Direcciones

Formenbau Jürgen Jung GmbH, Hof Gelsdorf 5, 54533 Gransdorf, Alemania, T .: + 49-6567-191, F .: + 49-6567-1492, info@jung-formenbau.de, www.jung-formenbau.de

Röders GmbH, Scheibenstraße 6, 29614 Soltau, Alemania, T .: + 49-5191-603-43, F .: + 49-5191-603-38, info@roeders.de, www.roeders.de

 

Cuadro de texto: Röders RXU 1001 DSH

El centro de mecanizado Röders RXU 1001 DSH fue especialmente desarrollado para satisfacer las altas exigencias de la fabricación de moldes. Una característica importante es el diseño de cuatro guías del eje Z con cuatro en vez de los dos carriles de guía habituales en las cuatro esquinas del eje Z particularmente rígido. Esto permite altas tasas de desbaste junto con alta dinámica y precisión, y las máquinas pueden equiparse con husillos con un máximo de 100 Nm. Todos los ejes cuentan con accionamientos directos lineales o accionamientos de torque de alto rendimiento y sin fricción. El eje C es compatible en ambos lados para garantizar una alta estabilidad y precisión de mecanizado, con un contrasoporte que puede soportar cargas de hasta 7 t. Todos los ejes tienen codificadores ópticos de alta resolución. La dirección de pivote del eje C, que está dispuesta transversalmente al eje X, asegura un desacoplamiento dinámico de las direcciones de movimiento. La compensación de geometría especial de 5 ejes del control Röders garantiza la máxima precisión para cualquier trabajo, así como para el mecanizado simultáneo. El circuito de control de 32 kHz de los ejes permite al Röders Racecut alcanzar un nivel particularmente alto de dinámica con muy buenas cualidades de superficie durante el mecanizado. Todos los principales componentes de la máquina cuentan con canales de flujo interno para un medio de atemperación con una temperatura estabilizada dentro de ± 0.1 K. Las dimensiones del espacio de trabajo son 800 mm x 855 mm x 500 mm, y el peso máximo de la pieza es de 800 kg. El rango de giro de la mesa con un diámetro de 600 mm es de ± 115 °. Las interfaces para diferentes sistemas de paletas se pueden integrar en la tabla. El sistema puede equiparse con diferentes husillos y geometrías de mesa.

 

SubTítulos

El centro de mecanizado HSC RXU 1001 DSH de Röders fue especialmente diseñado para el mecanizado eficiente de aceros duros en moldes y herramientas (Foto: Klaus Vollrath)

Componente del lado del eyector parcialmente mecanizado de un molde para fundición a presión de aluminio, que presenta un plano de partición con compensaciones empinadas, que se muestra aquí con la pieza fundida a presión asociada. Este inserto de molde está instalado en una «herramienta de tres placas» (Foto: Klaus Vollrath)

 

Una mirada al interior muestra el robusto eje Z de Quadroguide, que está equipado con cuatro guías (Foto: Klaus Vollrath)

El trabajo de mecanizar estos cuatro electrodos de grafito en la mesa basculante giratoria equipada con sistemas de sujeción de punto cero en un revólver giratorio requiere un total de 200 horas (Foto: Klaus Vollrath)

Unidades periféricas esenciales: el potente sistema de extracción de polvo de grafito (izquierda) y el sistema de control de temperatura para la estabilización térmica de toda la máquina (Foto: Klaus Vollrath)

Inserto de molde con un plano de partición rugoso y contorno, así como un sistema de bebe ya suavizado y desbordamientos. Debido a la muy buena calidad de la superficie, estos no requieren más pulido (Foto: Klaus Vollrath)