Equilibrado de herramientas: mayor calidad, menores costes

Son sorprendentemente pocas las empresas de fabricación que se ocupan del tema del equilibrado de herramientas. Sin embargo, el equilibrado es el punto inicial para una fabricación precisa. El »toolBalancer« de ZOLLER es la solución perfecta y ofrece resultados de medición < 0,4 gmm. 

Quien haya montado alguna vez en un tiovivo conoce el efecto: cuanto más rápido va, más te empuja hacia el exterior. La fuerza centrífuga te atrapa y aleja el cuerpo del centro. Lo que para nosotros es una emoción corta en el parque de atracciones, para las herramientas en rotación forma parte del día a día, aunque con un efecto secundario problemático: el desequilibrio. Si el centro de gravedad de una herramienta no yace exactamente en el eje de giro, las fuerzas centrífugas pierden el equilibrio. La herramienta se desvía del centro y la calidad de producción deja de estar dentro del rango óptimo.

Nelu Bilba, experto en fabricación de ZOLLER Inc., la filial estadounidense de ZOLLER, hace el punto así: «Todas las herramientas deben equilibrarse. Los efectos positivos son impresionantes». Al mismo tiempo, retira un error muy extendido: «La velocidad de giro no es el criterio decisivo para el equilibrado. En cuanto las masas comienzan a girar, aparecen desequilibrios. Esto es totalmente normal y se considera para velocidades de 500 y 15 000 revoluciones por minuto».

Antes de incorporarse a ZOLLER, Nelu Bilba conoció a fondo muchos procesos de fabricación. Su conclusión: «Se subestiman enormemente los efectos de las herramientas desequilibradas. Sin embargo, las consecuencias son claramente perceptibles: el desequilibrio genera vibraciones, y las vibraciones provocan que las fuerzas actúen de forma desigual sobre el filo, la pieza, el asiento de la plaquita y el husillo. Toda la cadena de precisión se ve sometida a tensión».

La causa principal de los desequilibrios yace en el típico montaje compuesto por varias piezas de una herramienta completa. Los componentes individuales, como los portaherramientas y los dispositivos de sujeción, suelen estar preequilibrados o incluso equilibrados con precisión. Juntos forman un subsistema bien equilibrado. Sin embargo, cuando se montan plaquitas de corte, se produce una situación completamente nueva. 

Incluso escasas diferencias de peso entre las plaquitas de corte provocan un desequilibrio en el sistema global y lo hacen sensible a las vibraciones. El riesgo de que surja este problema es adicional si el grado de equilibrado del soporte y del portaherramientas es solo medio. 

En cuanto el husillo de la máquina se pone en movimiento y captura velocidad, la herramienta comienza a oscilar. Cuanto mayor es la velocidad, más intenso es el efecto del desequilibrio: el doble de velocidad significa el cuádruple de fuerza centrífuga. A medida que la velocidad de giro aumenta gradualmente, las cargas a las que se ven sometidos todos los componentes se disparan.

Equilibrar las herramientas con precisión es tan importante para la calidad del mecanizado como el ajuste y la medición. Por ello, ZOLLER se ha centrado intensamente en la cuestión de cómo detectar y corregir los desequilibrios de forma rápida, sencilla y con gran precisión. La respuesta: »toolBalancer«, un equilibrador dotado de la técnica de medición más avanzada, líder tecnológico y de una precisión excepcional. «No conozco ningún equilibrador que tenga un montaje ni aproximadomente tan ergonómico y que sea tan sencillo de operar», explica Nelu Bilba. 

Los desarrolladores de ZOLLER han abierto nuevos caminos con el »toolBalancer« para obtener resultados de medición de primera clase. El aparato funciona con adaptadores de equilibrado especiales que generan de forma selectiva un desplazamiento respecto al centro. De este modo, se introduce un desequilibrio adicional definido para medir con precisión el desequilibrio real de la herramienta. Este ingenioso principio genera una señal de sensor potente que permite un análisis de alta precisión, con resultados de medición inferiores a 0,4 gmm.

«Los efectos negativos del desequilibrio en las herramientas y las máquinas pueden ser considerables. Y eso sin hablar siquiera de la calidad de la pieza de trabajo. Solo en lo que respecta a la seguridad del proceso y la disponibilidad de las máquinas, el equilibrado es de vital importancia», subraya Nelu Bilba. A lo largo de sus muchos años de experiencia, ha sido testigo en numerosas ocasiones de cómo los desequilibrios han causado daños graves a las máquinas: «Conozco casos en los que el husillo de una máquina nueva ha fallado al cabo de seis meses. En otra máquina, el husillo tuvo que revisarse cuatro o cinco veces en 15 años, lo que supuso un coste total de varios cientos de miles de dólares estadounidenses. La causa fue siempre la misma: herramientas que nunca se habían equilibrado». La consecuencia: largos tiempos de inactividad, elevados costes de reparación y fallos considerables en la producción.

El equilibrado regular no solo reduce los riesgos, sino también los costes. «Uno de nuestros clientes del sector aeronáutico ha duplicado así la vida útil de sus herramientas», explica el experto de ZOLLER. Además, se reduce el material defectuoso, ya que el equilibrado permite evitar defectos de calidad en la pieza de trabajo provocados por las vibraciones. Esto resulta en particular rentable en lo que respecta al acabado superficial: quien quiera fabricar constantemente al más alto nivel no puede prescindir del equilibrado de muelas, escariadores o herramientas de acabado. «Yo voy incluso un paso más allá», añade Nelu Bilba, «el equilibrado es un requisito básico para seguir desarrollando los estándares internos en la fabricación, independientemente de si se trata de fresado, taladrado, desbaste, acabado o lijado».

Incluso en procesos de alto rendimiento como el corte de alta velocidad (HSC), el equilibrado es imprescindible. Para cumplir de forma fiable con los grados de equilibrado exigidos de G=2,5 o mejores, es imprescindible realizar una comprobación en el »toolBalancer«. Este pequeño paso intermedio merece la pena. Proporciona seguridad en que las operaciones de fabricación puedan aprovechar al máximo el potencial del proceso, la herramienta y la máquina CNC.

«Quien oriente sus procesos de forma sistemática hacia la calidad —desde la compra de herramientas, pasando por el ajuste y la medición, hasta la inversión en una máquina CNC de primera clase— no debería escatimar en el equilibrado. De lo contrario, la calidad del equilibrado seguirá siendo el eslabón más débil de la cadena. Puede reducir considerablemente la calidad, aumentar los costes y mermar la seguridad del proceso. Para mí, el equilibrado es el punto inicial de la calidad de producción», resume Nelu Bilba.