Equilibrado de herramientas: mayor calidad, menores costos

Es sorprendente la poca cantidad de plantas de fabricación que se ocupan del tema del equilibrado de herramientas. Sin embargo, el equilibrado es el punto de partida 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 carrusel conoce el efecto: cuanto más rápido va, más te empuja hacia afuera. La fuerza centrífuga te atrapa y aleja el cuerpo del centro. Lo que para nosotros es una breve emoción en la feria, para las herramientas giratorias es parte de su día a día —aunque con un efecto secundario problemático: el desequilibrio. Si el centro de gravedad de una herramienta no se encuentra exactamente en el eje de rotación, las fuerzas centrífugas pierden el equilibrio. La herramienta se desvía del centro y la calidad de fabricación sale del rango óptimo.

Nelu Bilba, experto en fabricación de ZOLLER Inc., la sucursal estadounidense de ZOLLER, lo resume así: «Toda herramienta debe equilibrarse. Los efectos positivos son impresionantes». Al mismo tiempo, aclara un error muy común: «La velocidad de giro no es el criterio decisivo para el equilibrado. Tan pronto como las masas comienzan a girar, se manifiestan los desequilibrios. Esto es completamente normal y se aplica tanto a 500 como a 15 000 revoluciones por minuto».

Antes de que Nelu Bilba se uniera a ZOLLER, conoció a fondo muchos procesos de fabricación. Su conclusión: «Se subestiman enormemente las consecuencias de las herramientas desequilibradas. Sin embargo, las consecuencias son claramente reconocibles: el desequilibrio genera vibración, y la vibración hace que las fuerzas actúen de manera desigual —sobre el filo, la pieza de trabajo, el asiento de la plaquita y el husillo—. Toda la cadena de precisión se ve sometida a tensión».

La causa principal de los desequilibrios radica en la estructura típica de 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 reversibles, se presenta una situación completamente nueva. 

Incluso pequeñas diferencias de peso en los insertos de corte provocan un desequilibrio en todo el sistema y lo hacen sensible a las vibraciones. El riesgo de problemas aumenta aún más si el nivel de equilibrado del portaherramientas y el soporte es solo promedio. 

Tan pronto como el husillo de la máquina comienza a moverse y gana velocidad, la herramienta empieza a oscilar. Cuanto mayor es la velocidad de giro, más fuerte 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 sobre 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 eso, ZOLLER se ha dedicado intensamente a estudiar cómo detectar y corregir los desequilibrios de manera rápida, sencilla y con alta precisión. La respuesta: »toolBalancer«, un equilibrador con tecnología de medición de vanguardia, líder en innovación y de precisión excepcional. «No conozco ningún equilibrador que tenga un diseño ni remotamente tan ergonómico y que sea tan fácil de usar», explica Nelu Bilba. 

Los desarrolladores de ZOLLER exploraron nuevos caminos con el »toolBalancer« para obtener resultados de medición de primera clase. El equipo funciona con adaptadores de equilibrado especiales que generan de manera específica un desplazamiento del centro. De esta manera, se introduce un desequilibrio adicional definido para medir con precisión el desequilibrio real en la herramienta. Este ingenioso principio genera una señal de sensor potente que permite una evaluación de alta precisión, con resultados finales de medición por debajo de 0,4 gmm.

«Los efectos negativos de los desequilibrios en las herramientas y las máquinas pueden ser considerables. Y eso sin mencionar siquiera la calidad de la pieza de trabajo. Solo para la seguridad del proceso y la disponibilidad de las máquinas, el equilibrado es de vital importancia», destaca Nelu Bilba. A lo largo de sus muchos años de experiencia, ha presenciado en varias ocasiones cómo los desequilibrios causaban daños graves a las máquinas: «Conozco casos en los que el husillo de una máquina nueva falló después de seis meses. En otra máquina, el husillo tuvo que ser reacondicionado cuatro o cinco veces en 15 años, lo que costó en total varios cientos de miles de dólares estadounidenses. La causa siempre fue la misma: herramientas que nunca se equilibraron». La consecuencia: largos tiempos de inactividad, altos costos de reparación y pérdidas considerables de producción.

El equilibrado periódico no solo reduce los riesgos, sino también los costos. «Uno de nuestros clientes de la industria aeronáutica ha duplicado así la vida útil de sus herramientas», informa el experto de ZOLLER. Además, se reduce el desperdicio, ya que el equilibrado puede evitar defectos de calidad en la pieza de trabajo causados por vibraciones. Esto resulta especialmente beneficioso en el acabado de superficies: quien desee fabricar constantemente al más alto nivel no puede prescindir del equilibrado de discos de esmeril, escariadores o herramientas para el acabado. «Yo voy incluso un paso más allá», agrega Nelu Bilba, «el equilibrado es un requisito fundamental para seguir desarrollando los estándares internos en la producción, independientemente de si se trata de fresar, perforar, desbastar, acabar o esmerilar».

Incluso en procesos de alto rendimiento como el corte de alta velocidad (HSC), el equilibrado es imprescindible. Para cumplir de manera confiable con los niveles de equilibrado requeridos de G=2,5 o mejores, es indispensable realizar una verificación en el »toolBalancer«. Este pequeño paso intermedio vale la pena. Garantiza que las operaciones de fabricación puedan aprovechar al máximo el potencial del proceso, la herramienta y la máquina CNC.

«Quien enfoca sus procesos de manera consistente en 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 costos y comprometer la seguridad del proceso. Para mí, el equilibrado es el punto de partida de la calidad de fabricación», resume Nelu Bilba.