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Jul 10, 2023

Máquina SPR descubre nueva productividad en latón

Tres socios contribuyeron con su diversa fabricación y mecanizado.

Tres socios contribuyeron con su diversa experiencia en fabricación y maquinado, y sus últimas iniciales, para fundar SPR Machine en 2002. De 2,500 pies cuadrados, este taller de máquinas de Hamilton, Ohio, ha crecido a 78,000 pies cuadrados y un piso lleno de 14 molinos, junto con tornos, equipos de soldadura e inspección, todos dedicados a producir trabajos de alta calidad desde 60" hasta 0,0005" para clientes predominantemente en las industrias aeroespacial y médica.

Todo ese talento, experiencia y energía emprendedora hacen de SPR Machine un taller de mente abierta que aborda nuevos desafíos de crecimiento con entusiasmo. Cuando uno de esos desafíos se presentó en la forma de un cambio de material de una pieza de acero a latón y un impulso para ver cuánto tiempo de ciclo podía ahorrar SPR mediante el mecanizado de alta velocidad, SPR aprovechó la oportunidad.

Terminó guiando al taller hacia nuevos equipos, conocimientos, calificaciones del personal y un renovado respeto por la versatilidad y el rendimiento del mecanizado del latón.

La oportunidad comenzó cuando el cofundador Scott Pater, un entusiasta de los autos todoterreno y controlados por radio, combinó esas pasiones para competir con autos RC todoterreno con un amigo.

Cuando ese amigo creó una versión rediseñada de una pieza RC y comenzó a comercializarla en tiendas de pasatiempos, Pater le mostró que SPR sería un mejor proveedor que un vendedor en China, especialmente dado que los pedidos en el extranjero significaban esperar meses por las piezas.

El diseño inicial especificaba acero 12L14, que se corroía y se hinchaba, lo que dificultaba la extracción de la pieza una vez que estaba en uso.

El aluminio resolvió el problema de la corrosión, pero carecía de la fuerza y ​​el peso necesarios para la estabilidad en un vehículo pequeño con un centro de gravedad bajo.

Brass ofreció ambos, junto con la buena apariencia para hacer que la pieza fuera atractiva para los clientes y reforzar el enfoque centrado en la calidad de SPR. Además, el latón no producía las astillas largas y fibrosas tipo nido de pájaro que SPR experimentaba con otros metales, especialmente en una pieza con un orificio perforado de casi cuatro pulgadas de largo.

"El latón es más rápido de mecanizar, con virutas que fluyen suavemente fuera de la máquina, y a los clientes les gusta lo que ven en las piezas terminadas", dijo Pater.

Para este trabajo, Pater invirtió en el segundo torno CNC de la empresa, un Ganesh Cyclone GEN TURN 32-CS estilo suizo de siete ejes con husillos dobles de 6000 rpm, 27 herramientas, guías lineales y un alimentador de barras hidrostático de 12 pies.

"Inicialmente, ejecutábamos esta pieza RC en un torno SL10. Teníamos que ejecutar un lado, sacar la pieza y darle la vuelta para terminar la parte posterior", dijo Pater. "En Ganesh, la pieza está completamente terminada cuando sale de la máquina". Con una nueva máquina interna, SPR necesitaba encontrar al empleado adecuado para sumergirse en su curva de aprendizaje.

David Burton, un operador que anteriormente trabajó en el departamento de desbarbado de SPR, asumió el desafío. En unos pocos meses, aprendió la codificación de bloques y el código G para una máquina de dos husillos y produjo el programa inicial para la pieza.

La participación de SPR con TechSolve, una empresa de consultoría con sede en Cincinnati que brinda servicios de pruebas de evaluación de maquinabilidad, llevó al taller a una oportunidad única de optimizar esta pieza en conjunto con la Asociación de Desarrollo del Cobre (CDA), el grupo comercial sin fines de lucro que representa a los productores y usuarios de cobre, bronce y latón.

A cambio de permitir que TechSolve guíe los parámetros de producción de SPR, el taller obtendría los últimos parámetros de optimización de los expertos en la máquina y el material.

Junto con el torneado, la pieza inicialmente requería un fresado con bolas, la perforación de numerosos orificios profundos y la perforación de una superficie de apoyo en el diámetro interior.

Los ejes y husillos múltiples de Ganesh ahorraron tiempo de producción, pero el programa de producción inicial de Burton produjo un ciclo de piezas de seis minutos y 17 segundos, lo que se tradujo en 76 unidades por turno de ocho horas.

Después de que SPR implementó las recomendaciones de TechSolve, el tiempo del ciclo se redujo a dos minutos y 20 segundos, y las piezas por turno aumentaron a 191.

Para lograr esta optimización, TechSolve identificó varias áreas en las que SPR podría reducir el tiempo de ciclo.

En lugar del fresado con bolas, SPR podría sustituir el brochado, el agrupamiento de piezas y el mecanizado de cinco ranuras a la vez, una estrategia que muy probablemente no habría funcionado al fabricar la pieza de acero inoxidable o acero.

Con una broca de carburo para picoteo, avances y profundidades más agresivos y menos retracciones, junto con una mayor profundidad de corte para desbaste, SPR ahorró aún más tiempo. Equilibrar la carga de trabajo entre los dos ejes significaba que ninguno esperaba a que el otro completara un proceso, lo que aumentaba el rendimiento.

Finalmente, la pura maquinabilidad del latón significaba que el proceso podía avanzar a altas velocidades y avances por definición.

SPR permitió a TechSolve optimizar el proceso para que el taller pudiera ver las ganancias que podría obtener con el latón en otras piezas de producción.

El programa de producción inicial de Burton representó un punto de partida, y las propias optimizaciones de SPR redujeron aún más los tiempos de ciclo.

Pero la capacidad de ver el proceso completo desde el análisis hasta la optimización de la producción representó una oportunidad única, al igual que el uso del latón mismo.

Brass ofrecía numerosas ventajas, como se dio cuenta SPR, y entre ellas, varias se destacaron en este proyecto en particular.

Con el mecanizado de alta velocidad, el latón agilizó el trabajo de taladrado de orificios profundos, manteniendo la precisión y prolongando la vida útil de la herramienta durante largos turnos.

El latón también facilitó mucho más el desbarbado que el acero inoxidable o el acero mecanizado a altas velocidades.

Debido a que el latón requiere menos fuerza de mecanizado que el acero, también se redujo el desgaste de la máquina, con velocidades más altas produciendo menos deflexión. Y debido a que la chatarra de latón contiene hasta el 90 % de su valor, SPR pudo sacar provecho de las virutas de mecanizado a través de programas de reciclaje.

Como lo expresó Pater, "El latón ofrece una gran ventaja en la productividad. Su equipo es su factor limitante a menos que tenga una herramienta avanzada que realmente pueda manejar el mecanizado de alta velocidad. Al actualizar sus máquinas herramienta, puede aprovechar el verdadero potencial del latón. "

El departamento de tornos de SPR tornea más latón que cualquier otra cosa, aunque el taller en su conjunto también trabaja con aluminios, aceros inoxidables y materiales exóticos, incluidos plásticos como PEEK. Al igual que muchos de los trabajos que SPR diseña, diseña y produce, sus piezas de latón desempeñan un papel crucial en la exploración espacial, la telemetría militar, las herramientas médicas y otras aplicaciones que a menudo implican acuerdos de confidencialidad para una lista de clientes quién es quién, muchos de los cuales SPR no está permitido nombrar como resultado. Los tipos de trabajo que realiza el taller significan que las tolerancias dividen el flujo de trabajo de SPR, con aproximadamente la mitad en ± tres milésimas y el resto en ± tres décimas.

SPR recibió con agrado los aportes de CDA y TechSolve, y los beneficios fueron mutuos.

El director de varillas y barras de CDA, Adam Estelle, señaló que "el mecanizado de alta velocidad con latón ayuda a los talleres a justificar la inversión en nuevos equipos debido al aumento de los ingresos y la productividad que genera y el nuevo negocio que hace posible. Estamos encantados con los resultados. SPR logró lo que debería inspirar a otros talleres a ser más agresivos con el latón".

El ingeniero sénior de TechSolve, George Adinamis, felicitó a SPR por su apertura y dijo que "SPR compartió información y confió en nosotros, lo cual fue un gran cumplido, y todo el proceso fue una colaboración total".

De hecho, algunos de los clientes de SPR confían en los aportes de Scott Pater en el desarrollo de piezas, diseños de piezas y recomendaciones de materiales, por lo que SPR podría defender el latón en otros proyectos y ver que sus clientes adopten sus consejos.

El futuro parece prometedor para SPR Machine.

Junto con las piezas que diseña y crea para otros clientes, se ha convertido en un proveedor, creando un dispositivo de sujeción de piezas de trabajo de lápidas que permite que los tornos y fresadoras de cuatro ejes trabajen con piezas de fundición y barras planas y redondas.

"Nuestro diseño nos ofrece más rendimiento y es más liviano pero aún así muy rígido, por lo que una sola persona puede colocarlo en una máquina", dijo Pater.

Los antecedentes complejos de SPR contribuyen a su enfoque innovador de los proyectos, la colaboración y el éxito, y el latón juega un papel cada vez mayor en su flujo de trabajo.

Con esta experiencia de colaboración para resaltar las ventajas de trabajar con latón, SPR Machine buscará otras oportunidades para la transición de piezas para una mayor eficiencia y rentabilidad.

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