La automatización ha revolucionado numerosas industrias y la manufactura metalmecánica no es la excepción. Integrar sistemas de automatización en tornos CNC no solo mejora la eficiencia y calidad de la fabricación, sino que también soluciona muchos problemas de producción comunes. Este artículo explora las ventajas de la automatización integrada en tornos CNC, así como los diferentes tipos de automatización y una comparativa entre ellos.
Ventajas de la Automatización en Tornos CNC:
Eficiencia y productividad: la automatización reduce los tiempos muertos, normalmente dependientes de un factor humano, y optimiza el flujo de trabajo, garantizando una producción más eficiente y constante.
Precisión y consistencia: la automatización minimiza el error humano, lo que se traduce en piezas de mayor precisión y repetibilidad, garantizando que cada pieza cumpla con las especificaciones exactas
Reducción de costos operativos: a largo plazo, la automatización puede reducir los costos operativos al aumentar la productividad y minimizar los desperdicios y reducir la necesidad de mano de obre intensiva.
Mayor seguridad: Al reducir la necesidad de intervención manual, la automatización disminuye el riesgo de accidentes laborales, creando un entorno de trabajo más seguro.
Tipos de Automatización en Tornos CNC:
Sistema de gantry: consiste en un puente elevado con dos o más columnas que sostienen un riel horizontal sobre el torno. Generalmente cuentan con un brazo móvil equipado con mordazas que se desplaza a lo largo del riel horizontal y baja para recoger las piezas, colocarlas sobre el plato del torno y descargarlas. Aunque existen variaciones de diseño, como el número y forma de los brazos, y el sistema de agarre, la operación es esencialmente igual. Los sistemas de gantry permiten la manipulación precisa y a gran velocidad de piezas con geometría fija, ocupando poco espacio adicional al torno gracias a su diseño compacto y al desplazamiento y carga/descarga del material por encima del cuerpo de la máquina.
Alimentadores automáticos de barras (bar feeders): Son equipos que permiten la alimentación continua de material en barra, típicamente cilíndrica. Se colocan a un lado del torno y se carga con múltiples barras, las cuales son tomadas una por una por medio de un sistema de sujeción y se suministran al trono a través del chuck. Para cada ciclo de torneado, se alimenta la barra hasta un tope determinado por el torno, este la sujeta y comienza su ciclo de operación. Las piezas mecanizadas, una vez cortadas de la barra, suelen descargarse mediante un cachador o brazo extractor que las saca de la máquina a una rampa o bandeja. El alimentador desecha automáticamente el remanente de barra y toma la siguiente para continuar el proceso. Estos equipos reducen la necesidad de intervención manual y permiten que la máquina opere sin supervisión durante períodos largos de tiempo, los cuales varían según su capacidad de carga y la longitud de barra que admite.
Robots de carga/descarga: Su diseño generalmente es el de un brazo articulado con mordazas adaptables, para manejar las piezas de forma segura y eficiente. Automatizan el proceso de carga y descarga de piezas, lo que mejora significativamente los tiempos de ciclo y reduce el tiempo de inactividad. Toman las piezas en bruto de un pallet o conveyor, las colocan con alta precisión en el chuck y cuando la operación termina, toman la pieza torneada y la colocan en otro pallet o conveyor de descarga. Para garantizar la seguridad y evitar interferencias en el proceso suelen estar protegidos por guardas en un área adyacente a la máquina. Son especialmente útiles en la producción de alto volumen con geometrías diversas ya que pueden ser programados para manejar una variedad de piezas diferentes.
Tabla comparativa entre tipos de automatización
Característica | Sistemas de Gantry | Alimentadores automáticos de barra | Robots de carga/descarga |
Precisión | Alto | Alto | Alto |
Velocidad | Alto | Alto | Moderado |
Flexibilidad | Moderado | Bajo | Alto |
Costo | Moderado | Moderado | Depende de aplicación |
Requerimiento de espacio | Bajo | Alto | Moderado |
Mejor para | Alto volumen, geometrías fijas | Alto volumen, partes cilíndricas y poligonales | Volumen bajo a medio, alta variedad de geometrías |
¿Cómo seleccionar un torno CNC automatizado adecuado:
Cada tipo de sistema de automatización en tornos CNC presenta ventajas específicas, por lo que elegir el adecuado requiere de un análisis del entorno de trabajo y producción para determinar el que mejor se adapte a sus requerimientos. Aquí algunos criterios a considerar al seleccionar un sistema de automatización:
Volumen de producción: Para operaciones de alto volumen con piezas de geometría constante, los sistemas de gantry y los alimentadores de barra ofrecen una producción continua sin requerir intervención constante, lo que los hace ideales para la producción masiva. La elección entre uno u otro dependerá principalmente del método de alimentación (barra o tocho). Por otro lado, si la producción implica piezas con geometrías variadas, los robots son la opción más flexible, ya que permiten manejar diferentes tipos de piezas sin necesidad de reajustes frecuentes.
Dimensiones y complejidad de las piezas: La automatización integrada debe adaptarse a las dimensiones específicas de las piezas y su complejidad. En este sentido, los sistemas de alimentación de barra están limitados a la forma cilíndrica o poligonal de la misma. Por otro lado, los sistemas de gantry y los robots suelen tener pinzas diseñadas especialmente para sujetar el tipo de pieza en cuestión, aunque por lo general, en aplicaciones con piezas más grandes y pesadas es más común utilizar un robot debido a su disponibilidad de tamaños y el costo de integración.
Restricciones de espacio en planta: El tipo de automatización integrada debe ajustarse a las dimensiones y complejidad específicas de las piezas. En este sentido, los sistemas de alimentación de barra están limitados a piezas de forma cilíndrica o poligonal. En cambio, los sistemas de gantry y los robots suelen contar con mordazas diseñadas especialmente para sujetar diferentes tipos de piezas. Sin embargo, en aplicaciones que involucran piezas más grandes y pesadas, es más común optar por robots, ya que ofrecen una mayor variedad de tamaños y una integración más rentable.
Soporte técnico y capacitación: La complejidad de la automatización depende del sistema utilizado. En el caso de los robots, debido a su versatilidad para manejar piezas de diferentes geometrías, generalmente se requiere personal más capacitado en programación y mantenimiento para realizar ajustes. Por otro lado, los alimentadores de barra y los sistemas de gantry suelen necesitar menos ajustes en la programación, ya que las geometrías son más fijas. Sin embargo, siempre es clave evaluar la disponibilidad de soporte técnico del proveedor y la facilidad para capacitar al personal interno, a fin de asegurar una resolución rápida de problemas.
Caso de Éxito: Implementación de sistema de gantry
Para ilustrar los beneficios de la automatización integrada en tornos CNC, consideraremos el caso de una empresa de manufactura metalmecánica ubicada en el centro de México. Esta empresa decidió implementar tornos Takisawa con un sistema de automatización tipo gantry para impulsar la producción de una familia específica de piezas. Esta integración le permitió aumentar la producción de esa familia de piezas en un 30% sin modificar los tiempos de ciclo individuales de torneado y sin incrementar los costos por desgaste de herramientas y otros insumos.
Gracias a la eliminación de las prolongadas pausas relacionadas con la dependencia de operadores y a la reducción al mínimo de los errores de fabricación ocasionados por la manipulación manual, se garantizó un flujo continuo en la producción con una calidad uniforme en cada pieza producida, lo cual permitió optimizar el tiempo de entrega y mejorar significativamente la competitividad de la operación.
Consideraciones finales y Recomendaciones:
La automatización en la manufactura metalmecánica es más que una tendencia, es una estrategia esencial para competir en un mercado global.
Para invertir en un torno cnc con un sistema de automatización integrado se debe hacer una selección cuidadosa, basada en las necesidades específicas de producción, espacio disponible y el tipo de piezas a fabricar.
Una selección del torno adecuada junto con personal capacitado para operar y mantener la automatización es clave para maximizar su rendimiento a largo plazo, e impulsar el crecimiento y rentabilidad de la operación.
Si estás buscando optimizar tus procesos y mejorar la eficiencia en tu manufactura, estamos aquí para ayudarte. Te invitamos a conocer nuestras soluciones en tornos CNC con automatización integrada, diseñadas para llevar tu producción al siguiente nivel.
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