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Los recogevirutas llegaron al mercado hace treinta años

La evacuación de virutas es un tema recurrente en el mecanizado de metales. El tratamiento incorrecto de las virutas puede ocasionar numerosos problemas, llegando incluso a poner en riesgo la calidad de la superficie mecanizada o provocar daños en el filo de corte. Por lo general,  tradicionalmente el foco de las mejoras ha sido los rompevirutas y los refrigerantes. Sin embargo, hace unos treinta años, Mitsubishi Materials abordó este problema desde una perspectiva totalmente diferente: la aplicación de un sistema de succión durante el corte, como si de una aspiradora se tratase. En el año 1986, esta idea se incorporó en las fresas Qing, una herramienta especial diseñada para mejorar la evacuación de virutas durante el fresado frontal de bloques de cilindros para el sector de la automoción. Las virutas no solo tienen el potencial de dañar la superficie interior del bloque de cilindros, sino que también deben eliminarse, una circunstancia que condiciona tanto la calidad como la eficiencia del proceso. Fue así como, para dar una respuesta a estas dificultades, se propuso la idea de evacuar las virutas durante el corte. Esta es la historia de los recogevirutas de Mitsubishi Materials. 

Desarrollo de las fresas Qing

La primera fresa Qing (de tipo QSV) se introdujo en 1986 y estaba equipada con un sistema recolector de polvo que levantaba las virutas con una placa guía para, a continuación, aspirarlas a través de una cubierta con un recolector. A pesar de que la capacidad de recogida de virutas era muy estable, requería el uso de mangueras y de un recolector nada económicos. Para eliminar este inconveniente, a principios de la década de los noventa se desarrolló una segunda fresa Qing equipada con un sistema de aire doble. El bombeo de aire hacia el interior de la cubierta creaba un pequeño ciclón que soplaba las virutas para, a continuación, recogerlas con un amplificador de aire. Este sistema resultó muy eficaz para el proceso de fundición y aluminio, por lo que muchos de nuestros clientes lo adoptaron. El tercer tipo de fresas Qing se desarrolló a finales de los noventa con la recuperación del concepto básico de que las virutas no se recogen, sino que se descargan lejos de la pieza de trabajo. Esto se consiguió mediante una fuerza centrífuga que dirigía las virutas automáticamente hacia un transportador para, de este modo, evitar tener que utilizar un recolector de polvo o un sistema de aire. Además, la estructura de diseño de esta fresa era muy simple, lo que permitía mantener el precio de la herramienta relativamente bajo y utilizar los cambiadores automáticos de herramientas de los centros de mecanizado.

Tras la introducción en el mercado de estos innovadores desarrollos, otros muchos fabricantes comenzaron a diseñar y a comercializar una gran variedad de recogevirutas. El problema: su asistencia y su mantenimiento son caros. Por otro lado, el avance de la fabricación celular como medio para prevenir las virutas ha provocado una disminución progresiva de la demanda de recogevirutas, por lo que muchos fabricantes de herramientas han decidido suspender su fabricación. Sin embargo, Mitsubishi Materials ha optado por seguir fabricándolos para satisfacer la demanda existente. 

Creación de la fresa Qing NEO más avanzada

Un vistazo a la historia del desarrollo

Horiike: Yo participé en el desarrollo de las fresas Qing de 2.a y 3.a. Si bien nuestros clientes ya nos habían solicitado el desarrollo de una fresa Qing para el mecanizado de moldes metálicos, no disponíamos del sistema CAD tridimensional ni tampoco de la tecnología necesaria para analizar los fenómenos de los fluidos, tal que la succión de virutas. Además, nuestra tecnología de fabricación todavía no estaba lo suficientemente avanzada como para asumir el desarrollo de un producto de esas características. Sin embargo, el progreso reciente en una gran variedad de tecnologías nos ha permitido diseñar mecanismos que ni habríamos podido imaginar en el pasado. Esperamos que esta nueva fresa Qing tenga tanta popularidad entre los clientes como sus antecesoras. 

Sato:  El éxito de la fabricación de la Qing NEO reside en que logramos imaginar el resultado final en la fase inicial del diseño. Durante el proceso, he adquirido numerosos conocimientos sobre los recogevirutas y la tecnología relacionada, entre otros, recolectores de virutas, mangueras y cojinetes. Unos conocimientos que nada tienen que ver con el desarrollo habitual de una herramienta y que me han ayudado a ampliar mis horizontes como ingeniero. Personalmente, me gustaría destacar la reducción de costes para aumentar la satisfacción de los clientes y ampliar la compatibilidad de las fresas para ampliar sus ámbitos de uso.

Charla especial: Toyota Auto Body Co., Ltd.

El trabajo en equipo perfecto para el desarrollo de la Qing NEO

Toyota Auto Body Co., Ltd., empresa con la que nos embarcamos en el desarrollo conjunto de la fresa Qing NEO, se fundó en 1945 como fabricante de carrocerías para camiones del Grupo Toyota. En la actualidad, su negocio se ha expandido hasta incluir también vehículos comerciales, furgonetas y utilitarios deportivos. Gracias a un sistema de producción y desarrollo nacional uniforme, sus productos han logrado responder con eficacia a las necesidades del mercado. Además, la empresa se ha embarcado en el diseño y el desarrollo de una gama más amplia de productos, entre los que se incluyen vehículos y equipos de asistencia que permiten el transporte de personas mayores o discapacitadas, así como vehículos microeléctricos, programados para convertirse en la próxima generación de la movilidad personal. En este reportaje, pedimos a Mitsumasa Okuda, Akihiro Idota y Satonori Matsumoto, de Toyota Auto Body, que nos cuenten el trasfondo del desarrollo de la fresa Qing NEO con Mitsubishi Materials.

Automatización del procesamiento de moldes metálicos

– ¿Cómo surgió la idea del desarrollo conjunto de la Qing NEO

Okuda: Nuestra Sección de Moldes Metálicos fabrica moldes de prensado para paneles de carrocería que, en el caso de los vehículos comerciales, las furgonetas y los utilitarios deportivos, son muy grandes y generan una gran cantidad de virutas durante el mecanizado. De hecho, nos habíamos visto obligados a interrumpir los mecanizados para solucionar el problema de las virutas, lo que conllevaba la pérdida de un tiempo de producción valioso. Además, puesto que la automatización del proceso era esencial para reducir costes y aumentar la productividad, la evacuación de virutas suponía un grave problema. Conocíamos la existencia de una herramienta diseñada para recoger virutas durante el mecanizado y pensamos que su uso quizás podía ser un buen enfoque para alcanzar una automatización más eficaz.

–  ¿Cuándo comenzaron a trabajar en la automatización de la fabricación de los moldes de prensado?

Okuda: La decisión de cambiar el método básico de fabricación de los moldes metálicos se tomó en el año 2012. En este contexto, un aspecto fundamental sobre el que debatimos fue la reducción de los residuos durante cada proceso de fabricación. Fue entonces cuando empezamos a valorar las ventajas de desarrollar un recogevirutas específico.

Sato: uestra primera reunión fue en junio de 2015.

Idota: En primer lugar, esbozamos unos planos para plasmar nuestro concepto y visitamos la planta Tsukuba de Mitsubishi Materials. Al principio, no estábamos seguros de si Mitsubishi Materials aceptara un encargo tan complicado, pero el personal de la planta mostró su entusiasmo por participar en el proyecto.

Okuda: A pesar de que Mitsubishi Materials había fabricado la fresa Qing, nosotros buscábamos una fresa diseñada específicamente para el mecanizado de moldes, lo que obligaba a Mitsubishi Materials a partir desde cero. Sin embargo, su emoción por colaborar con nosotros en este proyecto fue evidente desde el principio, algo que nos alegró muchísimo.

Sato: Gracias por sus amables palabras. Cuando escuché su petición por primera vez, estaba un poco preocupado por si seríamos o no capaces de satisfacer sus necesidades. Lo que ellos necesitaban nos obligaba a desafiar a la gravedad para evacuar las virutas, así que teníamos mucho sobre lo que reflexionar. Mi experiencia en el desarrollo de brocas me ayudó a idear una nueva estructura y, a medida que esa idea fue tomando forma en mi cabeza, sentí que era muy probable que consiguiésemos nuestro objetivo.

Matsumoto: A pesar de que cada vez que hablábamos con ellos les pedíamos cosas más difíciles, siempre encontraban rápidamente una solución que cubría nuestras necesidades. Las mejoras del prototipo tras cada inspección también se realizaron muy rápido, lo que me hizo confiar plenamente en su trabajo.

Idota: Formulamos nuestra solicitud en junio y, a mediados de septiembre, Mitsubishi Materials ya había completado un prototipo que incluía el cuerpo principal y la carcasa, no simplemente una maqueta.

Sato: En el mes de septiembre, cuando realizamos la inspección interna, confirmamos que no existía ningún tipo de anomalía de mecanizado, ni tampoco marcas de vibración. Además, la tasa de evacuación de virutas superaba el 90 %, por lo que cumplía nuestro objetivo. Nos invadió una sensación de éxito absoluto. 

Colaboración para un mecanizado mágico

Okuda: Cuando vi los ensayos de mecanizado, no podía creérmelo. Luchar con las virutas durante el mecanizado era algo natural para mí, así que fue increíble ver que se eliminaban automáticamente.

Sato: Nos sentimos muy felices de ver a todo el mundo impresionado, precisamente, de no ver virutas durante el mecanizado. Esto nos motivó todavía más para esforzarnos por conseguir una satisfacción de nuestro cliente todavía mayor. Fue muy gratificante poder impresionar al cliente ofreciéndole un rendimiento que sobrepasaba todas sus expectativas.

Idota: El Sr. Sato nos ayudó mucho y respondió con rápidamente para cumplir con nuestras expectativas. Siempre encontró soluciones para todas las cuestiones que le planteamos en las reuniones y las incluyó en el siguiente prototipo.

Sato: Todo el mundo se mostraba dispuesto a resolver los problemas que nos íbamos encontrando. Esta era la primera vez que abordaba los problemas y las posibles soluciones con un cliente en un desarrollo conjunto, y debo decir que todo el mundo se tomó su tiempo. De hecho, los problemas se abordaron hasta que todos estuvimos convencidos de que habíamos llegado a la mejor solución. Ha sido un verdadero placer trabajar con el personal de Toyota Auto Body.

Idota: Cada año, en el mes de noviembre, presentamos los avances técnicos en los que hemos estado trabajando. Una de mis presentaciones fue sobre la fresa Qing NEO, en la que utilicé un prototipo que había pedido a Mitsubishi Materials con muy poca antelación. Durante la demostración de la evacuación de virutas, todos los asistentes se quedaron impresionados con su eficiencia.

– ¿El proyecto se desarrolló sin complicaciones?

Idota: La forma de la pieza de trabajo y el tipo de mecanizado a veces ocasionaban problemas, como la interferencia entre la carcasa y el husillo, o una tasa de evacuación de virutas reducida. Sin embargo, trabajamos con la mayor diligencia para identificar la causa y buscar una solución para cada problema que surgía. 

Sato: Durante el mecanizado en ángulo de 75°, la cantidad de virutas sin evacuar es todavía alta, así que ya tenemos un nuevo problema al que enfrentarnos desde ahora. 

Okuda: Cuando modificamos todo el diseño para eliminar la interferencia entre la carcasa y el husillo, la tasa de evacuación de virutas seguía situándose en torno a un 96-97 %, y por encima del 90 % en pendientes. Aunque nosotros estábamos satisfechos con los resultados, el Sr. Sato insistía en mejorarlos todavía más. Creo que un objetivo importante factible sería el uso de la fresa Qing NEO con un cambiador automático de herramientas. En cuanto a la reducción de los costes de fabricación, seguimos tratando de identificar nuevas formas para lograrlo. 

Idota: La buena sintonía creada durante este desarrollo conjunto nos permitió comunicar de manera libre y honesta nuestras opiniones, una predisposición que nos condujo al éxito. De hecho, seguimos trabajando conjuntamente con la esperanza de involucrar a fabricantes de equipos periféricos y procesadores en nuestros futuros proyectos. 

– Antes de terminar, me gustaría preguntarles qué aspecto del trabajo de corte de metales es el que más les interesa.

Sato: A simple vista, el corte de metales podría parecer un juego de niños, pero lo cierto es que es muy complicado. Cada cliente tiene unos objetivos específicos —que van desde la evacuación de virutas hasta la ampliación de la vida útil de las herramientas, pasando por la obtención de un buen acabado de las superficies— para los que también existen distintos tipos de abordajes. A medida que cumplimos cada objetivo, siento la satisfacción de ver que cada vez estamos un poquito más cerca de la perfección. 

Matsumoto: Para mí, lo más interesante es poder cuantificar el valor de aquello que hemos planificado y llevado a término. Por ejemplo, la limpieza de las virutas ha pasado de ser de una hora a unos cuantos minutos, lo que significa que el tiempo total de mecanizado se ha reducido a la mitad. Nuestros logros saltan a la vista, así que me complace mucho cuando todo el mundo involucrado también se siente satisfecho.

Okuda: Si bien el valor ha cambiado de productos a servicios,continuará el deseo de crear equipos capaces de aumentar la calidad y reducir los costes. Me siento orgulloso de que el mecanizado de moldes metálicos sirva para crear valor en los productos.

Idota: Todavía existen muchos ámbitos sin desarrollar, y el de las fresas Qing NEO era uno de ellos. Además, la aparición constante de nuevos materiales difíciles de cortar con la tecnología existente implica que siempre existirá un gran potencial para crear tecnologías innovadoras para el corte de materiales. 

Okuda: Toyota Auto Body a menudo adapta las herramientas existentes a sus necesidades y, sin embargo, rara vez desarrolla herramientas desde cero con otra empresa como en este caso. Me gustaría encontrar a más aliados empresariales con la disposición y la capacidad para trabajar que tiene Mitsubishi Materials con los clientes. Estoy convencido de que, a pesar del desafío que representa, finalmente será posible reducir el tiempo de mecanizado actual a la mitad. Me gustaría conseguir algún día el método de mecanizado ideal para los moldes de prensado.