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Producción interconectada para casos complejos de mecanizado -
Mecanizar con inteligencia materiales duros quebradizos
Proyecto de la Escuela Técnica Superior Nordostniedersachsen en Lüneburg
Jefe del proyecto: Prof. Dr. rer. nat. Georgiadis y Prof. Dr.-Ing. Berger
Los contornos de la videoimagen transmitida por Internet fueron fresados en esta placa de mármol (Imagen: Escuela Técnica Superior de Nordostniedersachsen) |
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Las cerámicas de ingeniería y otros
materiales duros pero quebradizos se pueden mecanizar con rapidez y
racionalidad aplicando sistemas de control y tecnologías
interconectados de mecanizado a alta velocidad. Los grandes progresos
logrados en los últimos años permiten enlazar controles
CNC con clientes, fabricantes de maquinaria y proveedores mediante
redes de comunicación de fácil manejo. Eso permite
alcanzar notables incrementos de productividad y reducir los tiempos
muertos por averías. Un concepto integrado en relación
a las máquinas se presentó por vez primera en la Feria
de Hannover del año 2000. |
A esta aplicación se puede acceder a través de la  Página inicial del departamento de automatización de la Escuela Técnica Superior de Nordostniedersachsen.
Telemonitoreo, teleservicio y telecontrol
En cooperación con las empresas Siemens, SNR e IBAG, la Escuela
Técnica Superior de Nordostniedersachsen exhibió en la
citada feria un concepto integrado de máquinas ideado para
mecanizar materias duras pero quebradizas, combinando funcionalidades
como el telemonitoreo, el teleservicio y el telecontrol en una sola
plataforma de control. Ese concepto permite coordinar acciones con el
cliente, adaptar el mecanizado al material y optimizar parámetros
tecnológicos de fabricación con rapidez y prácticamente
online. De esta manera aumenta la transparencia del entorno de
fabricación, sobre todo en trabajos con series individuales y
pequeñas, mejorando con ello la orientación a los
requerimientos del cliente. Al mismo tiempo se garantiza la conexión
permanente con los controles CNC y PLC en el entorno de máquina
para poder responder oportunamente con avisos de requerimiento,
intervenciones directas o correcciones automatizadas.
Cabezal portafresa de alta velocidad
El concepto de máquina desarrollado consiste en una célula
de fresado de 3 ejes para mecanizar materiales duros quebradizos; dicha
célula satisface los requisitos imprescindibles en cuanto a
velocidad de traslación (hasta 20m/min), precisión de
mecanizado (hasta 0,01 mm) y resistencia al desgaste de todos los
componentes móviles expuestos a polvos cerámicos
ultrafinos. La pieza maestra del sistema es un cabezal de fresado a
alta velocidad con una potencia de 7,5 kW y una gama de velocidad de
20.000 a 42.000 rpm. El cabezal está preparado para funcionar
en condiciones duras gracias al sistema ampliado de enfriamiento y aire
obturador en su rodamiento delantero.
Visualización de procesos por Internet con SIMATIC WinCC
La totalidad de los accionamientos, sensores y unidades de monitoreo
están comunicados con un control CNC Sinumerik 840 D. Para
implementar las necesarias funciones telemáticas, el citado
control está acoplado a su vez al Windows Control Center, al
sistema de visualización de procesos basado en PC de Siemens y
al Simatic WinCC/Web Navigator (servidor). El Simatic WinCC/Web Navigator
brinda la posibilidad de visualizar y manejar un sistema a través
de Internet o de una intranet o una LAN interna de la empresa. Se
optó deliberadamente por Internet como vía convencional
de comunicación hacia el exterior para demostrar la universalidad
y la operatividad mundial de la solución presentada. Los
mecanismos de comunicación aplicados por Simatic WinCC/Web se
basan en la transmisión controlada por eventos, con un elevado
rendimiento, ofreciendo por lo tanto unas prestaciones extraordinarias
a través de la Red.
Presentación en la Feria de Hannover 2000
En el marco de la demostración práctica del concepto de
máquina, se dio una interconexión ininterrumpida entre el
proceso de mecanizado en la planta industrial y los clientes que
estaban en el stand de la citada feria. La viabilidad del enfoque
desarrollado se puso a prueba mecanizando relieves tridimensionales de
mármol en el formato comercial CD. En el caso de relieves
complejos fue posible generar formatos de archivo CAD con hasta 16.000
nodos de interpolación mediante el sistema VIDEOMAT (Siemens)
de tratamiento de imágenes (visión artificial) y
transmitirlos al control CNC. Antes, durante y después de las
fases de mecanizado se transmitieron a la correspondiente
estación una serie de informaciones, entre ellas bloques CN,
estadísticas de fallos o valores medidos por sensores. La citada
estación fue capaz entonces de introducir las necesarias
modificaciones y hasta de suspender el proceso. Simultáneamente,
las dos estaciones mantenían comunicación audiovisual a
través de dos cámaras web teledirigidas (SIMATIC WinCC
Guardian). Simatic WinCC Guardian se encargaba de integrar las
imágenes captadas por la cámara en una imagen de WinCC y
de identificar alteraciones de la misma -movimientos, cambios de color-
que sirviesen para generar un mensaje en una base de datos. El
desarrollo y la fabricación del producto transcurrieron de forma
simultánea y estrechamente interconectada, pese a tener lugar
en dos puntos alejados entre sí. La fisionomía de los
visitantes sirvió de modelo para el producto que se perpetuó
en mármol en cuestión de minutos en un lugar situado a
150 km de distancia.
Mecanizado del relieve en mármol
Para el mecanizado propiamente dicho se optó por trabajar con
cabezales portafresas de metal duro. En relación con la carga
térmica, el acabado superficial y el desgaste de la herramienta,
resultó muy acertada la estrategia del mecanizado en seco a
velocidades altas y valores de avance de 6 m/min. Con el fin de mejorar
el acabado superficial, se optó por separar la operación
de desbastado de la operacón de acabado cambiando las herramientas.
La duración del mecanizado del relieve de mármol que
aparece en la imagen vino a ser de 6 minutos. Están en
preparación otras aplicaciones consistentes en mecanizar
materias quebradizas difíciles de virutar como las piezas
termorresistentes usadas en la automoción y en la industria
aeronáutica.
Desarrollo de productos de cara al futuro
El sistema descrito sirvió para demostrar en la Feria de
Hannover 2000 un método nuevo y futurista para el desarrollo de
productos. El diseño del producto y la fabricación del
prototipo fueron dos acciones simultáneas. Varios centros de
know-how confluyeron en una misma plataforma, eliminando así
los efectos debidos a la distancia. Quedó demostrada al mismo
tiempo la posibilidad de conducir desde un control central los
subprocesos que se desarrollan en lugares distintos y alejados entre
sí. La solución presentada permitirá prescindir
en muchos casos de costosos viajes y economizar los gastos inherentes.
Al mismo tiempo se incrementará la productividad de máquinas
y sistemas. |
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