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Walter Maschinenbau utiliza CNC de FANUC en toda su gama de máquinas avanzadas

Tarea:
Equipar las Helitronic Diamond, sus máquinas híbridas avanzadas de rectificado y erosión de herramientas, con un CNC que esté a su altura y proporcione la veloz comunicación entre la interfaz de usuario, el control y el generador que se requiere para este tipo de tareas.

Solución:
Equipar todas las máquinas de la cartera de productos de Walter Maschinenbau con un CNC de alta gama de la serie 31i -A5 de FANUC. Esta serie 31i A5 ha demostrado ser la opción idónea gracias a las extraordinarias prestaciones de sus 5 ejes, su diseño abierto y su dispositivo rotativo de erosión integrado en el lado del control. Además, FANUC aceptó modificar el control para usar los algoritmos de electroerosión existentes de Walter.

Resultado:
Los usuarios no solo disponen de un CNC perfectamente adecuado a la tarea, sino también se benefician de tener un único control y un único proveedor. La fiabilidad impresionante de FANUC ha permitido eliminar prácticamente el tiempo de inactividad.


Rectificado y erosión de herramientas en una sola máquina

Walter Maschinenbau también utiliza los CNC de la serie 31i -A5 de FANUC para controlar las máquinas Helitronic Diamond y Helitronic Power Diamond.

Cuando los responsables del especialista en rectificadoras de herramientas Walter Maschinenbau decidieron en 2006 equipar su serie Helitronic con CNCs y accionamientos de FANUC, tenían clara una cosa: debía instalarse el mismo modelo de control en todas las máquinas. Optaron por la serie 31i -A5 de CNC de FANUC, que ofrece las mejores condiciones para el mecanizado de 5 ejes, así como un diseño abierto que permite integrar también la erosión rotativa en el lado del control.

El año pasado, Walter Maschinenbau, radicado en Tübingen, realizó la transformación gradual de todas las máquinas Helitronic para incluir el CNC de gama alta de la serie 31i -A5 de FANUC: desde la Helitronic Basic, una máquina básica para afilar herramientas, hasta su modelo más avanzado Helitronic Vision, equipado con accionamientos directos en todos los ejes, pasando por las máquinas estándar Helitronic Power y Mini-Power. La máquina de reciente desarrollo Helitronic Micro, adecuada para mecanizar microherramientas de diámetros sumamente reducidos con requisitos de precisión extremos, se diseñó desde el principio con el CNC 31i -A5 de FANUC. También está completamente equipada con motores lineales y de par. Por último, se realizó el cambio al control de FANUC en las máquinas híbridas Helitronic Power Diamond y Helitronic Diamond, que se están utilizando satisfactoriamente no solo para producir y afilar herramientas de HSS, carburos y CBN, sino también para la erosión rotativa de CBN y PCD.

Comunicación veloz entre el control y el generador

"En principio, la Helitronic Diamond es una rectificadora Helitronic Power o Helitronic Vision con un generador adicional para electroerosión y los periféricos necesarios, como un sistema de refrigeración", explica Martin Hämmerle, responsable de producto de las máquinas Helitronic. Señala que, para la erosión rotativa de la Helitronic Diamond, no se utiliza ningún otro control de erosión específico de Walter. Esta función está integrada en el CNC de FANUC. "De este modo, al realizar tareas de rectificado o erosión, los usuarios se benefician de tener un único control y, por consiguiente, un único proveedor".

FANUC aceptó modificar el control, a fin de permitir la comunicación con el generador y el uso de los algoritmos de electroerosión existentes. Heinz Häckh, responsable de ingeniería de control: "Según nuestra experiencia con la erosión rotativa, elaboramos una serie de especificaciones concretas y expresamos varios deseos, que FANUC implementó como opción en el CNC 31i -A5".

El factor más importante para los especialistas en rectificado y erosión es la velocidad de comunicación entre la interfaz de usuario, el control y el generador. Esto se debe a que es preciso transmitir los datos de mecanizado desde la interfaz de usuario al generador mientras se efectúa el propio mecanizado. De este modo, la máquina no solo puede seguir la geometría a través del programa del CNC, sino también llevar a cabo de manera continua todas las correcciones necesarias durante el proceso. Y, a la inversa, las mediciones y los parámetros del mecanizado por EDM también se pueden mostrar en el panel de control.

Heinz Häckh confirma el magnífico soporte prestado por FANUC durante todo el proceso de conversión: "Para elaborar las especificaciones de requisitos del proceso de erosión, seguimos un flujo de trabajo triangular. En primer lugar, participó la filial alemana de Neuhausen, donde tenemos un punto de contacto experto para todos los asuntos técnicos. Después, la empresa matriz de Japón aportó sus incalculables conocimientos sobre el tema".

Las herramientas de PCD cobran importancia

Para el responsable de producto, Martin Hämmerle, las máquinas híbridas Helitronic Diamond tienen un potencial considerable porque, como él mismo observa, el mercado de las herramientas de PCD aumenta a razón de un 8 o 10 % anual. Y la previsión es que continúe así. Según Hämmerle, el motivo principal es la tendencia a utilizar materiales que permitan reducir el peso en las industrias aeronáutica y de la automoción, entre otras. Esto da lugar a que se prefieran metales ligeros, como el aluminio y el titanio, o los plásticos y compuestos, que son idóneos para el mecanizado mediante herramientas de PCD. Estas últimas permiten altas velocidades y logran un acabado de las superficies que suele hacer innecesario cualquier tratamiento extra.

Sin embargo, por su dureza y características geométricas, como los radios internos, las herramientas de PCD resultan especialmente difíciles de rectificar, así que deben utilizarse procedimientos de erosión. Esto lleva a Martin Hämmerle a considerar las máquinas híbridas como una oportunidad para que los rectificadores de herramientas "accedan al sector de las herramientas de PCD sin asumir riesgos. Un proveedor de servicios de este tipo puede utilizar la Helitronic Diamond con toda flexibilidad, ya sea para afilar o producir herramientas de carburos o HSS. En cambio, para las herramientas de PCD o CBN, se puede utilizar la unidad de erosión disponible".

Colaboración satisfactoria

Para Walter Maschinenbau, la conversión a la tecnología de control y accionamiento de FANUC ha resultado ser una iniciativa perfecta. FANUC, líder del mercado mundial en tecnología CNC con más de tres millones de CNCs instalados, es el socio ideal para esta compañía internacional, debido a su presencia global con un servicio de reparación y suministro de piezas de repuesto en todo el mundo.

FANUC también goza de reconocimiento por la calidad superior de sus productos, que se traduce en alta disponibilidad y bajos costes de mantenimiento. "Nuestra experiencia nos permite confirmarlo. La fiabilidad de la tecnología de control y accionamiento de FANUC es tal", explica Martin Hämmerle, "que nuestras máquinas no han sufrido prácticamente ningún tiempo de inactividad relacionado con los controles. Por este motivo, nuestros clientes están muy satisfechos con FANUC y muchos han elegido nuestras máquinas Helitronic precisamente por la fiabilidad y el soporte en todo el mundo".

Además del servicio de FANUC, el control CNC 31i -A5 presenta características impresionantes. En todas las rectificadoras de herramientas de Walter, se utiliza como panel de control la aplicación FANUC Panel i para PC. También las aplicaciones de software Window Mode y Helitronic Tool Studio desarrolladas por Walter se ejecutan en tecnología de PC disponible de forma adicional. Se trata, en esencia, de un sistema CAD propiedad de Walter que permite representar las piezas en 3D y facilita la programación de manera significativa. "Para nosotros, es importante contar con la rápida interfaz de comunicaciones entre los potentes controles de PC y CNC", señala el experto en controles Heinz Häckh. "Esto nos permite utilizar el modo DNC en todos nuestros programas, porque los contornos se calculan en el software de Walter. Además, utilizamos sistemáticamente la función de doble comprobación de seguridad de FANUC, Dual Check Safety, en todas nuestras máquinas. Con ello nos ahorramos componentes mecánicos, cables y espacio en los armarios; es decir, reducimos los costes. También utilizamos el potente software de optimización FANUC Servo Guide, en especial con fines de diagnóstico y reparación, así como para la puesta en marcha".

Funcionamiento y programación sencillos

Aunque el usuario de las máquinas Helitronic puede trabajar con la interfaz de Walter sin contar con conocimientos especializados de FANUC, el fabricante de las máquinas hace todo lo posible para facilitar su programación y adaptación básicas. Walter utiliza las macros existentes y la programación DIN tradicional, además de C Executer. Habilita funciones especiales que, por ejemplo, gestionan las comunicaciones entre el generador, la interfaz de usuario y el programa de CNC durante la erosión. Los desarrolladores, radicados en Tübingen, también utilizan los PMC (PLC integrados) multicanal para acceder al nivel de los sensores y accionadores y controlar los dispositivos de carga, entre otros.

Las máquinas Helitronic ofrecen numerosas opciones de automatización. De este modo, hay varias opciones de carga disponibles en las máquinas Helitronic Mini Power, Helitronic Power y Helitronic Vision destinadas a garantizar el suministro automático de piezas, que son las "herramientas" en las operaciones de rectificado de herramientas. Desde el cargador Eco básico hasta el cargador de palés múltiples capaz de almacenar más de 500 herramientas, pasando por el cargador de discos. Todas estas opciones se integran directamente en la máquina y se pueden seleccionar en función de los requisitos del cliente. Además, están las máquinas con cambiador de discos de lijado, con capacidad para hasta doce juegos de muelas abrasivas, que garantizan una enorme flexibilidad para el mecanizado. La configuración estándar de la Helitronic Micro está disponible con un robot FANUC LRMate200i B, que las Helitronic Power y Helitronic Vision incluyen como característica opcional. Puesto que los robots y CNC proceden de la misma empresa, la comunicación entre ellos se realiza mediante la conexión estándar de fácil instalación, el bus FANUC I/O Link.

Alta precisión mediante nanointerpolación

Los rápidos ciclos de control que se proporcionan para controlar los servos y cabezales, combinados con la alta resolución del codificador de pulsos (un millón de pulsos por revolución) y con la nanointerpolación, proporcionan la máxima precisión y un acabado perfecto de la superficie mecanizada. Esto último, por ejemplo, se basa en la función de Nano Smoothing, que convierte automáticamente los movimientos lineales en curvas NURBS dentro del control. Nano Smoothing examina el perfil del contorno generado mediante los programas de CAD en pequeños pasos lineales y lo suaviza para crear curvas a base de nanopasos. Durante el proceso, se logra un movimiento rápido y suave, lo que mejora de forma significativa el acabado de la superficie de la pieza.

El software de FANUC garantiza que los comandos de posición de los amplificadores y motores se procesen en nanopasos. Por este motivo, las máquinas Helitronic utilizan los amplificadores y motores de la serie Alpha i, combinados con el software Servo HRV Control. Ofrecen control rápido y tiempos de ciclo de servicio cortos. Walter también otorga gran importancia a la eficiencia energética. Martin Hämmerle lo confirma: "Los motores presentan una alta eficacia y ofrecen la opción de recuperación energética. También apreciamos el diseño compacto de los componentes, que ocupan poco espacio en el armario de control".

Éxito con accionamientos lineales

Además de los motores de la serie Alpha i, Walter también implementa accionamientos directos en algunas máquinas. Heinz Häckh señala las ventajas: "Ahora, tenemos más de diez años de experiencia con motores lineales y de par. Así pues, podemos garantizar con toda confianza a nuestros clientes una alta calidad a largo plazo de las máquinas equipadas con ellos. El desgaste es mínimo y funcionan mejor que con otros tipos de accionamientos. Al eliminar los husillos a bolas, se logra mayor resolución por medio de codificadores lineales con escalas de vidrio de alta precisión. Además, los motores lineales se pueden implementar de inmediato con movimientos oscilantes, algo que en un husillo a bolas provocaría un desgaste excesivo, entre otros problemas".

Tecnología de rectificado de herramientas de un solo proveedor.

La empresa Walter Maschinenbau GmbH de Tübingen fabrica rectificadoras desde la década de 1950. Walter consiguió realizar un avance revolucionario en 1994 con la introducción de la Helitronic Power. Desde septiembre de 2004, el líder del mercado mundial Walter Maschinenbau pertenece a la división de herramientas de mecanizado (Körber-Schleifring) de Körber AG. Walter/Ewag es una compañía líder mundial en tecnología y servicios de mecanizado de herramientas orientados al mercado. En la sede de la firma, situada en Tübingen, trabajan 150 empleados en los departamentos de organización, administración, desarrollo, ventas, prototipos, ingeniería de aplicaciones y servicios del grupo Walter. La única planta de producción se encuentra en la ciudad checa de Kurim, cerca de Brno. En total, la empresa cuenta con más de 500 empleados en todo el mundo. Su gama de productos incluye sobre todo máquinas CNC para rectificado y erosión de herramientas de metal, madera y PCD, así como para piezas de producción rotacionalmente simétricas. Walter Maschinenbau ofrece también su propia línea de máquinas de medición de CNC óptico de alta precisión, que permiten medir y registrar las herramientas rotacionalmente simétricas.

Productos FANUC utilizados