Componentes inteligentes para potenciar la productividad de las máquinas herramienta
Las máquinas herramienta han pasado a contar, con el paso del tiempo, con sistemas de sensores y accionadores que ofrecen un control dinámico del corte mucho más preciso. Sin embargo, los mecanismos de control se instalan a menudo a demasiada distancia de donde se produce el corte para evitar vibraciones generadas por la propia máquina. Científicos financiados con fondos europeos desarrollaron tecnologías inteligentes cuya ubicación puede estar muy cercana al punto de mecanizado para así lograr un control dinámico más adecuado. La intensa labor de investigación realizada en el proyecto DYNXPERTS (Plug and produce components for optimum dynamic performance manufacturing systems) dio lugar a seis nuevos componentes plug-and-produce para aplicaciones exigentes con máquinas herramienta, además de a la solicitud de cuatro patentes y a un producto comercial. La principal dificultad estribó en la mejora del control dinámico tanto del cabezal del eje que soporta la herramienta de corte en las operaciones de fresado como de la pieza de trabajo en el torno. Se desarrollaron y probaron dos cabezales de eje activos distintos, uno que aprovechaba señales inerciales y otro con rodamientos magnéticos. Uno de los nuevos cabezales de eje, que utiliza señales inerciales, incrementó en un 150 % la rigidez dinámica y cuadruplicó la tasa de eliminación de material. El otro cabezal de eje aumentó en más de un 40 % el ratio de amortiguación y multiplicó por ocho la tasa de eliminación de material. Los dispositivos de fijación inteligentes destinados a ampliar las capacidades de atenuación se compusieron de tres dispositivos de atenuación distintos —basados en fluidos y elastómeros magnetorreológicos y corrientes turbulentas— y dos de fijación activa. La capacidad de estos dispositivos para adaptarse a las dinámicas de distintas piezas de trabajo grandes y flexibles se mejoró en más de un 600 %. El equipo también produjo dos calibradores dinámicos distintos con capacidad demostrada para mejorar el rendimiento del mecanizado gracias a la medición automática del comportamiento dinámico de la máquina herramienta. Estos dispositivos generan cuadros de estabilidad y suministran automáticamente los parámetros de proceso óptimos para garantizar un mecanizado idóneo y condiciones de corte sin marcas de vibración. La tasa de eliminación de material se multiplicó por más de tres, mientras que la aspereza de la superficie se redujo en más de la mitad. A todo ello hay que sumar la instalación de un generador en el interior de un eje para aprovechar la vibración del mismo y alimentar un sistema de comunicación inalámbrica capaz de vigilar las condiciones del entorno circundante a hasta diez metros. Los desarrollos del proyecto ayudan a espolear la innovación en el sector de las máquinas herramienta, allanando el camino para su adopción a gran escala e imprimiendo un impulso muy beneficioso a la economía de la UE.
Palabras clave
Máquina herramienta, productividad, fabricación, manufactura, plug-and-produce, conectar y producir, control dinámico, DYNXPERTS
