¿Qué tipos de equipos de mecanizado automatizados se utilizan en la industria manufacturera?

A medida que ha avanzado la tecnología de fabricación, los mayores niveles de automatización de los procesos han permitido obtener aumentos sustanciales de la productividad. Se han desarrollado varias categorías de equipos de mecanizado automatizados para satisfacer los distintos requisitos de ritmo de producción y flexibilidad.

1. Tornos automáticos o semiautomáticos de un solo husillo y de varios husillos. Estas máquinas aprovechan las capacidades inherentes de los equipos autónomos, ya sean automáticos o semiautomáticos, para realizar diferentes operaciones en numerosos tipos de piezas. El tipo y el tamaño de la máquina deben seleccionarse en función de los procesos requeridos, las operaciones y el estado de la pieza en bruto. El método de control también debe tener en cuenta el número de variantes del producto, el tamaño del lote y la frecuencia de los cambios de producción. En ocasiones, una máquina semiautomática puede equiparse con sistemas de carga y descarga automáticos, un almacén de herramientas y un cambiador automático de herramientas para lograr una producción totalmente automática.
2. Máquinas-herramienta automáticas para fines específicos. Una máquina de uso específico está diseñada para una operación concreta en una pieza de trabajo concreta, normalmente a partir de un análisis detallado del proceso. Su sistema de transmisión es relativamente sencillo, y el dispositivo de sujeción está estrechamente integrado en la estructura de la máquina. La rigidez suele ser superior a la de una máquina de uso general. Dado que los diseñadores se enfrentan a menos limitaciones, los requisitos de automatización pueden tenerse en cuenta de forma integral. La desventaja es que los componentes de nuevo diseño pueden requerir ajustes exhaustivos. El elevado coste resulta difícil de justificar para la producción de piezas únicas o en lotes pequeños, por lo que estas máquinas resultan más rentables cuando el diseño del producto es estable y el volumen de producción es elevado.
3. Máquinas-herramienta modulares. Entre aproximadamente el 70% y el 90% de sus componentes están estandarizados, lo que reduce el tiempo de diseño y fabricación y permite una reconfiguración parcial o completa. Una máquina modular está diseñada para una pieza concreta y puede utilizar un plan de proceso optimizado. Permite la concentración de operaciones, el mecanizado simultáneo de múltiples caras y con múltiples herramientas, así como el mecanizado multihusillo de varios orificios en una sola configuración. Estas capacidades mejoran la productividad, la precisión posicional y la calidad del producto, al tiempo que reducen la manipulación entre operaciones. Los componentes estándar simplifican el mantenimiento y reducen los costes. Entre las aplicaciones típicas se incluyen el taladrado, el avellanado, el mandrinado, el escariado, el refrentado, el roscado interno y externo, y el fresado frontal en carcasas, envolventes y piezas irregulares. Las máquinas con cabezales de potencia en torreta o cabezales de husillo intercambiables también pueden adaptarse a la producción de volumen medio.
4. Máquinas-herramienta NC y CNC. Una máquina de control numérico (CN) utiliza señales digitales para controlar sus movimientos y sigue automáticamente un programa, una velocidad y una trayectoria específicos. Las máquinas modernas suelen utilizar el control numérico por ordenador (CNC). El programa fuente, que incluye las operaciones de la máquina, los parámetros del proceso y los controles dimensionales, puede introducirse directamente en un ordenador programable que controla la máquina. Cuando cambia el producto, el operario normalmente solo tiene que cargar la nueva pieza, cambiar las herramientas y sustituir el programa CNC. Las máquinas CNC son adecuadas para trabajos puntuales, lotes pequeños y medianos y piezas complejas, y también pueden utilizarse en la producción en serie. Mejoran la productividad, reducen la mano de obra, responden rápidamente a los cambios de diseño, mantienen una precisión constante y pueden formar parte de un sistema de fabricación flexible o de una línea automatizada flexible.
   
5. Centros de mecanizado. Un centro de mecanizado (MC) es una máquina CNC de operaciones múltiples equipada con un almacén de herramientas y un cambiador automático de herramientas. Tras una única configuración, puede fresar, mandrinar, taladrar y escariar dos o más superficies de forma automática. La concentración de operaciones reduce las configuraciones repetidas, los ajustes de la máquina, el transporte de piezas, el tiempo de espera y los errores relacionados con la configuración. Entre las categorías se incluyen los centros de fresado y mandrinado, los centros de torneado, los centros de rectificado, los centros de punzonado y los centros multihusillo con cabezales de husillo intercambiables automáticamente. Los centros de mecanizado son adecuados para piezas complejas y exigentes que, de otro modo, requerirían varias máquinas convencionales, herramientas, accesorios, configuraciones y ajustes. También permiten la producción de modelos mixtos de piezas más sencillas montadas en grupos sobre palés. Su flexibilidad los convierte en equipos fundamentales en los sistemas de fabricación flexibles.
6. Células de fabricación flexibles. Una célula de fabricación flexible (FMC) suele combinar entre una y tres máquinas CNC con equipos de manipulación de materiales. Incluye un almacén de herramientas, una estación de almacenamiento de piezas y un controlador de célula. Las máquinas pueden cargar y descargar piezas automáticamente, cambiar herramientas, inspeccionar la precisión del mecanizado y supervisar el desgaste de las herramientas. Una FMC puede realizar una secuencia limitada de operaciones de forma continua y resulta muy adecuada para lotes pequeños y medianos.
7. Líneas de mecanizado automatizadas. Una línea automatizada conecta un conjunto de máquinas-herramienta automáticas y dispositivos auxiliares en el orden del proceso mediante un sistema de transferencia de piezas y un sistema de control. Las piezas se desplazan automáticamente por cada estación a un ritmo de producción definido y completan la totalidad o parte del proceso requerido. Las líneas pueden utilizar máquinas-herramienta de uso general, de uso específico o modulares. Ofrecen una calidad estable, una alta productividad y una menor intensidad de mano de obra, pero la pieza suele permanecer fija o cambiar muy poco, por lo que son adecuadas principalmente para la producción en serie.