Frank J. Hettes, Vicepresidente, Investigación y Desarrollo
fhettes@weilercorp.com Weiler Corporation

Resumen ejecutivo: Un fabricante europeo de compresores de aire con tornillo rotatorio deseaba reemplazar la eliminación de rebabas manual con un método automatizado. Los materiales a los que se les eliminarían las rebabas eran de hierro fundido de alto grado y de aleaciones de acero. La operación de eliminación de rebabas manual era muy sucia y algunas partes resultaban dañadas. Los requisitos singulares fueron:

  No se debía dañar la pintura las piezas de fundición prepintadas
  El radio de los bordes creado por el proceso de eliminación de rebabas tenía que ser controlado

El fabricante también deseaba mejorar el acabado de la superficie de los taladros de rotor durante el proceso de eliminación de rebabas. El fabricante decidió utilizar cepillos con filamentos de nylon abrasivos en varias configuraciones para reemplazar la eliminar la operación manual.

A la fecha, se ha usado cepillos para reemplazar la operación manual de eliminación de rebaba en un compresor de aire de tamaño único. El tamaño de la pieza de fundición elegido fue el más pequeño, el de mayor volumen. El uso de cepillos ha reducido el tiempo de eliminación de rebabas en un 75% aproximadamente.

Introducción: Un fabricante europeo de compresores de aire de tornillo rotatorio desarrolló un alto nivel de automatización en su industria. La última operación que se automatizó fue la eliminación de rebabas en piezas fresadas (Vea la figura 1). El fabricante deseaba desechar la operación de eliminación de rebabas manual debido a que:

  La operación producía mucha suciedad
  La operación causaba resultados inconsistentes
  Las piezas se dañaban por error del operador
  La operación requería tiempo excesivo

Figura 1: Banco de eliminación de rebabas: observe la variedad
de herramientas requeridas y la cantidad de suciedad creada

El fabricante decidió automatizar la operación de eliminación de rebabas usando cepillos con filamentos de nylon abrasivos operados en las herramientas mecánicas donde se fresaron las piezas. Los requisitos especiales fueron:

  No se podía dañar la pintura las piezas de fundición prepintadas
  El radio de los bordes creado por el proceso de eliminación de rebabas tenía que ser controlado
  El acabado de la superficie en los taladros de rotor debería mejorarse

Propósito

Pieza: Se fabrican diez tamaños diferentes de compresores de aire. Los alojamientos de rotor se fabrican con hierro fundido de alto grado y son pintados antes de fresarlos. Los rotores se fabrican de aleaciones de acero. La figura 2 muestra las unidades del compresor parcialmente ensambladas con el alojamiento y rotores principales. Aproximadamente 10,000 unidades por año se elaboran en todos los tamaños combinados. El compresor más pequeño es el de mayor volumen, se fabrican aproximadamente más de 4,000 unidades por año. Debido al alto volumen, se decidió automatizar primero el alojamiento más pequeño.

Producto seleccionado: Cuatro juegos de partes de alojamiento que constan de 3 piezas de fundición se montan en un sujetador de tacón. La figura 3 muestra el sujetador con 4 juegos de alojamientos de compresor. Cada alojamiento consta de la sección central principal con 2 placas extremas. El tiempo para fresar los 4 conjuntos es de 2 horas y 10 minutos aproximadamente. Al usar 3 configuraciones diferentes de herramientas de cepillos con filamentos de nylon abrasivos, a los 4 juegos de partes se les eliminan las rebabas 5 minutos aproximadamente después de completar el ciclo de fresado. La operación de los cepillos es parte del programa. Los cepillos son simplemente tratados como otra clase de herramienta de corte.



Figura 2: Unidades del compresor completas



Figura 3: Montura de la fresadora

La figura 4 muestra un cepillo circular. Esta forma de cepillo se utiliza para eliminar rebabas de las superficies planas del extremo del alojamiento y del alojamiento central. Se utilizan dos tamaños de cepillos circulares. No se ha intentado aún compensar automáticamente por el desgaste.

Figura 4: Cepillo circular montado en el intercambiador de herramientas

A los diámetros internos de los taladros de rotor se les da un acabado y se les eliminan las rebabas con cepillos circulares con filamentos de nylon abrasivos (Vea la figura 5.) Los cepillos están programados para interpolar el diámetro interno del taladro, similar a una operación de taladro. Los costados de los cepillos se utilizan para desgastar el fondo de los taladros también.

Figura 5: Cepillos circulares montados en el eje de la herramienta

Existen varias áreas en donde la montura inhibe el uso de cepillos circulares. En esas áreas, se utilizan cepillos de acabado con filamentos de nylon abrasivos (Vea la figura 6.)

Figura 6: cepillo de acabado de 44mm

Resultados:

De los alojamientos del rotor se ha eliminado las rebabas satisfactoriamente en la máquina de CNC en la que se fresa. La figura 7 muestra un alojamiento que ha sido fresado y al que no se le ha eliminado las rebabas. Las rebabas se pueden ver en el borde de los taladros de rotor y en el borde del alojamiento exterior. La figura 8 muestra la misma parte después del acabado y de la eliminación de rebabas con el cepillo. Se forma un radio uniforme libre de rebabas en todas las esquinas que tienen rebabas creadas durante el proceso de fresado. El acabado de superficie de los taladros de rotor se ha reducido de 64 Ra a 32 Ra aproximadamente y las rebabas se han eliminado de la línea formada por la unión de los taladros. A las partes inferiores de los taladros también se les elimina las rebabas completamente. La figura 9 muestra otra superficie típica a la cual se le elimina las rebabas en el proceso. Esta superficie muestra un número significativo de agujeros pequeños. A todos estos agujeros se les eliminan las rebabas junta al extremo exterior de la parte fundida. Toda la eliminación de rebabas se lleva a cabo sin dañar la pintura que ha sido aplicada antes del fresado. El compresor ensamblado no muestra evidencia de ningún trabajo que se haya realizado cerca de las superficies pintadas. Los problemas de suciedad, partes dañadas y resultados inconsistentes ocasionados por la eliminación de rebaba manual se han eliminado. El tiempo de eliminación de rebabas se ha reducido de 5 a 7 minutos para cada conjunto de partes de alojamiento a 5 minutos para 4 juegos de partes de alojamiento. Además, se ha eliminado la necesidad de un operador calificado que manualmente eliminaba la rebaba.

Figura 7: Alojamiento fresado: con rebabas



Figura 8: Alojamiento acabado y sin rebabas

Figura 9: Extremo opuesto del alojamiento fresado y sin rebabas

Trabajo futuro:

Ahora, se trabaja en el acabado y eliminación de rebabas de los rotores. 
Los otros 9 tamaños de unidades de compresor se automatizarán.