Tratamiento de superficies con KR QUANTEC y KUKA.CNC

Con la ayuda del software KUKA.CNC, la empresa SEMATEK GmbH abre nuevos caminos en el tratamiento de superficies.

Desde 2007, la empresa SEMATEK GmbH, afincada en Seeg (región de Baviera), desarrolla soluciones completas innovadoras en ingeniería mecánica para empresas modernas que necesitan procesos de producción para nuevos productos o que quieren desarrollar y optimizar procesos existentes. Desde su creación, esta empresa se ha centrado en obtener una reducción de costes y en aumentar la capacidad de producción.

Automatización en el acabado de superficies

El alisado o el acabado de hormas mecanizadas, como por ejemplo, útiles de embutido para piezas de carrocerías, moldes para piezas de materiales compuestos o moldes de inyección para piezas de plástico, a día de hoy, todavía se realiza mayormente a mano. Incluso en otras empresas altamente automatizadas, para el pulido de superficies de formas libres grandes se fijan hasta 20 días-hombre. La prioridad en el desarrollo de una nueva tecnología para el tratamiento de superficies radicaba en lograr que el proceso fuese lo más flexible, preciso, fiable y rentable posible.

El objetivo era conseguir convertir las superficies metálicas en superficies funcionales de alta calidad mediante un proceso automatizado. Esto se consigue con la aplicación "Machine Hammer Peening", un proceso de martilleado, mediante la cual se alisa la superficie de la pieza. Para mecanizar de forma automatizada superficies de piezas complejas con este proceso, SEMATEK apuesta por un robot KUKA y el software KUKA.CNC.

KUKA KR QUANTEC guiado por KUKA.CNC

En la brida del robot KUKA de la serie KR QUANTEC se encuentra para ello una herramienta neumática con una cabeza de martillo de oscilación lineal (FORGEfix de 3S-Engineering GmbH) para el mecanizado de la superficie. Después de la medición de la pieza por el robot, este guía la cabeza de martillo por la superficie, a lo largo de la denominada trayectoria de martilleado, con ayuda del software KUKA.CNC. De esta forma se hunden los picos de fresado en los surcos. El diámetro de la bola, la velocidad de avance, el ancho de la trayectoria, el ángulo de movimiento, así como el ángulo de ataque entre la carrera y la superficie se deben seleccionar o ajustar en función del proceso.

Para la medición de la cabeza de mecanizado, la empresa SEMATEK utiliza un sistema de medición 5D de la empresa LEONI GmbH. Además de la medición del TCP (Tool Center Point), con este proceso se asegura, sobre todo, que la medición de la orientación de la herramienta se realice con la mayor precisión posible. La orientación de la herramienta es un factor importante, especialmente en la aplicación de programas CNC de 5 ejes, para conseguir la mayor exactitud de proceso posible.

Programación completa del robot en código G

El robot KUKA KR 240 R2900 convence por su alcance y su flexibilidad. En piezas que requieren una estrategia de mecanizado de 5 ejes, el empleo del robot supone una clara ventaja en cuanto a costes. Para facilitar la preparación y la programación del robot, KUKA ha implementado un núcleo CNC completo en el sistema de control y ha desarrollado el software KUKA.CNC.

Con este software es posible programar el movimiento del robot completamente en código G (DIN 66025). De esta forma, los programas se pueden crear mediante la cadena CAD/CAM y se pueden usar directamente en el sistema de control de KUKA, sin necesidad de convertirlo en un programa de robot específico (conversión a lenguaje de programación de robot).

El robot de KUKA mecaniza las superficies utilizando una cabeza de martillo de oscilación lineal como herramienta.
Esto supone la ventaja añadida de poder usar sin problemas las funciones CNC, como p. ej., las correcciones de radio de la herramienta y las herramientas gemelas. SEMATEK completa la cadena de procesos con un módulo de simulación, el cual garantiza adicionalmente la accesibilidad y la libertad de colisiones del sistema completo. De esta forma el robot se puede usar como si fuera una máquina CNC completa y el proceso se beneficia del mayor rendimiento de trayectoria y, por tanto, del mecanizado uniforme a lo largo de toda la pieza.

Máxima calidad en tiempo mínimo

El martilleado no solo alisa las superficies mecanizadas. También compacta la superficie y optimiza la distribución de las tensiones internas. La superficie se convierte en homogénea y reproducible. El proceso de martilleado consigue una rugosidad de Ra < 0,1 µm, la cual sería imposible solo con el mecanizado. Gracias a la compactación en frio se puede conseguir, dependiendo del material, una dureza de superficie hasta un 30 % mayor. Así, se puede prescindir completamente de tratamientos posteriores adicionales de la superficie. El proceso de martilleado automatizado ahorra, sobre todo, las tareas de lijado y de pulido.

El tiempo invertido en el acabado y, por tanto, el proceso de producción completo, se acorta decisivamente, sobre todo también debido a los menores requisitos exigidos en los procesos de acabado. Con la ayuda del robot de KUKA también se pueden mecanizar superficies de formas libres más complejas. En muchos casos, el mecanizado se puede realizar en la pieza completa, por lo que se ahorran costosos cambios de posición. Gracias a la precisa planificación de la trayectoria, el robot puede desplazarse a altas velocidades y sin apenas solapamiento. Esto redunda en grandes resultados en poco tiempo.

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