La gestión de herramientas es necesaria en el trabajo de los metales para que la información sobre las herramientas disponibles se pueda organizar e integrar de manera uniforme. La información se almacena en una base de datos y se registra y aplica mediante la gestión de herramientas. La gestión de datos de herramientas consta de campos de datos específicos, gráficos y parámetros que son esenciales en la producción, a diferencia de la gestión de equipos de producción en general.
A diferencia de las herramientas manuales , una herramienta en máquinas controladas numéricamente (digitalmente) se compone de varias partes, como la herramienta de corte (que puede ser de una pieza o comprender un cuerpo más insertos indexables ), un collar y un portaherramientas con un cono de la máquina . Es necesario unir las piezas con precisión en un ensamblaje para lograr una producción sin errores.
El procesamiento de una pieza con una operación de mecanizado CNC (controlado numéricamente por computadora) requiere varios conjuntos de herramientas que se documentan en una lista. Cada componente, cada conjunto y cada lista tiene un identificador bajo el cual se encuentran las especificaciones. La gestión de herramientas se divide en documentación ( datos maestros ) y logística ( datos de transacción ). La documentación incluye la información necesaria para un proceso de producción comprensible y sin problemas. Se pueden gestionar repuestos, experiencias en producción y los datos correspondientes. Varias funciones están disponibles para administrar, procesar, imprimir y combinar con otras aplicaciones.
La logística se ocupa de la planificación de la demanda, los suministros y la ubicación de las herramientas. Esto incluye, por un lado, la ubicación en el almacén y la compra de piezas individuales con el correspondiente informe de consumo. También permite la planificación y coordinación de los movimientos de los ensamblajes dentro de la planta.
En las décadas de 2000 y 2010, la gestión de herramientas se ha movido cada vez más hacia un formato universal, estándar de la industria y legible por máquina para codificar información de herramientas, lo que hace posible un mejor software, una mayor automatización y una mejor simulación. ISO 13399 (Representación e intercambio de datos de herramientas de corte) "es un estándar internacional diseñado para dar a la industria un lenguaje común para describir los productos de herramientas de corte en un formato digital". [1]
Datos maestros
Los datos maestros describen las características geométricas, la composición y el uso de las herramientas. La información se divide en especificaciones e instrucciones de uso. Los datos maestros describen la herramienta en sus aspectos cualitativos, pero no proporcionan cantidades ni ubicaciones.
Componentes
Los componentes son elementos individuales que se pueden combinar en un ensamblaje. Los componentes se compran como una unidad y se almacenan en una sala de herramientas. Los componentes de corte (por ejemplo: insertos ) se desgastan durante el uso y, por lo tanto, deben comprarse y reemplazarse periódicamente. Los componentes no cortantes (ej .: pinzas ) son prácticamente ilimitados. A menudo se adquieren junto con una nueva máquina. (El equipo de sujeción se maneja como componentes que no cortan).
- Los datos del encabezado están estructurados de manera uniforme y contienen información como el nombre, el código de producto del proveedor y un número de artículo único. A cada componente se le asigna un tipo de herramienta específico, que define el número y la descripción de los campos de datos requeridos. Cada componente también está vinculado a una categoría de herramienta que pertenece a una estructura de árbol específica del usuario , que sirve para encontrar las herramientas según sus criterios técnicos sin indicar el número.
- Los datos descriptivos (valor geométrico) varían según el tipo de herramienta. Los campos de datos se especifican en la lista de características de la clase. El significado de los campos de datos geométricos se ilustra en diagramas e imágenes. DIN 4000 recomienda diagramas e imágenes para su explicación. Los gráficos variables para diferentes funciones se almacenan en la base de datos o con los componentes a través de enlaces de datos.
Generalmente, se utilizan cuatro tipos de ilustraciones gráficas :
- Dibujos 2D, por ejemplo, en formato DXF según el estándar ISG / BMG para información geométrica,
- Datos PDF del fabricante de la herramienta como hoja de datos con vista ampliada ,
- Datos 3D (ej .: STEP o STL ) para su uso en sistemas CAM,
- Fotos (ej .: JPG ) como información gráfica
- Los datos de corte ( velocidad y avance ) se almacenan para los componentes de corte para una eficiencia de astillado óptima. Los diferentes datos para diferentes materiales y métodos de procesamiento, número de revoluciones, alimentación progresiva, enfriamiento y método de producción.
Conjuntos de herramientas
El conjunto de herramientas se construye utilizando varios componentes. El componente en el extremo trasero debe conectar la máquina herramienta , y el componente de corte se encuentra en el otro extremo (ej .: taladro o inserto ). Los distintos componentes se utilizan de forma intermedia (p. Ej., Extensión, pinzas) para alcanzar la geometría deseada. La documentación de ensamblaje describe cómo se ensamblan los componentes, para garantizar que la geometría aplicada en el sistema CAM coincida con la de las herramientas reales en la máquina CNC.
- Los datos del encabezado contienen información como la identificación, un número específico y la clase de herramienta asignada.
- Los campos geométricos se calculan directamente a través de los datos de los componentes aplicados. Además de los datos de montaje, se almacenan herramientas ajustables (p. Ej., Herramientas de perforación fina con diámetro ajustable).
- Las instrucciones de montaje contienen la lista de materiales , así como los datos para el montaje de piezas que son importantes para el montaje específico (ej .: tolerancia de ajuste + 0,03 / -0,01 mm).
- Los valores nominales para el preajuste sirven por defecto en el proceso de medición con una máquina de preajuste de herramientas. La posición exacta de la herramienta y el método de medición se pueden especificar, además de los valores nominales de la geometría, de modo que, por ejemplo, se tenga que medir la esquina izquierda o derecha para una herramienta de ranurado.
- Los datos de corte se utilizan normalmente como recomendación para el montaje y se ajustan a la situación específica del montaje. Las especificaciones se mejoran con la ayuda de la experiencia práctica y están disponibles automáticamente para la programación NC en el sistema CAM.
Listas de herramientas / operación de fabricación
La lista de herramientas incluye todos los conjuntos de herramientas necesarios para una operación de mecanizado . Se imprime como una lista de selección y se utiliza para la puesta en marcha y para proporcionar asesoramiento para la configuración del montaje. A menudo, las instrucciones y la información no están directamente relacionadas con las herramientas (p. Ej. Sujeción, dispositivos de sujeción, el nombre del programa NC, etc.) para garantizar que todos los documentos de una operación se puedan ver juntos.
- Los datos del encabezado incluyen información como el nombre, la identificación única y la asignación a las máquinas correctas. Se puede utilizar la combinación de "número de pieza + operación", "número de dibujo + operación".
- La lista de ensamblaje contiene todos los ensamblajes necesarios para la operación, junto con el bolsillo designado en la máquina (número T, torreta). Esa lista incluye aquellos requisitos para el montaje, válidos solo para esta operación específica (como la longitud mínima de corte). Los conjuntos se enumeran en el orden en que se utilizan en el programa NC.
- La edición impresa (lista de selección) se utiliza para la selección de componentes y el montaje de las herramientas completas en la salida de la herramienta. Incluye los componentes necesarios y su ubicación de almacenamiento y los detalles geométricos importantes y las tolerancias de la herramienta completa.
Mesas auxiliares
Además de los datos de la herramienta principal, las tablas de datos auxiliares simplifican la adquisición de datos, utilizando valores seleccionados de una tabla. En comparación con la entrada manual, esto asegura una recopilación de datos más cómoda y consistente.
- En ambos lados de un componente, las condiciones de coincidencia indican la condición geométrica que debe cumplir otro componente para conectarse. Si un componente tiene en el lado derecho condiciones coincidentes, como un componente siguiente en el lado izquierdo, los dos se pueden ensamblar. El uso de condiciones de coincidencia hace que la búsqueda de componentes coincidentes sea más fácil y segura. Al ingresar el componente en la base de datos, para ambos lados se seleccionan las condiciones de coincidencia correctas de una tabla.
- Se requiere una lista de los materiales de trabajo para la asignación de condiciones de corte. En la lista se incluyen diferentes calidades y términos adicionales para los materiales, y se amplían con las designaciones individuales que utiliza la empresa respectiva.
- La clasificación de herramientas se utiliza para organizar las herramientas en términos técnicos. Todas las herramientas asignadas a la misma clase de herramienta son adecuadas para la misma tarea, pero tienen diferentes tamaños. Las clases de herramientas están organizadas en un árbol, que es adaptado y ampliado por el usuario.
- Los tipos de herramientas con las imágenes correspondientes describen los valores geométricos requeridos y dónde se miden. Cada tipo de herramienta se asigna a una lista de clases de características que definen los campos de datos de los componentes.
- Las ubicaciones se utilizan para especificar la ubicación de los conjuntos y componentes en logística. Son un reflejo del entorno de fabricación e incluyen todos los stands donde las herramientas y los equipos podrían permanecer. Se dividen en ubicaciones de almacenamiento, ubicaciones intermedias, unidades de preparación y producción (máquinas). Varias ubicaciones están agrupadas en departamentos. Las ubicaciones en sí se pueden dividir en lugares individuales. El nivel de detalle y la profundidad de la estructura se definen solo en la medida en que los aspectos logísticos son realmente necesarios.
- Los centros de costos se utilizan en logística para evaluar el uso de herramientas en diferentes departamentos (por ejemplo, torneado). Con la retirada de un componente del almacenamiento, se especifica una indicación en su centro de coste. Los centros de costes de la gestión de herramientas deben ajustarse con los del sistema PPS.
Datos de transacción (logística)
La logística se ocupa del inventario, las áreas de almacenamiento y las compras. Dentro de la logística, los componentes y los conjuntos están separados. Los componentes diferencian entre el flujo de material interno y la compra de bienes a proveedores externos ( control de stock ).
Control de stock de componentes
La logística de los componentes incluye principalmente la gestión de inventarios , planificación de requisitos, seguimiento de niveles mínimos de stock. Al alcanzar el nivel mínimo, la gestión de herramientas desencadena un proceso de adquisición. La logística de la gestión de herramientas utiliza una interfaz de usuario adaptada al lugar de trabajo e interfaces para los sistemas de almacenamiento y otras instalaciones dentro del taller. El requisito de un inventario de componentes coordinado es una organización de herramientas central en la que todos los componentes de una unidad de producción se almacenan en una ubicación y cada extracción se registra de manera confiable.
Logística interna de componentes
La logística interna está principalmente interesada en dónde se encuentra actualmente un componente deseado y en qué centro de costos se consume. Este método solo consume piezas de desgaste (corte), los otros componentes (soportes, dispositivos de sujeción) se mueven entre el cuarto de herramientas, los lugares de almacenamiento y la máquina herramienta. La reserva de componentes en los centros de costos y ubicaciones individuales se produce simultáneamente cuando se retiran / restauran en el cuarto de herramientas . La preparación de herramientas y recursos se desencadena mediante una orden de fabricación. Se refiere a una lista de herramientas en los datos maestros, que enumera los componentes necesarios. Antes de su uso en la máquina herramienta , los componentes se ensamblan, de acuerdo con las especificaciones y las instrucciones de trabajo en la lista de herramientas. Al programar órdenes de producción, se verificará el inventario de cada componente.
Logística propia de montajes
Los ensamblajes se construyen a partir de componentes y, después de su uso, generalmente se desmontan en componentes y se restauran nuevamente. A partir de un ensamblaje, se pueden ensamblar varias copias simultáneamente, si los componentes están disponibles en cantidad suficiente. La logística de los montajes se refiere al estado y ubicación de estas copias.
Cada copia de un ensamblado normalmente puede estar en uno de tres estados:
- Aún no ensamblado (los componentes están disponibles como piezas individuales)
- Montado en almacenamiento intermedio (por ejemplo, en un estante)
- Montado en la máquina CNC
Al programar una orden de producción, se conocen las herramientas relevantes para el trabajo, según la lista de herramientas. También se conocen los conjuntos necesarios para el proceso de mecanizado que ya se encuentran en la máquina herramienta. Los ensamblajes necesarios, pero aún no disponibles, se calculan e imprimen en una lista de carga neta. Deben ensamblarse o retirarse del almacenamiento intermedio. Con una logística coordinada de los conjuntos, es posible reducir el tiempo necesario para la provisión y sustitución de conjuntos en la máquina.
Integración de datos de herramientas
La gestión de herramientas garantiza un procesamiento de pedidos eficiente y sin fallos. Los conocimientos existentes se ponen a disposición de forma generalizada y se notan las pautas establecidas en los datos maestros. La integración de datos de herramientas permite que otras aplicaciones utilicen los datos de herramientas que se mantienen con la gestión de herramientas. Las aplicaciones recurren a la base de datos de administración de herramientas o los datos serán reemplazados por las interfaces. Especialmente en la fabricación de CNC, donde varias personas están involucradas en el proceso de producción, la integración evita fallas, retrasos y registros de datos duplicados.
PDM (documentación)
En los sistemas de gestión de datos de productos (PDM) se guarda el plan de trabajo de cada producto, que incluye modelos CAD, la descripción de los pasos de trabajo y una lista de los equipos necesarios. La descripción detallada del equipo tiene lugar en la gestión de herramientas porque el sistema PDM no ofrece funciones y los campos de datos las describen en detalle. Por lo general, ofrece enlaces a datos externos. Las órdenes de producción se generan con el sistema ERP que se vincula al plan de trabajo en el sistema PDM. Los recursos necesarios, como programas NC, herramientas e instrucciones, se solicitan en producción desde la gestión de herramientas. La integración garantiza la disponibilidad de la información en la gestión de herramientas. El objetivo básico de la integración es una numeración sistemática de documentos y recursos.
ERP (compras)
El sistema ERP planifica la materia prima, los artículos consumibles y otros recursos. Se conecta estrechamente con PDM y asume las tareas de gestión de materiales y logística. En relación con las herramientas, esto se refiere a los componentes consumibles. Si el inventario de componentes se realiza con gestión de herramientas, las órdenes de compra se transmitirán como solicitudes de compra al sistema ERP que emite la orden real. Esto requiere que los productos estén registrados en ambos sistemas con el mismo número. Además, todos los movimientos de stock internos de los componentes de la herramienta para el cálculo de costes se pueden entregar al sistema ERP con la integración.
LEVA
Los sistemas CAM generan los comandos de código G (programa NC) para la máquina CNC . La geometría, la descripción y las condiciones de corte se seleccionan y reciben directamente de la gestión de herramientas. Esto asegura que todas las herramientas utilizadas estén documentadas y sean coherentes con la realidad del taller. Desde el sistema CAM, todas las herramientas utilizadas en un programa NC se guardan automáticamente como listas de herramientas en la gestión de herramientas. Esto asegura el uso correcto de las herramientas durante la preparación del proceso de trabajo.
Sistemas de almacenamiento
Además de los armarios de herramientas convencionales, a menudo se utilizan sistemas de almacenamiento que proporcionan al operador el estante que contiene el producto deseado. La relación entre el número de artículo y la ubicación de almacenamiento se guarda en la gestión de herramientas. Al reservar una extracción de herramientas en el área de logística de gestión de herramientas, el sistema de almacenamiento se opera automáticamente. Alternativamente, la asignación de ubicaciones de almacenamiento se puede configurar en el sistema de almacenamiento. Luego, la eliminación se realiza en el sistema de almacenamiento y el cambio de inventario se transmite a la administración de herramientas.
Preajuste
Desde el procesamiento hasta el posicionamiento de las herramientas, la máquina CNC necesita sus medidas exactas. Por lo tanto, la longitud y el diámetro de las herramientas completas deben ingresarse al conectarlas a la máquina. Estos ajustes de las herramientas se pueden medir con un preajuste externo. Los prácticos preajustes asumen los valores nominales, las tolerancias y la designación de la gestión de herramientas y pasan los valores medidos directamente a la máquina CNC. La integración de la gestión de herramientas con los preconfiguradores se realiza en el formato de intercambio de los respectivos fabricantes de equipos e incluye gráficos e información sobre el método de medición.
Catálogos de herramientas
Para reducir el costo de la adquisición de datos inicial de los componentes en la gestión de herramientas, los fabricantes de herramientas proporcionan los datos y gráficos en una forma acondicionada apropiadamente. Para los datos técnicos, se utilizan actualmente los formatos de intercambio DIN 4000 e ISO 13399. Cuando sea necesario, los gráficos 2D se proporcionan de acuerdo con el estándar ISG / BMG DXF. Para los gráficos 3D, no se define ningún estándar. Normalmente, se ofrecen los formatos STL y STEP y la posición del eje se elige de acuerdo con la aplicación en la máquina.
Motivación para la gestión de herramientas
Mayor ROI
La motivación fundamental para la gestión de herramientas, como con todas las tecnologías de fabricación, es un mayor retorno de la inversión a través de una mayor eficiencia . Esto se consigue de la siguiente manera:
Utilización de nuevas tecnologías
Las crecientes demandas en diseño y calidad, combinadas con presiones de tiempo y costos, obligan a las empresas a invertir regularmente en equipos y procedimientos más eficientes. Las máquinas CNC modernas (es decir, las máquinas fresadoras-torneadoras) son altamente productivas, sin embargo, exigen una preparación y aplicación rigurosas. Por lo tanto, un requisito previo para su uso exitoso es la adaptación simultánea de la organización junto con la gestión de la información operativa necesaria. Posteriormente, el conocimiento se puede incluir en los procedimientos operativos y estar disponible para cada tarea necesaria. Esto evita la información defectuosa o incompleta que puede interrumpir la producción.
Suministrar la información correcta
El equipo recién adquirido se suministra con información de uso específica (es decir, datos de corte con herramientas). Esta información se encuentra en la documentación específica del proveedor (es decir, el diámetro máximo permitido de una herramienta de mandrinado fino). Antes de que se pueda utilizar la nueva adquisición, los datos deben integrarse en el formato de tarea específico de la empresa. (es decir, los valores de configuración exactos para una herramienta de mandrinado fino requerida). Además, esta información debe estar disponible para todas las áreas de trabajo participantes. (es decir, el diámetro exacto ajustado debe darse a conocer a los departamentos de programación NC y tienda de herramientas). La información procesada de la empresa se pone a disposición como instrucciones de datos de piezas (es decir, valores de corte adecuados para un uso de herramientas en particular con un material específico) y debe gestionarse e integrarse en los flujos de trabajo para evitar la pérdida de capacidad de producción o acortar la vida útil de la herramienta.
Haga que la información esté más disponible
Los datos de herramientas y producción se gestionan dentro de una base de datos de la empresa y en un formato específico. Para ello, se proporciona acceso a una aplicación de software en todos los departamentos y se utiliza sin registrar datos duplicados. Dichos datos pueden ser utilizados por otras aplicaciones de software (es decir, sistemas CAM, preconfiguradores de herramientas, logística de taller). Se integran interfaces adecuadas para asegurar flujos de trabajo fluidos y sin problemas. La gestión de datos centralizada reduce los errores y las paradas de producción.
Valor
La importancia del intercambio de información entre áreas operativas varía según el tipo de empresa. Generalmente se puede decir que la información faltante o poco clara es fuente de errores que cuestan capacidad y generan retrasos y flujos de trabajo ineficientes. Las interfaces manuales y la información transmitida de boca en boca son posibles fuentes de error y obstáculos. Especialmente importantes son las especificaciones vinculantes que están involucradas en situaciones de trabajo complejas para reducir la posibilidad de daños en la máquina, así como los riesgos relacionados con entregas defectuosas.
Referencias
- ^ Albert, Mark (1 de enero de 2016), "Clasificación de herramienta estándar para una mejor comunicación de datos" , Modern Machine Shop .
- Hans B. Kief, Helmuth A. Roschiwal: NC / CNC Handbuch 2007/2008. Hanser, München 2007, ISBN 978-3-446-40943-9 . Leseprobe
- Dr. Steffen Lang: Gestión de herramientas: Intelligente Konzepte zur Kostenreduzierung rund um die Werkzeugverwaltung. VDI-Z 147