Una mejor manera de crear una forma helicoidal de Australia

Nov 26, 2023

Este es un ejemplo de una forma helicoidal hecha en el sistema de formación CNC TruHelix™ de Advanced Spiral Technology. Imágenes proporcionadas

Cuando ve una forma helicoidal hecha de metal, como la que podría encontrar en un transportador de tornillo o en una barrena, no puede evitar pensar: "¿Cómo se hace eso?" Gil Swadling, gerente de ventas y marketing de Advanced Spiral Technology (AST), dijo que eso fue evidente incluso en el evento de tecnología de fabricación de metales más grande de América del Norte, FABTECH, en noviembre pasado, donde muchos fabricantes se detuvieron en el stand solo para ver el video del la máquina formadora de hélices de hélice seccional de la compañía en acción.

Coincidentemente, AST se formó hace casi 20 años cuando dos veteranos australianos de la fabricación de formas helicoidales tenían sus propias preguntas: "Tiene que haber una mejor manera de formar estas cosas, ¿verdad?" Esa pregunta llevó a años de desarrollo. El resultado es el sistema de formación CNC TruHelix™ que puede eliminar el "arte negro" del proceso de formación de vuelo helicoidal, dijo Swadling.

Greg Bloxham de Scott-Osmond Pty. Ltd., que ha estado involucrado en el diseño de transportadores de tornillo sin fin durante muchos años, y Scott Kelf de Scott Spiral Pty. Ltd., que tiene una larga historia en la fabricación de hélices de hélices de tornillo seccionales, son las personas detrás AST. Se juntaron hace casi 50 años para encontrar una forma mejor y más consistente de hacer estas formas desafiantes.

"Estaban mirando la forma en que los fabricantes habían estado haciendo estas cosas y preguntaron por qué se hizo de esta manera en particular", dijo Swadling. “Por supuesto, obtuvieron la respuesta clásica: 'Siempre lo hemos hecho así'. Bueno, esa no es realmente una buena razón".

Descubrieron que esa era la respuesta típica no solo en Australia, sino también en otros lugares. En las principales instalaciones de fabricación de metal de Europa y América del Norte, descubrieron que los fabricantes confiaban en operadores de prensa experimentados y en su libro negro de intentos exitosos de hacer formas helicoidales.

¿Cómo lo abordaron los fabricantes? Podrían mirar su libro negro para ver qué tamaño de hoja plana de metal sería bueno para entregar una forma helicoidal de cierto tamaño, encontrar esa hoja, colocarla en herramientas que descansaban en una prensa vertical, iniciar la secuencia de doblado y orar por Buenos resultados. Incluso las operaciones de fabricación más avanzadas, que pueden haber estado usando modelado 3D para crear estas formas, tuvieron que volver a trabajar las formas helicoidales que surgieron de las herramientas porque simplemente no tenían la forma que debían tener.

Algunas empresas podrían haber usado una prensa más horizontal, como una plegadora, para tratar de lograr la forma, pero eso tuvo resultados similares.

En ambas situaciones, el fabricante todavía estaba atascado con troqueles que estaban diseñados para un tamaño de vuelo. Si el fabricante deseaba un segmento que fuera, digamos, 3 pulgadas más corto de lo que el troquel estaba diseñado para entregar, tenía que confiar en la habilidad del operador que podría saber exactamente cómo colocar la hoja de metal en la herramienta para acercarse a las nuevas dimensiones. Obviamente, tal enfoque entregó resultados que estaban lejos de cumplir con las especificaciones originales deseadas.

Esas observaciones y el surgimiento de la informática moderna dieron a Bloxham la motivación para investigar una forma mejor y más consistente de crear estas formas. Después de muchos años de trabajo y prueba de ideas, desarrolló software, herramientas y una máquina herramienta que se usaba en su propia operación de fabricación. Luego se corrió la voz y alguien quería la respuesta mecánica para resolver el enigma de la formación de segmentos helicoidales.

Hace unos ocho años, AST recibió una llamada de un fabricante italiano de formas de vuelo helicoidales. Había oído hablar de lo que estaba haciendo la empresa y quería verlo por sí mismo. Incluso a nivel mundial, se corre la voz dentro de la comunidad de fabricación de metales y los secretos son difíciles de guardar.

Doblar una forma helicoidal de manera eficiente solía requerir un operador de prensa experto y su pequeño cuaderno de trabajos anteriores para guiar el proceso. Reconociendo que no era muy eficiente en absoluto, los fundadores de Advanced Spiral Technology dedicaron varios años a desarrollar una máquina formadora CNC para crear formas helicoidales. Parte de esa investigación y desarrollo fue un programa de software que abordó las muchas variables que afectan la configuración exitosa de la forma.

Al visitar AST y ver la máquina herramienta desarrollada internamente que formaba segmentos helicoidales, el invitado extranjero hizo una declaración simple: "Quiero una de esas".

"Era algo que habíamos desarrollado durante los 10 o 15 años anteriores. No estaba listo para que otras personas lo usaran", dijo Swadling. "Todavía tenemos que desarrollar mejor el software".

Durante los siguientes dos años, AST hizo eso. Ajustó la tecnología de control y la sincronizó con un conjunto de herramientas que podría venderse con la unidad. El invitado italiano, con el deseo de saltar a la era automatizada de formación de vuelo helicoidal, fue el primer cliente.

¿Como funciona? El operador de la máquina ingresa las especificaciones para la forma de vuelo helicoidal, como el tipo de material, el grosor, la longitud del segmento y el paso, y el control indica qué herramientas colocar en la máquina. Con las herramientas en su lugar, el material se alimenta lentamente de un lado al otro. La herramienta forma una sección de la curvatura y se libera, y la máquina tira de la siguiente sección sin formar hacia la ventana de formación de la herramienta. El proceso se repite hasta que el segmento está completamente formado, produciendo una forma de hélice completa.

"Entonces, en realidad lo estás formando en lugar de deformarlo como en una prensa", dijo Swadling.

Cuando un fabricante compra una de las máquinas AST, obtiene 41 juegos de herramientas. (Swadling dijo que los ingenieros de AST determinaron que un taller de fabricación podría crear "mil millones" de permutaciones diferentes de formas de vuelo helicoidales con el software de control de la máquina herramienta y las combinaciones de herramientas). Con ese conjunto de herramientas y una máquina de tamaño mediano, un taller podría formar formas helicoidales a partir de de acero dulce (hasta 1 pulg.); acero inoxidable (hasta ¾ pulg.); y metales endurecidos, como Hardox (hasta 5/8 pulg.). Swadling dijo que las herramientas deben adaptarse a la gran mayoría de tamaños de formas de vuelo fabricadas en talleres, por lo general entre 5 y 48 pulgadas de diámetro exterior.

Para los fabricantes que necesitan formas de vuelo helicoidales pequeñas, AST ha desarrollado un conjunto de herramientas que llama Micropack. Se adapta a las muchas máquinas medianas que hay actualmente en el mercado y puede abordar aquellos proyectos que varían entre 2 y 5 pulgadas de diámetro exterior.

Swadling dijo que uno de los principales beneficios de la tecnología AST es que los fabricantes que se especializan en la formación de vuelos helicoidales ahora no tienen que mantener un gran inventario de troqueles dependientes del paso. Tenga en cuenta que este tipo de inventario normalmente incluye numerosos conjuntos de herramientas de mano derecha e izquierda. El sistema de perfilado TruHelix elimina la necesidad de los dos tipos de herramientas. Swadling llamó a la herramienta "ambidiestro", ya que puede manejar la creación de formas de mano derecha e izquierda. Si un fabricante quiere la forma opuesta a la que acaba de crear, simplemente cambia la ubicación de las herramientas y continúa con el trabajo como lo hizo antes.

El tiempo para crear una forma de vuelo helicoidal en la máquina es de cinco a ocho minutos. Swadling dijo que después de una semana de entrenamiento, alguien que nunca haya hecho un segmento helicoidal puede hacer uno en su máquina en unos minutos.

AST tiene más de 70 máquinas en tiendas de todo el mundo, con alrededor de 20 en América del Norte. Después de participar en su primer FABTECH en Chicago el año pasado, Swadling dijo que ese número debería expandirse.

"Cuando observa la construcción, la agricultura, la preparación de alimentos, las aguas residuales ambientales, los productos químicos, la minería, los plásticos, la pulpa y el papel y otras industrias, muchas personas usan estas formas", dijo Swadling. "Es bastante sorprendente cuando te sientas y piensas en ello".

Una de las aplicaciones más comunes para formas helicoidales es para barrenas.