Un taller de máquinas o taller de ingeniería es una habitación, edificio o empresa donde se realiza el mecanizado , una forma de fabricación sustractiva. En un taller de máquinas, los maquinistas utilizan máquinas herramienta y herramientas de corte para fabricar piezas, generalmente de metal o plástico (pero a veces de otros materiales como vidrio o madera ). Un taller de máquinas puede ser una pequeña empresa (como un taller de trabajo ) o una parte de una fábrica , ya sea una sala de herramientas o un área de producción para la fabricación . La construcción del edificio y la disposición del lugar y el equipo varían, y son específicos del taller; por ejemplo, el piso de un taller puede ser de concreto, o incluso de tierra compactada, y otro taller puede tener pisos de asfalto. Un taller puede tener aire acondicionado o no; pero en otros talleres puede ser necesario mantener un clima controlado. Cada taller tiene sus propias herramientas y maquinaria que difieren de otros talleres en cantidad, capacidad y enfoque de experiencia.
Las piezas producidas pueden ser el producto final de la fábrica, para ser vendidas a clientes de la industria de maquinaria , la industria automotriz , la industria aeronáutica u otras. Puede incluir el mecanizado frecuente de componentes personalizados. En otros casos, las empresas de esos campos tienen sus propios talleres de mecanizado.
La producción puede consistir en corte , conformado, taladrado , acabado y otros procesos , frecuentemente relacionados con el trabajo de los metales . Las máquinas herramienta incluyen típicamente tornos para metal , fresadoras , centros de mecanizado, máquinas multitarea, taladros de columna o rectificadoras , muchas de ellas controladas mediante control numérico por computadora (CNC). Otros procesos, como el tratamiento térmico , la galvanoplastia o la pintura de las piezas antes o después del mecanizado, a menudo se realizan en una instalación separada.
Un taller de máquinas puede contener algunas materias primas (como barras de material para el mecanizado) y un inventario de piezas terminadas. Estos artículos suelen almacenarse en un almacén . El control y la trazabilidad de los materiales suelen depender de la gestión de la empresa y de las industrias a las que se presta servicio, de la certificación estándar del establecimiento y de la administración.
Un taller de máquinas puede ser un negocio que requiere mucho capital , porque la compra de equipos puede requerir grandes inversiones . Un taller de máquinas también puede requerir mucha mano de obra , especialmente si está especializado en la reparación de maquinaria sobre la base de la producción por encargo , pero el mecanizado de producción (tanto la producción por lotes como la producción en masa ) está mucho más automatizado de lo que estaba antes del desarrollo del CNC, el control lógico programable (PLC), las microcomputadoras y la robótica . Ya no requiere grandes cantidades de trabajadores , aunque los trabajos que quedan tienden a requerir un alto talento y habilidad . La capacitación y la experiencia en un taller de máquinas pueden ser escasas y valiosas.
La metodología, como la práctica de las 5S , el nivel de cumplimiento de las prácticas de seguridad y el uso de equipos de protección personal por parte del personal, así como la frecuencia de mantenimiento de las máquinas y el rigor con que se realiza la limpieza en un taller, pueden variar ampliamente de un taller a otro.
Los primeros talleres de máquinas empezaron a aparecer en el siglo XIX, cuando la Revolución Industrial ya estaba en marcha. Antes de la revolución industrial, las piezas y herramientas se producían en talleres de pueblos y ciudades locales, a pequeña escala, a menudo para el mercado local. La primera maquinaria que hizo posible la Revolución Industrial también se desarrolló en talleres similares .
Las máquinas de producción de las primeras fábricas se construían in situ, donde cada pieza se fabricaba individualmente para que encajara. Con el tiempo, las fábricas abrieron sus propios talleres, donde se reparaban o modificaban partes de la maquinaria existente. En aquella época, la industria textil era la dominante y estas industrias comenzaron a desarrollar aún más sus propias máquinas-herramientas.
El desarrollo posterior, a principios del siglo XIX, de máquinas-herramientas y métodos más económicos para la producción de acero, como el acero Bessemer , en Inglaterra , Alemania y Escocia , desencadenó la Segunda Revolución Industrial , que culminó con la electrificación temprana de las fábricas, la producción en masa y la línea de producción. El taller de máquinas surgió, como lo llamó Burghardt, como un "lugar en el que las piezas de metal se cortan al tamaño requerido y se juntan para formar unidades mecánicas o máquinas, máquinas así hechas para ser utilizadas directa o indirectamente en la producción de las necesidades y lujos de la civilización". [1]
El auge de los talleres de máquinas y sus problemas específicos de fabricación y organización impulsaron a los pioneros de la gestión de talleres de trabajo , cuyas teorías se conocieron como gestión científica . Una de las primeras publicaciones en este campo fue Horace Lucian Arnold , quien en 1896 escribió una primera serie de artículos sobre "Modern Machine-Shop Economics". [2] Este trabajo se extendió desde la tecnología de producción, los métodos de producción y el diseño de la fábrica hasta los estudios de tiempos, la planificación de la producción y la gestión de talleres de máquinas. Seguiría una serie de publicaciones sobre estos temas. En 1899, Joshua Rose publicó el libro Modern machine-shop practice, sobre el funcionamiento, la construcción y los principios de la maquinaria de taller, las máquinas de vapor y la maquinaria eléctrica.
En 1903 se publicó la Cyclopedia of Modern Shop Practice, con Howard Monroe Raymond como editor jefe, y ese mismo año Frederick Winslow Taylor publicó su Shop management, un trabajo leído ante la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos, Nueva York. Taylor había comenzado su carrera como obrero en un taller de máquinas en Midvale Steel Works en 1878, y fue ascendiendo hasta llegar a capataz del taller de máquinas, director de investigación y, finalmente, ingeniero jefe de la fábrica. Como ingeniero consultor independiente, una de sus primeras tareas importantes, en 1898, en Bethlehem Steel, fue resolver un costoso problema de capacidad en un taller de máquinas.
En 1906, Oscar E. Perrigo publicó el popular libro Modern machine shop, construction the equipment and management of machine shops. La primera parte de Modern machine shop, Perrigo (1906) se centró en la construcción física del edificio y presentó un modelo de taller de máquinas. Con este modelo de taller de máquinas, Perrigo exploró la forma en que se podía organizar el espacio en las fábricas. [3] Esto no era poco común en su época. Muchos ingenieros industriales , como Alexander Hamilton Church , J. Slater Lewis , Hugo Diemer , etc., publicaron planes para algún nuevo complejo industrial.
Estos trabajos, entre otros, se acumularon en el movimiento de gestión científica sobre el que Taylor escribió en 1911 su famoso Los principios de la gestión científica , un texto seminal de la teoría de la organización y la decisión modernas , con una parte significativa dedicada a la organización de los talleres de máquinas. [4] La introducción de nuevos materiales de corte como el acero de alta velocidad y una mejor organización de la producción mediante la implementación de nuevos métodos de gestión científica como los tableros de planificación (ver imagen), mejoraron significativamente la productividad y la eficiencia de los talleres de máquinas. En el transcurso del siglo XX, estos aumentaron aún más con el mayor desarrollo de la tecnología.
A principios del siglo XX, la alimentación de las máquinas herramienta se realizaba mediante una correa mecánica accionada por un motor de vapor central. A lo largo del siglo XX, los motores eléctricos pasaron a ocupar el lugar del suministro de energía de las máquinas herramienta.
A medida que los materiales y las sustancias químicas, incluido el aceite de corte, se volvieron más sofisticados, la conciencia del impacto sobre el medio ambiente fue creciendo lentamente. En paralelo al reconocimiento de la realidad siempre presente de los accidentes y las posibles lesiones laborales, la clasificación de los materiales de desecho para su reciclaje y la eliminación de los desechos evolucionaron en un área relacionada con el medio ambiente, la seguridad y la salud. En los talleres mecánicos regulados, esto se convertiría en una práctica constante respaldada por lo que sería una disciplina conocida como EHS (por medio ambiente, salud y seguridad), o con un nombre similar, como HQSE, que incluiría el control de calidad .
En la segunda parte del siglo XX, la automatización comenzó con la automatización de control numérico (NC) y el control numérico por computadora (CNC).
Los instrumentos digitales para el control de calidad y la inspección se volvieron ampliamente disponibles, y el uso de láseres para mediciones de precisión se volvió más común para los talleres más grandes que pueden costear el equipo.
La integración posterior de la tecnología de la información en las máquinas herramienta condujo al comienzo de la fabricación integrada por computadora . El diseño y la producción se integraron en CAD/CAM , y el control de producción se integró en la planificación de recursos empresariales .
A finales del siglo XX, la introducción de robots industriales aumentó aún más la automatización de las fábricas. Las aplicaciones típicas de los robots incluyen soldadura, pintura, ensamblaje, selección y colocación (como embalaje, paletización y SMT), inspección de productos y pruebas. Como resultado de esta introducción, el taller de máquinas también "se ha modernizado en la medida en que se han introducido la robótica y los controles electrónicos en el funcionamiento y control de las máquinas". [5] Sin embargo, para los talleres de máquinas pequeños, tener robots es más bien una excepción.
Una máquina es una herramienta que contiene una o más partes que utilizan energía para realizar una acción prevista. Las máquinas suelen funcionar por medios mecánicos, químicos, térmicos o eléctricos, y suelen estar motorizadas . Históricamente, una herramienta eléctrica también requería partes móviles para clasificarse como máquina. Sin embargo, la llegada de la electrónica ha llevado al desarrollo de herramientas eléctricas sin partes móviles que se consideran máquinas. [6]
El mecanizado es cualquiera de los diversos procesos en los que una pieza de materia prima se corta hasta obtener la forma y el tamaño finales deseados mediante un proceso de eliminación controlada de material. Los numerosos procesos que tienen este denominador común, la eliminación controlada de material, se conocen hoy en día colectivamente como fabricación sustractiva, a diferencia de los procesos de adición controlada de material, que se conocen como fabricación aditiva. Lo que implica exactamente la parte "controlada" de la definición puede variar, pero casi siempre implica el uso de máquinas herramienta (además de herramientas eléctricas y manuales).
Aunque no todos los talleres mecánicos disponen de un centro de fresado CNC , lo más común es que tengan acceso a una fresadora manual.
Una máquina herramienta es una máquina que se utiliza para dar forma o mecanizar metales u otros materiales rígidos, generalmente mediante corte, taladrado, rectificado , cizallamiento u otras formas de deformación. Las máquinas herramienta emplean algún tipo de herramienta que realiza el corte o el modelado. Todas las máquinas herramienta utilizan algún medio para restringir la pieza de trabajo y proporcionan un movimiento guiado de las partes de la máquina. Por lo tanto, el movimiento relativo entre la pieza de trabajo y la herramienta de corte está controlado o restringido por la máquina al menos hasta cierto punto, en lugar de ser completamente "a mano" o "a mano alzada".
La gestión profesional del inventario de herramientas de corte se da principalmente en operaciones de mayor tamaño. Los talleres de mecanizado más pequeños pueden tener un surtido más limitado de fresas, fresas de chavetero, insertos y otras herramientas de corte. La elección de la sofisticación del diseño de la herramienta de corte, incluidos el material y el acabado, depende habitualmente del trabajo y del precio de la herramienta de corte. En algunos casos, el coste de las herramientas hechas a medida puede resultar prohibitivo para un taller pequeño.
Dependiendo de la industria y las demandas del trabajo, una herramienta de corte solo puede usarse en un cierto tipo de material, es decir, una herramienta de corte no puede entrar en contacto con otra pieza de trabajo hecha de una composición química diferente .
No todos los talleres de maquinaria están equipados con una fresadora y no todos los talleres de maquinaria están destinados a realizar trabajos de fresado .
Algunos talleres mecánicos están mejor organizados que otros y algunos lugares se mantienen más limpios que otros establecimientos. En algunos casos, el taller se barre minutos antes de que finalice cada turno y, en otros casos, no hay un cronograma ni una rutina, o el ciclo de barrido y limpieza es más relajado.
Cuando se trata de máquinas, en algunos lugares el cuidado y mantenimiento de los equipos son primordiales, y las virutas (comúnmente conocidas como chips) producidas después de que las piezas han sido mecanizadas, se eliminan diariamente, y luego la máquina se sopla con aire y se limpia; mientras que en otros talleres de máquinas, las virutas se dejan en las máquinas hasta que es absolutamente necesario eliminarlas; el segundo caso no es aconsejable.
Los remanentes o residuos de materiales utilizados, como aluminio, acero y petróleo, entre otros, pueden ser recolectados y reciclados, y comúnmente, pueden ser vendidos. Sin embargo, no todos los talleres de maquinaria practican el reciclaje , y no todos cuentan con personal dedicado a hacer cumplir el hábito de separar y mantener separados los materiales. En operaciones más grandes y organizadas, dicha responsabilidad puede ser delegada al departamento de Salud, Seguridad, Medio Ambiente y Calidad (HSEQ).
Garantía de calidad , control de calidad e inspección son términos que se utilizan indistintamente. La exactitud y precisión que se debe alcanzar depende de varios factores determinantes. Dado que no todas las máquinas tienen el mismo nivel de confiabilidad y capacidad para ejecutar resultados finales predecibles dentro de ciertas tolerancias , ni todos los procesos de fabricación logran el mismo rango de exactitud, el taller de máquinas se ve limitado a su propia confiabilidad para entregar los resultados deseados. Posteriormente, sujeto al rigor declarado por el cliente, el taller de máquinas puede verse obligado a someterse a una verificación y validación incluso antes de la emisión y reconocimiento de un pedido.
El taller de máquinas puede tener un área específica establecida para medir e inspeccionar las piezas con el fin de confirmar el cumplimiento, mientras que otros talleres solo dependen de las inspecciones realizadas por los maquinistas y fabricantes. Por ejemplo, en algunos talleres, una placa de granito calibrada puede ser compartida por diferentes departamentos, y en otros talleres, los tornos, las fresadoras, etc., pueden tener la suya propia, o pueden no tener ninguna.
Las normas seguidas, la industria atendida, el control de calidad y principalmente el tipo de prácticas en el taller de máquinas, denotarán la utilización de instrumentos de inspección de precisión y la exactitud de la metrología empleada. Esto significa que no todos los talleres de máquinas implementan un intervalo periódico para calibrar los dispositivos de medición. No todos los talleres de máquinas cuentan con el mismo tipo de instrumentos de medición, aunque es común encontrar micrómetros , calibradores Vernier , placas de superficie de granito, entre otros.
La frecuencia y precisión de calibración de los instrumentos de metrología puede variar y puede requerir la contratación de servicios de un tercero especializado. Asimismo, en algunos casos, mantener calibrados todos los instrumentos existentes en el taller puede ser un requisito para no incumplir las normas.
La ubicación y orientación de las máquinas son importantes. Es preferible que se haya pensado previamente en la ubicación del equipo; probablemente no tan meticulosamente como en un estudio de distribución de la planta ; la proximidad de las máquinas, los tipos de máquinas, dónde se recibe y se guarda la materia prima, así como otros factores, incluida la ventilación, se tienen en cuenta para establecer la distribución inicial del taller de máquinas. Un diagrama de rutas y las operaciones diarias pueden dictar la necesidad de reorganizar.
La rentabilidad es un factor determinante para maximizar la producción y, por lo tanto, alinear las máquinas de manera eficaz; sin embargo, se deben considerar otros factores críticos, como el mantenimiento preventivo de los equipos y la seguridad en el lugar de trabajo. Por ejemplo, dejar espacio para que un técnico pueda maniobrar detrás del centro de mecanizado para inspeccionar las conexiones y no colocar la máquina en un lugar que bloquee la salida de emergencia.
Algunas tiendas tienen jaulas o cuartos dedicados a guardar ciertas herramientas o suministros; por ejemplo, un cuarto puede estar dedicado únicamente a suministros de soldadura, tanques de gas, etcétera; o donde se almacenan suministros de limpieza u otros consumibles como discos de amolar. Dependiendo del tamaño de la operación, la administración y los controles, estas áreas pueden estar restringidas y cerradas con llave, o pueden estar atendidas por un empleado, como un encargado de almacén de herramientas; en otros casos, las salas de almacenamiento o jaulas son accesibles para todo el personal. Sin embargo, no todos los talleres tienen un almacén de herramientas o cuartos de almacenamiento, y en muchos casos, un gabinete grande es suficiente.
Además, la forma en que se almacenan las herramientas manuales y se ponen a disposición del fabricante o de los operarios depende de cómo funciona o se gestiona el taller. En muchos casos, las herramientas manuales comunes están visibles en el área de trabajo y al alcance de cualquier persona. En muchos casos, los trabajadores no necesitan proporcionar sus propias herramientas, ya que las herramientas diarias están disponibles y se proporcionan, pero en muchos otros casos, los trabajadores traen sus propias herramientas y cajas de herramientas a su lugar de trabajo.
La seguridad es una consideración que debe observarse y aplicarse a diario y de forma constante; sin embargo, un taller puede diferir de otros en cuanto a rigurosidad y minuciosidad en lo que respecta a la práctica real, las políticas implementadas y la seriedad general comprobada por el personal y la gerencia. En un esfuerzo por estandarizar algunas pautas comunes, en los Estados Unidos, la Administración de Seguridad y Salud Ocupacional ( OSHA ) publica material didáctico y hace cumplir precauciones con el objetivo de prevenir accidentes.
En un taller de máquinas, por lo general, se conocen numerosas prácticas relacionadas con el trabajo seguro con máquinas. Algunas de las prácticas más comunes son:
Las precauciones de seguridad en un taller de máquinas tienen como objetivo evitar lesiones y tragedias, por ejemplo, eliminar la posibilidad de que un trabajador sufra daños fatales al quedar enredado en un torno.
Muchas máquinas tienen medidas de seguridad como partes integradas de su diseño; por ejemplo, un operador debe presionar dos botones que están fuera del camino para que una prensa o un punzón funcionen y, de esta manera, no pellizquen las manos del operador.
Medios relacionados con Talleres de máquinas en Wikimedia Commons