Los fabricantes de herramientas y matrices son artesanos altamente calificados que trabajan en las industrias manufactureras . [a] Los fabricantes de herramientas y troqueles trabajan principalmente en entornos de salas de herramientas, a veces literalmente en una habitación, pero más a menudo en un entorno con límites flexibles y semipermeables del trabajo de producción. Son artesanos calificados ( artesanos ) que normalmente aprenden su oficio a través de una combinación de cursos académicos y un período sustancial de capacitación en el trabajo que es funcionalmente un aprendizaje . Fabrican plantillas , accesorios , matrices , moldes , máquinas herramienta , herramientas de corte , calibres y otras herramientas utilizadas en los procesos de fabricación. [1]
Las principales divisiones de la industria de herramientas y matrices incluyen:
Trabajando a partir de dibujos de ingeniería desarrollados por el fabricante de herramientas, ingenieros o tecnólogos, los fabricantes de herramientas trazan el diseño sobre la materia prima (generalmente metal) y luego lo cortan al tamaño y la forma utilizando máquinas herramienta controladas manualmente (como tornos , fresadoras , rectificadoras). , y amoladoras de plantilla ), herramientas eléctricas (como amoladoras troqueladoras y herramientas rotativas ) y herramientas manuales (como limas y piedras de afilar ).
El arte y la ciencia (específicamente, las ciencias aplicadas ) están completamente entremezclados en su trabajo, como también lo están en la ingeniería . Los ingenieros de fabricación y los fabricantes de herramientas y matrices a menudo trabajan en estrecha consulta como parte de un equipo de ingeniería de fabricación . A menudo hay cambios entre carreras, ya que una persona puede terminar trabajando en ambas en diferentes momentos de su vida, dependiendo de los giros de su trayectoria educativa y profesional particular. No hubo ninguna diferencia codificada entre ellos durante el siglo XIX y principios del siglo XX; Sólo después de la Segunda Guerra Mundial la ingeniería se convirtió en una profesión regulada definida exclusivamente por un título universitario o universitario de ingeniería. Ambas carreras requieren cierto nivel de talento tanto en áreas artísticas/artesanales/creativas como en áreas de matemáticas y ciencias.
Desde la llegada de la informática en los campos de fabricación (incluidos CNC , CAD , CAM y otras tecnologías asistidas por computadora ), los fabricantes de herramientas y matrices han agregado cada vez más habilidades de TI a su trabajo diario. Los fabricantes de herramientas y troqueles actuales generalmente deben tener todas las habilidades tradicionales además de importantes habilidades digitales; Estos formidables requisitos hacen que dominar este campo sea un desafío.
Aunque los detalles de los programas de capacitación varían, muchos fabricantes de herramientas y matrices comienzan un aprendizaje con un empleador, que posiblemente incluya una combinación de capacitación en el aula y experiencia práctica. Algunas calificaciones previas en matemáticas básicas, ciencias, ciencias de la ingeniería o diseño y tecnología pueden ser valiosas. Muchos fabricantes de herramientas y matrices asisten a un programa de aprendizaje de 4 a 5 años para alcanzar el estatus de oficial fabricante de herramientas y matrices. Las relaciones laborales actuales a menudo difieren en nombre y detalles de la estructura tradicional de un aprendizaje, y los términos "aprendiz" y "oficial" no siempre se utilizan, pero la idea de un período de años de capacitación en el trabajo que conduce a la maestría del campo todavía se aplica.
En los Estados Unidos, los fabricantes de herramientas y matrices que se gradúan de la NTMA (Asociación Nacional de Herramientas y Mecanizado) han pasado por 4 años de cursos universitarios y 10.000 horas de trabajo para completar su aprendizaje. También están acreditados a través del Departamento de Trabajo de EE. UU.
Un fabricante de plantillas y accesorios pertenece a la facción de un fabricante de herramientas y matrices/fabricante de herramientas. La diferenciación estándar entre plantillas y dispositivos es que una plantilla guía la herramienta para la operación que se realiza, mientras que un dispositivo simplemente asegura el trabajo. A veces los términos se utilizan indistintamente. Un fabricante de plantillas y accesorios necesita saber cómo utilizar una variedad de máquinas para construir estos dispositivos, como tener habilidades en soldadura y, en algunos casos, conocimiento de equipos para trabajar la madera, por supuesto, con habilidades de mecanizado en la sala de herramientas.
A menudo, un ingeniero les asesora en la construcción de los dispositivos. Se necesita un amplio conocimiento de diversos materiales más allá de la madera y el metal, como los plásticos. También pueden crear, diseñar y construir sin planos ni planos de ingeniería.
Los fabricantes de plantillas y accesorios obtienen experiencia práctica mientras monitorean y realizan modificaciones a medida que el proceso de fabricación se mejora y revisa constantemente con/por ingeniería. También se les puede exigir que realicen estos ajustes sin ayuda de ingeniería, según el tamaño de la empresa. Algunas plantillas y accesorios requieren accionamiento electrónico y neumático, lo que también implicará conocimiento/capacitación en estos campos.
Las plantillas y accesorios correctamente construidos reducen el desperdicio al garantizar que las piezas encajen perfectamente. Las plantillas y accesorios pueden ser tan grandes como un automóvil o sostenerse en la mano. Las necesidades de producción dictan la forma y la función. Se necesitan plantillas, accesorios y calibres para mantener los estándares de calidad ante demandas repetidas de producción de alto y bajo volumen.
La evolución continua de las tecnologías de control y diseño computarizado, como CAD/CAM , CNC , PLC y otras, ha limitado el uso de plantillas en la fabricación; sin embargo, todas las máquinas operadas por computadora necesitan algún tipo de dispositivo de sujeción para los ciclos de producción. Un ejemplo común es que no se necesita una plantilla de perforación para guiar las brocas hacia los centros de los orificios si se realiza en un CNC, ya que es de Control Numérico por Computadora. Sin embargo, aún se necesitan accesorios para mantener las piezas en su lugar para la operación necesaria. Actualmente se necesitan plantillas en muchas áreas de fabricación, pero principalmente para producción de bajo volumen.
La fabricación de troqueles es una subdisciplina de la fabricación de herramientas que se centra en la fabricación y el mantenimiento de troqueles . Esto a menudo incluye la fabricación de punzones, matrices, matrices de reglas de acero y juegos de matrices. La precisión es esencial en la fabricación de troqueles; Los punzones y matrices de acero deben mantener un espacio libre adecuado para producir piezas con precisión y, a menudo, es necesario mecanizar componentes con tolerancias de menos de una milésima de pulgada.
La fabricación de herramientas generalmente significa fabricar herramientas que se utilizan para producir productos. Las herramientas comunes incluyen rodillos formadores de metal, herramientas de corte (como brocas y fresas ), accesorios o incluso máquinas herramienta completas utilizadas para fabricar, sujetar o probar productos durante su fabricación. Debido a la naturaleza única del trabajo de un fabricante de herramientas, a menudo es necesario fabricar herramientas personalizadas o modificar herramientas estándar.
Se puede recurrir a una persona para todas las actividades anteriores, y las habilidades y conceptos involucrados se superponen, razón por la cual la fabricación de herramientas y troqueles a menudo se considera un solo campo y también la razón por la que la fabricación de moldes a menudo se considera un subconjunto del mismo (en lugar de un campo totalmente separado).
Una sala de herramientas en el sentido original de la palabra es una sala donde se almacenan las herramientas; [2] una caja de herramientas. En empresas más grandes se debe realizar el check in y out de las herramientas allí almacenadas, pudiendo haber una persona asignada para atender el área. En una fábrica, el cuarto de herramientas se refiere a un espacio donde se fabrican y reparan artefactos, particularmente herramientas para usar en el resto de la fábrica, plantillas para montajes y otras piezas para ayudar a los trabajadores y, como extensión, a la producción. En ingeniería y fabricación , la actividad del taller de herramientas es todo lo relacionado con las instalaciones de herramientas y troqueles, en contraste con la actividad de la línea de producción.
Originally a toolroom was literally in one room, but like emergency room, the term has been figuratively extended in both substantive and adjectival senses to all such places and the methods used there, regardless of the physical space. The name was originally styled tool room or tool-room, but toolroom is now the norm in engineering and machining.
The simplest sense of the word toolroom refers to the storage of tools. A broader use of the term includes reference to a space where tools are made, repaired, inventoried, and/or distributed for use within the factory. This extension of the latter sense reflects the development of greater systemization in manufacturing. During the 19th century, there gradually developed a division of labor whereby the people who made, repaired, kept records of, stored, and retrieved tools were not necessarily the same people who used the tools to do the manufacturing work itself. Examples of such division of labor had existed in prior centuries, but most manufacturing had been done on a craft basis, where there had been no need for the idea of a toolroom separate from the rest of the workshop.
The simplest sense above can also be conveyed by the word toolcrib (sometimes styled tool-crib or tool crib).
In engineering and manufacturing, a toolroom is everything related to tool-and-die facilities and methods, in contrast to the factory floor and production line activity. For people not familiar with these fields, in order to understand the specialist usage, some explanation is needed:
Within the general field of machining there is a rough but recurring division between (a) toolroom practice and (b) production practice (the making of large numbers of duplicate parts). It is the difference between manufacturing itself and the tool-and-die work that is done in support of the manufacturing. Anecdotal examples of similar distinctions can probably be found here and there throughout human history, but as a widespread part of the "fabric" of material culture, this distinction (and the terminology with which to talk about it) has evolved since the Industrial Revolution, and most especially since the advent of armory practice and later mass production.
Una forma buena y simplista de resumir el cambio de ideas es comparar la fabricación de un determinado producto en diferentes períodos de tiempo. En 1750, un artesano fabricaba un rifle en un taller utilizando herramientas manuales, y si necesitaba una nueva herramienta, es probable que la fabricara él mismo utilizando las mismas herramientas y métodos que utilizaría para fabricar su producto, el rifle (herrería, limas , cuchillos para tallar madera, etc.). Este tipo de artesanía todavía se puede realizar hoy en día, pero es costosa en términos de tiempo de mano de obra calificada por unidad de producción y, por lo tanto, implica un volumen total de producción pequeño y un precio unitario alto. Sin embargo, hoy en día la forma de fabricar rifles en grandes cantidades con un precio unitario bajo es hacer primero el trabajo de herramientas y troqueles (trabajo en el cuarto de herramientas) (es decir, fabricar, o hacer que otra persona fabrique, máquinas herramienta, plantillas y accesorios). y luego usar esas herramientas especializadas para producir en masa los rifles de una manera automatizada que no involucra métodos de sala de herramientas.
Otro ejemplo, en lugar de comparar diferentes siglos, simplemente compara diferentes métodos de control de trayectoria que se podrían elegir hoy en día: si necesita una determinada ubicación del orificio en cada pieza para su broca , ¿la marcará cuidadosamente a mano muchas veces (una vez por cada pieza producida), ¿o lo marcará cuidadosamente a mano solo una vez , mientras hace una plantilla de perforación para guiar la perforación posterior de manera rápida y sin esfuerzo?
La fabricación de lotes pequeños ha presentado a menudo el mayor desafío para esta división de métodos. Cuando sólo se demanda un pequeño lote de producción, ¿a) se produce cada pieza utilizando métodos "personalizados" (hecho a mano o diseño y mecanizado estilo sala de herramientas), lo que eleva el costo unitario; o (b) mantener la división de producción de salas de herramientas, que requiere muchos costos de capital y que también eleva los costos unitarios a su manera? En otras palabras, ¿vale la pena dedicar tiempo a fabricar un dispositivo y vale la pena limitar la disponibilidad de una taladradora configurándola para un uso exclusivo con ese dispositivo? Es posible que mañana se necesite el taladro para una pieza diferente, con una configuración diferente. Para 100 piezas, los costes de fabricar un dispositivo y limitar la disponibilidad de una máquina están justificados. Para 5 piezas, tal vez uno debería simplemente hacer cada una de las 5 usando un diseño estilo sala de herramientas y control de trayectoria.
La evolución de las TI y su integración en la fabricación está cambiando aún más las preguntas y ecuaciones. Por ejemplo, el CNC y la robótica han abierto el camino hacia la creación rápida de prototipos y la fabricación instantánea , que cambian la división de producción del taller de herramientas al brindar a una inversión inicial en el taller de herramientas la flexibilidad de usarse rápida y fácilmente para cualquier diseño de producto, sin que el tamaño del lote sea irrelevante.
En las grandes corporaciones puede haber una división del trabajo muy distinta entre el trabajo en el taller de herramientas y el mecanizado de producción, con diferentes empleados para cada uno, mientras que el trabajo en el taller es a menudo una combinación de trabajo en el taller de herramientas y trabajo de producción, porque cada proyecto requiere algo de ambos, y los mismos empleados pueden "usar cada sombrero" en secuencia.