La gestión de herramientas es necesaria en el mecanizado de metales para que la información sobre las herramientas disponibles pueda organizarse e integrarse 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, gráficos y parámetros específicos que son esenciales en la producción, a diferencia de la gestión de equipos de producción generales.
A diferencia de las herramientas manuales , una herramienta en las máquinas controladas numéricamente (digitalmente) se compone de varias partes, como la herramienta de corte (que puede ser de una sola pieza o comprender un cuerpo más plaquitas indexables ), una pinza y un portaherramientas con un cono de máquina . Es necesario unir las piezas con precisión en un conjunto para lograr una producción sin errores.
Procesar una pieza con una operación de mecanizado CNC (controlado numéricamente por computadora) requiere varios conjuntos de herramientas que están documentados 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. Hay varias funciones disponibles para gestionar, procesar, imprimir y combinar con otras aplicaciones.
La logística se ocupa de la planificación de la demanda, los suministros y la ubicación de 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 conjuntos dentro del taller.
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 brindar a la industria un lenguaje común para describir productos de herramientas de corte en formato digital". [1]
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.
Los componentes son elementos individuales que se pueden combinar en un conjunto. Los componentes se compran como una unidad y se almacenan en una sala de herramientas. Los componentes de corte (p. ej., insertos ) se desgastan durante el uso y, por lo tanto, deben adquirirse y reemplazarse periódicamente. Los componentes no cortantes (por ejemplo, pinzas ) son prácticamente ilimitados. A menudo se adquieren junto con una máquina nueva. (El equipo de sujeción se maneja como componentes no cortantes).
Generalmente se utilizan cuatro tipos de ilustraciones gráficas:
El conjunto de herramientas se construye utilizando varios componentes. El componente del extremo posterior debe conectar la máquina herramienta , y el componente de corte se encuentra en el otro extremo (ej.: taladro o inserto ). Se utilizan diversos componentes de forma intermedia (por ejemplo, extensiones, pinzas) para alcanzar la geometría deseada. La documentación de montaje 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.
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 proporciona 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.
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 garantiza una recopilación de datos más cómoda y coherente.
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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 interno de materiales y la compra de bienes a proveedores externos ( control de stock ).
La logística de componentes incluye principalmente la gestión de inventarios , la planificación de requisitos y el seguimiento de los 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 con sistemas de almacenamiento y otras instalaciones dentro del taller. El requisito para un inventario coordinado de componentes es una organización de herramientas central en la que todos los componentes de una unidad de producción se almacenen en un lugar y cada retiro se registre de manera confiable.
La logística interna está interesada principalmente 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 demás componentes (soportes, dispositivos de sujeción) se mueven entre la sala de herramientas, los lugares de almacenamiento y la máquina herramienta. La reserva de componentes en los centros y ubicaciones de costos individuales se produce simultáneamente cuando se retiran/restauran en la sala de herramientas . La preparación de herramientas y recursos se desencadena mediante una orden de producción. 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, según las especificaciones e instrucciones de trabajo contenidas en la lista de herramientas. Al programar órdenes de producción, se verificará el inventario de cada componente.
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 conjunto, se pueden ensamblar varias copias simultáneamente, si los componentes están disponibles en cantidades suficientes. La logística de los montajes se refiere al estado y ubicación de estas copias.
Cada copia de un ensamblaje normalmente puede estar en uno de estos tres estados:
Al programar una orden de producción, se conocen las herramientas relevantes para el trabajo, según la lista de herramientas. También se sabe qué grupos constructivos necesarios para el proceso de mecanizado se encuentran ya en la máquina herramienta. Los conjuntos necesarios, pero aún no disponibles, se calculan y se imprimen en una lista de carga neta. Deben montarse o retirarse del almacenamiento intermedio. Con una logística coordinada de los conjuntos, es posible reducir el tiempo necesario para el suministro y reposición de conjuntos en la máquina.
La gestión de herramientas garantiza un procesamiento de pedidos eficiente y sin fallos. Los conocimientos existentes se ponen a disposición del público y se tienen en cuenta las directrices indicadas 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 gestión de herramientas o los datos serán reemplazados por las interfaces. Especialmente en la fabricación CNC, donde participan varias personas en el proceso de producción, la integración evita fallos, retrasos y registros duplicados de datos.
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 del equipo necesario. La descripción detallada del equipo se realiza en la gestión de herramientas porque el sistema PDM no ofrece funciones y los campos de datos sí las describen detalladamente. Normalmente 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.
El sistema ERP planifica materia prima, consumibles y otros recursos. Está estrechamente relacionado 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 internos de stock de componentes de herramientas para el cálculo de costes se pueden enviar al sistema ERP con la integración.
Los sistemas CAM generan los comandos G-Code (programa NC) para la máquina CNC . La geometría, descripción y condiciones de corte se seleccionan y reciben directamente desde la gestión de herramientas. Esto garantiza 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.
Además de los armarios de herramientas convencionales, a menudo se utilizan sistemas de almacenamiento que ponen a disposición del 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 retirada de herramientas en el área logística de la gestión de herramientas, el sistema de almacenamiento se activa automáticamente. Como alternativa, se puede configurar la asignación de ubicaciones de almacenamiento en el sistema de almacenamiento. Luego se realiza la retirada en el sistema de almacenamiento y el cambio de inventario se transmite a la gestión de herramientas.
Desde el procesamiento hasta el posicionamiento de las herramientas, la máquina CNC necesita sus medidas exactas. Por lo tanto, al conectarlas a la máquina se deben introducir la longitud y el diámetro de las herramientas completas. Estos ajustes de las herramientas se pueden medir con un preajuste externo. Los cómodos preajustes toman los valores nominales, tolerancias y designaciones de la gestión de herramientas y transmiten los valores medidos directamente a la máquina CNC. La integración de la gestión de herramientas con los preconfiguradores se realiza en formato de intercambio de los respectivos fabricantes de equipos e incluye gráficos e información sobre el método de medición.
Para reducir el coste de la adquisición inicial de datos de los componentes en la gestión de herramientas, los fabricantes de herramientas proporcionan los datos y gráficos en un formato adecuadamente condicionado. Para los datos técnicos se utilizan actualmente los formatos de intercambio DIN 4000 e ISO 13399. Cuando sea necesario, se proporcionan gráficos 2D 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 según la aplicación en la máquina.
La motivación fundamental para la gestión de herramientas, como ocurre 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:
Las crecientes demandas de diseño y calidad, combinadas con presiones de tiempo y costos, obligan a las empresas a invertir periódicamente en equipos y procedimientos más eficientes. Las máquinas CNC modernas (es decir, las máquinas de fresado y torneado) son muy productivas, pero exigen una preparación y una 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 puede incluirse en procedimientos operativos y estar disponible para cada tarea necesaria. Esto evita la información errónea o incompleta que puede interrumpir la producción.
Los equipos recién adquiridos se suministran 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 poder 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 deberá estar disponible para todas las áreas de trabajo participantes. (es decir, el diámetro exacto ajustado debe ser comunicado a los departamentos de programación NC y almacén de herramientas). La información procesada de la empresa luego está disponible como instrucciones de datos de piezas (es decir, valores de corte apropiados para un uso particular de herramientas con un material específico) y debe gestionarse e integrarse dentro de los flujos de trabajo para evitar la pérdida de capacidad de producción o el acortamiento de la vida útil de la herramienta.
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 accede a una aplicación de software en todos los departamentos y se utiliza sin registrar datos duplicados. Estos datos pueden ser utilizados por otras aplicaciones de software (por ejemplo, sistemas CAM, preconfiguradores de herramientas, logística de taller). Se integran interfaces adecuadas para garantizar flujos de trabajo fluidos y fluidos. La gestión central de datos reduce los errores y las paradas de producción.
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 intervienen en situaciones de trabajo complejas para reducir la posibilidad de daños en la máquina, así como los riesgos relacionados con entregas defectuosas.