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 primeras partes 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 troqueles 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 para 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 un 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.
Originalmente, una sala de herramientas estaba literalmente en una habitación , pero al igual que la sala de emergencias , el término se ha extendido figurativamente en sentido sustantivo y adjetivo a todos esos lugares y los métodos utilizados allí, independientemente del espacio físico. El nombre originalmente se llamaba sala de herramientas o sala de herramientas , pero la sala de herramientas es ahora la norma en ingeniería y mecanizado .
El sentido más simple de la palabra cuarto de herramientas se refiere al almacenamiento de herramientas. Un uso más amplio del término incluye referencia a un espacio donde se fabrican, reparan, inventarian y/o distribuyen herramientas para su uso dentro de la fábrica. Esta extensión de este último sentido refleja el desarrollo de una mayor sistematización en la manufactura. Durante el siglo XIX, se desarrolló gradualmente una división del trabajo según la cual las personas que fabricaban, reparaban, mantenían registros, almacenaban y recuperaban las herramientas no eran necesariamente las mismas que utilizaban las herramientas para realizar el trabajo de fabricación en sí. En siglos anteriores habían existido ejemplos de tal división del trabajo, pero la mayor parte de la fabricación se había realizado de forma artesanal, donde no había necesidad de la idea de una sala de herramientas separada del resto del taller.
El sentido más simple anterior también se puede transmitir con la palabra caja de herramientas (a veces denominada cuna de herramientas o cuna de herramientas ).
En ingeniería y fabricación, una sala de herramientas es todo lo relacionado con las instalaciones y métodos de herramientas y troqueles, en contraste con la actividad de la fábrica y la línea de producción. Para las personas que no están familiarizadas con estos campos, para comprender el uso especializado, se necesita alguna explicación:
Dentro del campo general del mecanizado existe una división aproximada pero recurrente entre (a) la práctica en el taller de herramientas y (b) la práctica de producción (la fabricación de un gran número de piezas duplicadas). Es la diferencia entre la fabricación en sí y el trabajo con herramientas y matrices que se realiza en apoyo de la fabricación. Probablemente se puedan encontrar aquí y allá ejemplos anecdóticos de distinciones similares a lo largo de la historia de la humanidad, pero como parte generalizada del "tejido" de la cultura material, esta distinción (y la terminología con la que hablar de ella) ha evolucionado desde la Revolución Industrial . y más especialmente desde el advenimiento de la práctica de la armería y la posterior producción en masa .
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 costoso 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 con 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 taller.
Otro ejemplo, en lugar de comparar diferentes siglos, simplemente compara diferentes métodos de control de trayectoria de herramienta 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 producirá cada pieza utilizando métodos "personalizados" (artesanía o diseño y mecanizado estilo sala de herramientas), lo que aumenta 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.