El mercado internacional del automóvil se encuentra, igual que antes, en una fase dinámica de crecimiento.  En este crecimiento de la producción destacan por su especial dinamismo muchas empresas del automóvil y sus proveedores. Las cantidades de un componente que se necesitan justo a tiempo experimentan un aumento fulgurante también a corto plazo. Al mismo tiempo se somete a prueba la calidad. Estos desafíos se pueden afrontar perfectamente con nuevas tecnologías para la construcción de máquinas, como se pone de manifiesto en una aplicación especialmente exigente que, en definitiva, influye decisivamente sobre la calidad del motor como conjunto: el mecanizado de rectificado de los cigüeñales y los árboles de levas. Con el rectificado de apoyo síncrono desarrollado por EMAG se puede mejorar la productividad en la fabricación de componentes hasta en un 70 por ciento, lo que representa un paso inmenso hacia adelante.

El ejemplo de China: aun cuando el mercado automovilístico del país crece entre tanto con algo más de moderación, el “Reino del medio” es, como siempre, el motor coyuntural decisivo en el cotejo internacional. Mientras en 2009 todavía se producían en China unos 11 millones de turismos, en 2010 ya fueron alrededor de 14 millones. El aumento de la producción en 2011 fue algo más moderado y alcanzó los 15 millones de vehículos (fuente: PwC, Statista). También está aumentando drásticamente la importación de componentes de turismos, motores completos y cajas de cambios. Según la estimación de los expertos en comercio exterior de Germany Trade and Invest, China ya es el tercer importador a nivel mundial. ¿Cómo se pueden conseguir estas tasas de crecimiento con procesos rentables y altamente cualitativos, tanto en plantas de la producción establecidos fuera de China como en la planificación de nuevos centros de producción dentro del País?

Un ejemplo clásico: el mecanizado de cigüeñales y árboles de levas
En este contexto se puede poner como ejemplo clásico la producción de cigüeñales y árboles de levas, porque ambos componentes se encuentran en el centro de la producción de motores, y su geometría excepcional requiere procesos de fabricación complejos. El mecanizado de rectificado correspondiente desempeña, por su parte, un papel especial dentro del proceso total porque ha de garantizar la exactitud dimensional de los componentes. Este proceso suele afrontar grandes exigencias y, al mismo tiempo, requerir un gasto de tiempo considerable. Sobre todo los ejes muy delgados son poco estables en la dirección de mecanizado, por lo que, con frecuencia, se lleva a cabo una estabilización costosa con varias lunetas de seguimiento. A pesar de todo, especialmente en la eliminación de problemas de concentricidad solo se pueden ajustar avances relativamente reducidos. La consecuencia es, lógicamente, un tiempo de ciclo elevado y un rendimiento reducido. “Con el desarrollo de una nueva tecnología de rectificado basada en una sujeción vertical del componente nos hemos propuesto abordar directamente esta problemática. Nuestro planteamiento era reducir las fuerzas que actúan sobre el componente durante el rectificado. De este modo, se obtienen finalmente avances mayores”, explica el Dr. Guido Hegener, gerente de EMAG Salach Maschinenfabrik GmbH.

Fuerzas reducidas actúan sobre el componente
Con el desarrollo de lo que se conoce como rectificado de apoyo síncrono, que se utiliza en las rectificadoras verticales VTC 315 DS de EMAG, los desarrolladores han logrado abrirse paso en esta aplicación sensible de por sí. El principio se basa en el empleo de dos muelas abrasivas que actúan por dos lados con sentido de giros opuestos sobre el cigüeñal o sobre el árbol de levas. Las fuerzas normales que se generan en el sentido del avance se anulan mediante la disposición opuesta de las muelas abrasivas y el arranque de viruta simultáneo. Al mismo tiempo, se emplea un apoyo sencillo controlado por NC que presiona por un lado la pieza de trabajo. De este modo, la pieza ya no puede desviarse en ninguna dirección y también se desactivan las fuerzas tangenciales. “Por consiguiente, esta construcción tiene una influencia positiva múltiple”, explica Guido Hegener. “Por una parte, gracias a la sujeción rígida son posibles avances extremos en el mecanizado por rectificado de piezas inestables, como por ejemplo un cigüeñal o un árbol de levas. Por otra parte, se emplean simultáneamente dos muelas abrasivas. De este modo, se reduce una vez más drásticamente el tiempo de mecanizado en comparación con los procedimientos abrasivos habituales en la actualidad”.

El modo de construcción vertical adquiere ventaja
Desde el punto de vista de la rentabilidad en el mecanizado de los componentes, resulta también decisivo el principio constructivo de la rectificadora EMAG. El eje se sujeta verticalmente dentro de la VTC 315 DS. El husillo de la pieza se encuentra arriba; el contrapunto, abajo. En esta posición, se realiza el proceso completo de rectificado del eje, con una caída de las virutas favorable gracias a la posición vertical del componente. De este modo, se puede transportar el material eliminado junto con el refrigerante de forma especialmente fácil y eficiente. Además, el refrigerante no pasa por la estructura de la máquina, y su temperatura no está sujeta a variaciones a lo largo de todo el proceso. Según Guido Hegener, “este es un aspecto que finalmente influye también de forma directa sobre la calidad del mecanizado, porque la transferencia de calor a la instalación es muy reducida”. Al mismo tiempo, el modo de construcción vertical facilita el manejo de la instalación y asegura un desarrollo eficiente de la producción. Además, en la VTC 315 DS se prescinde generalmente de un arrastre por separado, lo cual facilita la preparación.

Árboles de levas de 4 cilindros con alta precisión dimensional
¿Qué experiencias han acumulado los usuarios con el principio de rectificado de apoyo síncrono? “Las reacciones son extraordinariamente positivas”, afirma Guido Hegener. “El principio es también adecuado para árboles de transmisión, árboles articulados, ejes de bombas o árboles de diferencial con una longitud máxima de hasta 600 milímetros. Se pone de manifiesto reiteradamente un salto gigantesco en la productividad. En algunos casos se acorta el tiempo de mecanizado hasta un 70 por ciento con respecto al rectificado convencional”. Por otra parte, aumenta la calidad del mecanizado. Un ejemplo en este sentido es la experiencia de un usuario en la producción de un árbol de levas colado de 4 cilindros para automóvil. El mecanizado de los cojinetes principales tiene lugar en varias etapas con un tiempo de rectificado de cinco segundos cada una. A pesar de la brevedad del tiempo de rectificado, se obtienen concentricidades por debajo de 10 µm. Este valor se encuentra claramente por debajo del límite de tolerancia, y representa una mejora substancial en comparación con el procedimiento de rectificado utilizado anteriormente; un verdadero salto cualitativo.

Ataque doble al árbol de levas
El rectificado de apoyo síncrono no solo se puede utilizar ventajosamente para el mecanizado cilíndrico, sino también para el mecanizado no cilíndrico. En árboles de levas de 4 cilindros se pueden mecanizar simultáneamente pares de levas. Es decir, que cuatro muelas abrasivas rectifican al mismo tiempo un árbol de levas. Con este procedimiento se pueden reducir drásticamente los tiempos de mecanizado por una parte, y por otra, aumenta la calidad de la forma de las levas. Por lo tanto, la utilidad es doble para el usuario.
Con este mecanizado, EMAG puede realizar en sujeción vertical la cadena de procesos completa del árbol de levas: mecanizado de extremos, torneado, taladrado de orificios profundos, fresado, rectificado cilíndrico y no cilíndrico.  

Grandes oportunidades de mercado
Teniendo en cuenta lo expuesto, no debe sorprender, desde luego, que los responsables de EMAG otorguen al procedimiento grandes posibilidades de mercado. Toda una serie de argumentos adicionales hablan a favor del rectificado de apoyo síncrono: los tiempos de mecanizado mucho más cortos se hacen notar también, por ejemplo, en el balance energético favorable. “La energía consumida por pieza es notablemente inferior. Por consiguiente, disminuyen los costes para el usuario”, confirma Guido Hegener. Hay que añadir que las instalaciones construidas en vertical necesitan menor espacio de estacionamiento que las realizadas en modo de construcción horizontal. “Procesos rentables, manipulación fácil, alta calidad; las numerosas ventajas del rectificado de apoyo síncrono en comparación con los procesos de rectificado convencionales se impondrán en el mercado”, asegura Guido Hegener.

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