La lubricación por cantidades mínimas (MQL) sigue creciendo en importancia como medio para conseguir mejoras de productividad en procesos de corte como el taladrado, fresado y torneado. Como líder global en tecnología de lubricación, SKF cuenta con un centro de competencia dedicado al desarrollo de soluciones MQL.

Tecnología

La intensa labor de investigación y desarrollo realizada en universidades y en la industria ha impulsado una amplia aplicación industrial de la lubricación por cantidades mínimas (MQL, Minimal Quantity Lubrication) en los procesos de mecanizado más exigentes. Los sistemas MQL pueden generar incrementos de hasta un 30% en la productividad y reducir los costes de servicio, en comparación con los sistemas tradicionales de refrigeración por taladrina o aceite de corte. La compra de un sistema MQL es una inversión significativamente inferior a la de estos sistemas convencionales.

Hasta hace poco el uso de lubricantes de refrigeración era esencial en ciertas funciones del proceso de mecanizado, por ejemplo, para la refrigeración, la lubricación y el arrastre de las virutas. Ahora estos procesos están revisándose debido a los costes (que en el caso de los del lubricante de refrigeración por término medio ascienden al 10% de los asociados a la pieza de trabajo), junto con una mayor concienciación medioambiental y la necesidad de zonas de trabajo más limpias para mejorar la satisfacción de los empleados.

La alternativa: usar lubricación por cantidades mínimas
Los sistemas SKF LubriLean cumplen plenamente los requisitos actuales de fabricación fiable, como la disponibilidad oportuna y adecuada de lubricante en la unidad de corte. El suministro directo del lubricante en el punto de corte lubrica los puntos de fricción entre la herramienta, la pieza de trabajo y la viruta (fig. 1). La dosificación en general asciende a mucho menos de 50 ml/h, dependiendo del proceso de mecanizado, el material y los parámetros de funcionamiento.

Esta pequeña cantidad de lubricante hace que las piezas trabajadas y las virutas queden secas. Esto redunda en ahorros considerables en los costes, puesto que ya no es necesario limpiar la pieza y/o la viruta.

En la tecnología monocanal, con lubricante y aire comprimido se produce un aerosol fino y homogéneo con un tamaño de gota de aproximadamente 0,5 micras en un contenedor usando un sistema de boquilla especial. Esta tecnología también permite la lubricación fiable de la cuchilla, incluso a velocidades de rotación de más de 20 000 r/min, o por la torreta de centros de torneado de tornos automáticos. Esto se obtiene sin que sobre lubricante –como suele suceder en sistemas de dos canales– y evitando la generación de neblina. Las versiones VarioSuper y DigitalSuper de los sistemas SKF LubriLean se han desarrollado para este fin. Con dichos sistemas, los parámetros de «cantidad de aceite» y «aire comprimido» pueden ajustarse directamente en la máquina durante el cambio de herramienta automático (fig. 2).

Líder en el sector de monitorización de sistemas
Hasta hace poco, los sistemas MQL sólo podían monitorizarse indirectamente y de forma incompleta. No era posible supervisar directamente el flujo de aerosol. Para determinar el estado del sistema MQL se empleaba aire comprimido, y sensores del nivel de llenado y del flujo de aceite. Ahora, SKF ofrece un sistema que no sólo genera la cantidad precisa de aerosol de alta calidad, sino que también monitoriza el suministro de este aerosol al punto de lubricación. El corazón de este sistema de supervisión es el monitor AM 1000 (fig. 3), que está ubicado en el recorrido del aerosol, lo más cerca posible del punto de mecanizado. Usa un sistema de medición óptico para determinar la proporción de aceite con respecto al volumen de aire.

Para transferir este valor analógico medido, por ejemplo a la unidad de control de la máquina herramienta, puede usarse una interfaz industrial estándar. Como alternativa, el monitor de aerosol puede conectarse a la versión DigitalSuper del sistema SKF LubriLean a través de un bus CAN.

Durante la puesta en marcha del proceso de mecanizado con MQL, los valores medidos pueden almacenarse como valores de referencia en la unidad de control de la máquina. Si posteriormente durante la producción se registran otros valores, ello indica cambios en el sistema MQL general, que entonces pueden analizarse antes de que ejerzan un efecto negativo en la calidad de la producción. Esto incrementa significativamente la seguridad del proceso debido a que hasta ahora las desviaciones relevantes sólo se detectaban a posteriori, basándose en defectos en la calidad de la superficie de la pieza de trabajo o incluso en la rotura de herramientas.

Los sistemas MQL generan aerosoles con tamaños de gota inferiores a una micra para evitar que la fuerza centrífuga separe el aceite del aire cuando el aerosol pasa a través del husillo.

Los dispositivos de MQL modernos no controlan las válvulas individuales de producción del aerosol, sino que permiten seleccionar números de programa. Por tanto, lo único que debe efectuar el cliente para variar el volumen de aerosol producido es seleccionar un número de programa en el dispositivo de MQL. La figura 4 muestra claramente el cambio en la densidad del aerosol como resultado de cambios en los números de programa.

SKF Lubrication Systems somete sus sistemas MQL a continuas pruebas de resistencia bajo un riguroso funcionamiento a tres turnos en sus propias instalaciones. La información proporcionada en el área de producción se envía inmediatamente al departamento de ingeniería y desarrollo, donde se asegura que la tecnología de los dispositivos de MQL satisfaga los requisitos del usuario: un mayor rendimiento con el manejo más simple.

Los profesionales de servicio de SKF Lubrication Systems de todo el mundo reciben formación periódicamente. La instrucción práctica se realiza principalmente en la planta de SKF Lubrication Systems de Berlín, Alemania. En ella, hay 20 máquinas herramienta equipadas con diversos sistemas MQL LubriLean. El programa de formación incluye consultas con especialistas en mecanizado con sistemas de lubricación de SKF, la realización de ensayos prácticos de mecanizado y la determinación de ajustes en las herramientas con objeto de obtener la máxima eficiencia de los distintos sistemas MQL.

Ahorros significativos
La tecnología MQL monocanal se ha sometido a ensayos para ofrecer un procesamiento fiable. Los ahorros que proporciona en inversiones y gastos operativos son notables si se compara con los sistemas de lubricante de refrigeración estándar, y se ha convertido en un dispositivo indispensable en máquinas herramienta en los sectores de automoción, aviación y fabricación de herramientas y moldes. El diseño de las herramientas está casi normalizado, en especial en lo que se refiere a la geometría exterior e interior, así como el diseño de las interfaces entre el portaherramientas y la herramienta. Ahora es posible satisfacer las demandas de los usuarios de monitorización del sistema MQL.

El uso del mecanizado con MQL aumentará, ya que esta tecnología se aplica siempre que es posible en líneas de producción nuevas, en especial en la industria de automoción. Se estima que en la producción en serie a gran escala, dentro de cinco años la cuota del mercado de lubricación por cantidades mínimas será por término medio del 27%.

Solo en Alemania, en la actualidad la industria de mecanizado usa casi un millón de toneladas de aceite para la lubricación y la refrigeración de los procesos de mecanizado convencionales (fig. 5).

El uso de la tecnología de MQL puede reducir significativamente el consumo de esas enormes cantidades de aceite, disminuyendo así considerablemente el impacto en el medio ambiente. Además, puede conseguirse un aumento importante de la productividad, gracias a unos mejores resultados de corte y mayor vida de servicio de las herramientas.

Utilización de MQL en SKF
Dentro del ámbito del proyecto «Introducción de la MQL en plantas de SKF» –una campaña conjunta de SKF VOGEL, el Departamento de desarrollo de procesos de SKF y el Centro de desarrollo de fabricación de SKF (MDC) en Gotemburgo–, se han creado programas piloto para la introducción de MQL.

Dos de ellos son ejemplos de sostenibilidad y mejora de la productividad. El primero abarca el torneado de jaulas para rodamientos en la fábrica de Gotemburgo de SKF. El segundo proyecto está centrado en el torneado y corte de rodillos en el canal 2 de producción de rodillos, también en Gotemburgo.

Para la producción de las jaulas se tuvo que convertir a MQL el sistema de lubricante de refrigeración de cuatro tornos. El motivo de este proyecto era el rápido envejecimiento del lubricante de refrigeración, que iba acompañado de olores muy desagradables y, como resultado de ello, de tener que realizar cambios frecuentes del lubricante de refrigeración, con los consiguientes costes.

Para las pruebas, uno de los cuatro tornos se equipó con un sistema LubriLean VarioPlus y fue separado del suministro de lubricante de refrigeración.

El sistema MQL se integró en el equipo de control de la máquina herramienta. De este modo, el suministro de MQL se podía conectar en el momento solicitado, al igual que antes se había hecho con el lubricante de refrigeración. Además de mejorar la calidad de la superficie mecanizada, otro objetivo era conseguir un ajuste tal en el sistema MQL que la cantidad precisa de refrigerante se consumiera completamente durante el proceso, de manera que no quedaran residuos en la pieza de trabajo. Por tanto, no fue necesario ningún procedimiento de lavado adicional.

Los exámenes de las herramientas de corte mostraron un desgaste significativamente menor al usar MQL (fig. 7) en comparación con el empleo de lubricantes de refrigeración convencionales (fig. 8).

El proyecto demostró con éxito una reducción del lubricante de refrigeración. Con los lubricantes de refrigeración convencionales, el consumo medio anual era generalmente de 400 litros. Usando MQL, el consumo iba a quedar reducido a 10 litros al año. Esto significaba una reducción del 97% en los costes, constituyendo una contribución significativa a la protección medioambiental. El plazo de amortización de la inversión era de solo 0,67 años. Como consecuencia de estos convincentes resultados, los otros tres tornos se modificaron para la MQL.

Un efecto adicional, muy importante, fue la satisfacción de los operarios. La conversión a MQL los liberó de olores desagradables.

El segundo proyecto de producción de rodillos de SKF implicó la modernización de un centro de mecanizado, que ya funcionaba con un sistema de lubricación por cantidades mínimas de otro fabricante, para adaptarlo a MQL LubriLean. El objetivo era incrementar la productividad, mejorar la calidad de la superficie y reducir significativamente el consumo de lubricante.

Para el ensayo se desarrolló un portaherramientas de MQL especial para dividir los rodillos, que se implementó en colaboración con el fabricante de herramientas Sandvik. Para la lubricación por cantidades mínimas se usó un sistema LubriLean VarioSuper. Los ensayos mostraron los siguientes resultados:

El consumo de aceite se redujo de 3 litros a 0,45 litros por día/máquina (ahorros del 85%).
El incremento en los parámetros de corte redujo de 0,5 a 2 segundos los ciclos de producción por rodillo (en función del diámetro del rodillo).
Se mejoró la calidad de la superficie.

Debido a estos resultados positivos, se modernizarán todas las demás máquinas de producción de rodillos del canal de producción 2.

Los citados proyectos indican claramente el potencial de ahorro que puede obtenerse implantando esta tecnología de SKF, que ahora está completamente desarrollada.

Para obtener información más amplia sobre los sistemas de lubricación por cantidades mínimas de SKF LubriLean, visite www.skf.com/lubrication.

SKF Y WILLY VOGEL AG

En 2004 SKF adquirió Willy Vogel AG, la empresa líder del mercado en sistemas de lubricación. A partir del 1 de julio de 2009, todos los sistemas de lubricación, productos y servicios de VOGEL se comercializarán bajo la marca SKF.

De esta manera, SKF ha reforzado aún más sus cinco áreas de competencia (rodamientos y unidades de rodamientos, sistemas de lubricación, obturaciones, mecatrónica y servicios), combinando sinergias para desarrollar soluciones de lubricación de alto nivel para clientes de todo el mundo.