Experiencia y práctica en la gestión y mantenimiento de equipos CNC para perforación de pozos profundos

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I. Gestión de los equipos numéricamente controlados
1. Modelo de gestión de los equipos numéricamente controlados
El modo en que se utilizan los equipos numéricamente controlados afecta directamente la eficiencia productiva y los beneficios económicos de la empresa. Por su parte, el método de gestión determina directamente cómo se utilizan dichos equipos. Por lo tanto, la gestión de los equipos numéricamente controlados es algo de suma importancia. En las primeras etapas de uso de los equipos CNC, debido a la escasez de estos dispositivos, a su variedad limitada y al hecho de que estaban concentrados en una o dos unidades, las respectivas entidades desarrollaron un modelo de gestión cerrado que integraba la administración, el uso y el mantenimiento de los equipos CNC. Con el desarrollo de la producción, cada vez más equipos utilizan tecnología numérica de control. Esto hace que sea difícil concentrar estos equipos en una sola unidad; por lo tanto, en muchos talleres de producción existen equipos con control numérico. Por lo tanto, el modelo de gestión mencionado resulta difícil de aplicar. Si se adopta el modelo mencionado, cada unidad tendría que crear sus propias instalaciones y personal para tareas de mantenimiento, lo que inevitablemente causaría un enorme desperdicio de recursos humanos, materiales y financieros. Además, las condiciones reales no lo permiten. Por lo tanto, actualmente adoptamos un modelo de gestión moderno en el que el uso de equipos numéricamente controlados y los procesos relacionados con ellos están a cargo de los talleres, mientras que la gestión y el mantenimiento corresponden al departamento de maquinaria. 2. La gestión básica y técnica de los equipos CNC es de gran importancia para las empresas. Poseer máquinas herramienta CNC refleja la fortaleza de una empresa; además, el uso óptimo de dichos equipos resulta muy beneficioso para su rentabilidad. Las empresas no deben centrarse únicamente en el grado de utilización y en las mejores prestaciones de los equipos. También es necesario prestar atención a su mantenimiento y reparación. Estos aspectos son cruciales, ya que determinan si los equipos numéricamente controlados podrán funcionar correctamente a largo plazo. Para mantener los equipos en un estado técnico óptimo y permitir que cumplan plenamente su función, en la gestión básica de los equipos y en las tareas técnicas relacionadas con ellos, nos hemos centrado en los siguientes aspectos: ① Establecer departamentos especializados para el mantenimiento de los equipos CNC; estos departamentos se encargan de la gestión y reparación de todos los equipos CNC de la planta. Están formados por técnicos experimentados y veteranos, así como por ingenieros eléctricos que cuentan con un alto nivel de especialización, responsabilidad y habilidades prácticas para operar los molinos mecánicos. La unidad que utiliza los equipos cuenta con técnicos especializados en mantenimiento de equipos CNC, encargados exclusivamente del mantenimiento diario de dichos equipos. ②Es necesario establecer y perfeccionar reglamentos y procedimientos que se adapten a las características de las máquinas controladas numéricamente. De esta manera, se pueden desarrollar sistemas de gestión adecuados, como por ejemplo: reglamentos para la gestión de los equipos controlados numéricamente, procedimientos de operación segura de dichos equipos, instrucciones para su uso, sistemas de mantenimiento de los equipos, métodos técnicos para su gestión, procedimientos de mantenimiento y reparación, así como las responsabilidades del personal encargado de las reparaciones eléctricas y mecánicas de los equipos. De este modo, la gestión de los equipos se vuelve más sistemática y organizada. ③Se deben crear registros de mantenimiento completos, incluyendo registros del mantenimiento de los equipos numéricamente controlados y registros de cambio de turno. Es necesario registrar en detalle el funcionamiento de los equipos y las posibles averías que puedan ocurrir. En particular, se debe anotar con precisión el momento en que ocurren las averías, su ubicación, las causas, los métodos para solucionarlas y el proceso seguido para resolverlas. De esta manera, se podrán utilizar estos registros como referencia en futuras operaciones y tareas de mantenimiento. ④Se debe crear una base de datos de información de gestión básica, así como una base de datos sobre los equipos numéricamente controlados. En esta base de datos se deben describir en detalle las características básicas de dichos equipos, y se deben proporcionar los datos necesarios para conocer sus capacidades. Esto servirá como referencia para la gestión, utilización, procesamiento de productos, ajuste y mantenimiento de los equipos numéricamente controlados en el futuro. ⑤Se ha reforzado la verificación de los equipos controlados numéricamente. Para garantizar la calidad de los nuevos equipos, se han intensificado las tareas de instalación, puesta en marcha y verificación de los mismos. En particular, en lo que respecta a la verificación de los equipos, se han establecido medidas estrictas de control; se realizan inspecciones detalladas de acuerdo con los términos del contrato, los acuerdos técnicos, las normas internacionales y nacionales pertinentes, así como los requisitos establecidos en los planes de verificación. Los aspectos que se deben verificar incluyen: la inspección previa al envío desde la fábrica (control de calidad durante el montaje en la planta de fabricación); la inspección del empaque antes de abrir el equipo; y la verificación del aspecto y cantidad de las piezas después de abrirlo. También es necesario revisar cuidadosamente todos los documentos que vienen con el equipo, como los manuales de uso, manuales de mantenimiento, instrucciones de los accesorios, software del sistema y sus respectivas instrucciones. En particular, es importante hacer copias de seguridad del software del sistema. De esta manera, se facilita el desarrollo de funciones adicionales en los equipos en el futuro, así como el mantenimiento y reparación de las máquinas herramienta. Una vez completada la puesta a punto de la máquina herramienta, se utiliza la interfaz RS232 para transmitir los parámetros de la máquina como medida de respaldo. Para evitar que se pierdan los archivos (parámetros) de la máquina herramienta. Después de la instalación y puesta en marcha, se deben realizar las siguientes verificaciones: precisión geométrica, precisión de posicionamiento y precisión de repositionamiento, funciones de control numérico, seguridad y nivel de ruido, estándares de mecanizado, piezas de trabajo especificadas por el cliente, potencia de corte de la máquina herramienta, fiabilidad de la misma, etc. Durante la inspección de recepción, las reclamaciones relacionadas con la calidad deben basarse en hechos concretos. Se debe controlar estrictamente los indicadores relacionados con el rendimiento y la precisión importantes de las máquinas herramienta, realizando una inspección minuciosa. Por ejemplo, nuestra fábrica adquirió un centro de mecanizado alemán. Al verificar su precisión, se descubrió que la precisión de posicionamiento en las cinco coordenadas estaba por encima de los límites permitidos. Al consultar el programa del sistema NC de la máquina, se comprobó que no se había realizado ningún ajuste para compensar los errores de precisión al momento de su salida de fábrica. Ante estos hechos, el fabricante no tuvo más remedio que admitirlo. Más tarde, enviaron a personas a nuestra fábrica en dos ocasiones hasta que lograron ajustar y compensar la precisión de las coordenadas hasta alcanzar los valores establecidos. ⑥Es necesario fortalecer el equipo de mantenimiento. Los equipos numéricos controlados son productos de alta tecnología que integran elementos eléctricos, hidráulicos (neumáticos) y ópticos; su nivel técnico es elevado, por lo que su operación y mantenimiento resultan difíciles. Por lo tanto, es necesario crear un equipo de mantenimiento altamente calificado para satisfacer las necesidades de reparación del equipamiento. Realizamos la formación de diversas maneras. Primero, mediante la instalación y puesta en marcha de los equipos, permitiendo que los fabricantes impartan capacitación en el lugar a los operadores, técnicos de mantenimiento y personal de gestión. Segundo, llevando a las personas al lugar donde se encuentran los equipos para que puedan aprender, hacer visitas de estudio y practicar. Tercero, utilizando cursos internos para capacitar a los empleados, con el fin de que puedan dominar rápidamente las técnicas de operación y mantenimiento de los equipos. ⑦Establecer una red de colaboración para los equipos CNC es complicado, ya que estos equipos son muy diversos y su hardware y software no siempre son compatibles entre sí. Esto dificulta enormemente las tareas de mantenimiento. Por ello, hemos establecido relaciones amistosas con las empresas que utilizan equipos CNC del mismo tipo. Intercambiamos regularmente experiencias en materia de gestión y mantenimiento, así como información entre nosotros, lo cual ha contribuido a mejorar el uso de las máquinas CNC. II. Mantenimiento preventivo de los equipos controlados por computadora. Como su nombre indica, el mantenimiento preventivo consiste en eliminar, antes de que ocurran las averías, aquellos factores que podrían causarlas o que dificultarían su solución una vez que se produzcan. En general, debe incluir: la selección del equipo, el uso correcto del mismo y las inspecciones periódicas durante su funcionamiento. ①Desde el punto de vista del mantenimiento, en la selección de equipos controlados numéricamente, además de los parámetros relacionados con su disponibilidad, los parámetros relacionados con su posibilidad de mantenimiento deben incluir: los indicadores técnicos de su modernidad, fiabilidad y facilidad de mantenimiento. La avanzada tecnología se refiere a que el equipo debe contar con un nivel técnico acorde al desarrollo de la época en la que se encuentra. La fiabilidad se refiere al tiempo promedio sin fallos y a la tasa promedio de fallos del equipo; además, es importante que el sistema de control haya pasado las pruebas de calidad realizadas por organismos autorizados. La reparabilidad se refiere a si es fácil reparar el equipo, si existe un mercado adecuado para adquirir piezas de repuesto, si se dispone de toda la documentación técnica necesaria para las reparaciones, si hay un buen servicio postventa, si existen capacidades técnicas adecuadas para las reparaciones, y si la relación entre el rendimiento del equipo y su precio es razonable. Aquí es especialmente importante prestar atención a la integridad de los documentos técnicos, a los discos de respaldo del sistema, al software de programas PLC, al software de transmisión del sistema, a los medios de transmisión y a las instrucciones de operación; nada de esto puede faltar. La formación técnica para los usuarios no puede ser algo superficial; todo esto debe estar especificado en el contrato de compra y debe implementarse de manera rigurosa. De lo contrario, se generarán problemas en el futuro. Además, a menos que se trate de situaciones especiales, es recomendable utilizar sistemas CNC de la misma serie y del mismo fabricante. De esta manera, se facilitan los repuestos, los planos y la documentación necesaria. La programación y la operación tienen ventajas, y también son útiles para la gestión y el mantenimiento del equipo. ②Es fundamental adherirse al uso correcto de los equipos. El uso adecuado de las máquinas controladas por computadora es clave para reducir las averías y prolongar su vida útil; además, desempeña un papel muy importante en el mantenimiento preventivo. Según las estadísticas, un tercio de las averías son causadas por factores humanos. Además, el mantenimiento rutinario (como el llenado de aceite, la limpieza y las inspecciones) es realizado por los operadores. La solución consiste en enfatizar la importancia de la gestión, el uso y el mantenimiento de los equipos. También es necesario mejorar la formación técnica y profesional de los operadores, para que puedan dominar rápidamente las características de las máquinas. Así, se pueden cumplir estrictamente las normas de operación y mantenimiento de los equipos, asegurando así que funcionen en condiciones óptimas. ③Es necesario mantener inspecciones periódicas durante el funcionamiento del equipo. Dadas las características de los equipos numéricamente controlados, como su avanzada tecnología, complejidad y alto nivel de automatización, su mantenimiento y cuidado resultan mucho más complicados y requieren mayores esfuerzos en comparación con los equipos convencionales. El personal de mantenimiento debe realizar inspecciones periódicas, como verificar el funcionamiento de los ventiladores del sistema CNC, si los gabinetes y motores generan calor, si hay sonidos o olores anormales, si las lecturas de los manómetros son normales, si existen fugas en las tuberías y conexiones, y si el estado de lubricación es adecuado. De esta manera, se puede prevenir la aparición de fallos y accidentes. Si se detectan anomalías, deben resolverse de inmediato. Así, es posible evitar que los problemas se agraven, reduciendo así todas las pérdidas evitables. III. Ejemplos de reparación de equipos CNC
1. Diagnóstico de fallos en los sistemas CNC
① Autodiagnóstico del sistema: Por lo general, los sistemas CNC cuentan con un sistema de autodiagnóstico bastante completo. Tanto en los sistemas Fanuc como en los Siemens, es posible realizar un autodiagnóstico limitado del propio sistema o de sus interfaces, ya sea durante la inicialización al encender el equipo o mientras este está en funcionamiento. El personal de mantenimiento debe estar familiarizado con los diversos mensajes de alerta del autodiagnóstico del sistema. Realizar un análisis según las instrucciones para determinar el alcance del fallo. Localizar los componentes defectuosos: en los sistemas CNC importados, generalmente solo es posible localizarlos a nivel de la placa. ②Los fallos lógicos en los sistemas CNC se refieren al software del sistema de control y a los programas PLC. Algunos sistemas los almacenan en EPROMs que se conectan a la placa madre, mientras que otros se encuentran en el disco duro. Una vez que surgen problemas con estos programas, el sistema sufre caos total o parcial. Cuando se determine que se trata de un fallo en el software, es necesario utilizar un software de respaldo o una EPROM de repuesto. Luego, se debe seguir estrictamente los pasos de instalación para poder probar el funcionamiento del sistema. Con archivos de respaldo, generalmente no es difícil recuperarse de este tipo de fallos. La dificultad radica en que el software de respaldo no es completo, o bien en que no se dispone de equipos especializados para la transferencia de datos, o aún en que los fabricantes establecen contraseñas para proteger las instrucciones de uso, lo que impide la recuperación de los datos. ③Se utiliza un programa PLC para localizar las fallas en la interfaz entre la máquina herramienta y el sistema CNC. Actualmente, los sistemas de control CNC suelen contar con un controlador PLC; en la mayoría de los casos, se trata de un controlador PLC integrado. El personal de mantenimiento debe analizar los componentes eléctricos de control de la máquina herramienta según el diagrama en forma de trapecio, para poder ver de manera visual el estado de las entradas/salidas del sistema CNC en la pantalla CRT. A través del análisis lógico del programa PLC, es posible detectar fácilmente la ubicación del problema. Como la página de autodiagnóstico en el sistema FANUC One OT, o las instrucciones T en el sistema FANUC One 7M. 2. Pasos para la resolución de problemas: ① Preguntar al operador cuál es la causa del problema. Cuando ocurre un problema, los técnicos de mantenimiento no deben actuar de forma precipitada. En lugar de eso, deben preguntar detalladamente en qué estado se encontraba la máquina en el momento en que ocurrió el problema, cuáles fueron sus manifestaciones, qué consecuencias tuvo y si se trató de un error de operación. Si es posible que se reproduzcan los mismos problemas, etc. ②La inspección de la superficie y del suministro eléctrico básico consiste principalmente en verificar si hay algún problema en el equipo, como atascos mecánicos en las cintas transportadoras, daños en los motores o fusibles fundidos. Primero, verifique si la fuente de alimentación AC/DC funciona correctamente, con el fin de reducir al mínimo el alcance del problema. ③Analizar los planos para determinar la ubicación de la falla. Se realiza un análisis basado en los diagramas lógicos del PLC, con el fin de averiguar si la falla se debe a problemas mecánicos, eléctricos, hidráulicos o neumáticos. ④Es necesario ampliar el enfoque. Según el análisis basado en la experiencia, hay que ir más allá de lo que indican las instrucciones de reparación; estos documentos solo ofrecen una perspectiva, y a veces su alcance es muy limitado. En uno de los tornos CNC FANUC OT de nuestra fábrica, al encender la máquina, no había imagen en el CRT. La luz indicadora de alarma del módulo de alimentación se encendía. Según las instrucciones de mantenimiento, se descubrió que la resistencia entre el extremo positivo de la fuente de alimentación 24EDC, común para el CRT y las interfaces I/O, era de solo 1-2 Ω, mientras que en equipos similares esa resistencia debería ser de 155 Ω. Según las instrucciones, este tipo de fallos suele estar relacionado con la placa madre, por lo que es necesario enviarla al fabricante para su reparación. Pero nosotros pensamos de otra manera: primero desconectamos el conector del cable Ml8; el problema persistió. Luego desconectamos el conector C-Sl4, y se detectó un cortocircuito. Después de solucionar ese problema, la máquina volvió a funcionar normalmente. 3. Ejemplos de solución de problemas: ① En nuestro centro de mecanizado CNC XH716, el sistema utilizado es FANUC-OM. Una vez se produjo un error, se activó la alarma 408. Se determinó que se trataba de un problema en el sistema servo; es decir, había problemas con la información de retroalimentación. Al medir las líneas de señal del cable, se comprobó que estaban en orden. Pero cuando se conectó el cable, no había alimentación de +5V para el codificador de pulsos. Se verificó que la alimentación de +5V en el sistema servo estaba bien, pero aún así no había alimentación. Se sospechó que el conector del cable no estaba conectado correctamente a la toma correspondiente en el sistema servo. Después de solucionar este problema, la máquina volvió a funcionar normalmente. Esta máquina herramienta presenta con frecuencia alarmas de sobrecarga durante el procesamiento; el código de la alarma es 434. Esto se manifiesta en una corriente excesiva en el motor del eje, lo que provoca su sobrecalentamiento. La alarma desaparece después de unos 40 minutos; sin embargo, tras seguir funcionando por un rato, vuelve a aparecer la misma alarma. Tras realizar el análisis, se considera que el sistema de servomecanismos eléctricos no presenta fallos; se estima que la causa es una carga excesiva que impide su funcionamiento adecuado. Para evitar que vuelvan a ocurrir fallos eléctricos. Se confirma que es causado por un tornillo mecánico o por una parte móvil demasiado ajustada. Después de ajustar la tuerca antiflexión del husillo de ajuste, el efecto no fue notable. Posteriormente, se ajustó también la cuña guía del eje, lo que permitió reducir significativamente la carga sobre la máquina herramienta; así se resolvió el problema. ②Fauc 17M, fresadora CNC de 4 ejes. Al encenderla, se produjeron errores 05 y 07. Se comprobó que la posición del eje B estaba fuera de los límites permitidos. Tras analizar el problema, se determinó que había un defecto en la parte de retroalimentación relacionada con la posición. Al inspeccionar la placa de control de posición interna del modelo 7M, se descubrió que un filtro integrado estaba abierto, lo que causaba interrupciones en la información de retroalimentación. Al reemplazar ese filtro, la máquina volvió a funcionar normalmente. ③Nuestra fábrica ha modificado por nuestra cuenta una fresadora CNC C6140A, cuyo sistema es HUST de origen taiwanés. Después de encenderla, no se puede encontrar el punto cero. Tras el análisis, se determinó que el principio de puesta a cero consiste en reducir la velocidad durante el proceso de puesta a cero, moviéndose en dirección opuesta. Se debe detenerse una vez que se encuentre el pulso de cero del codificador de pulsos. Las acciones anteriores se llevaron a cabo sin problemas, pero al intentar volver a la posición de cero, no se logró encontrarla. Se presume que no existe pulso de cero en el codificador de pulsos, o bien que la línea de señal está dañada. Al reemplazar el codificador de pulsos, la máquina volvió a funcionar normalmente. ④Centro de mecanizado horizontal SAJO HMC 630-P; el sistema numérico es Siemens 840C. Después de encender la máquina, el eje B no puede moverse. Tras realizar una inspección, se comprobó que la válvula electromagnética del eje B sí funcionaba, pero el PLC indicaba que el eje B no estaba relajado. Se determinó que el interruptor de presión tenía un problema; tras desmontarlo y examinarlo, se descubrió que los contactos del interruptor estaban dañados. Después de reemplazarlo por otro interruptor de presión, el fallo se solucionó. IV. Algunas consideraciones sobre la gestión y mantenimiento de los equipos CNC 1. Los equipos CNC, como dispositivos de mecanizado de alta precisión, integran conocimientos de diversas disciplinas como la mecánica, la electrónica y la informática. Por lo tanto, se requiere una gestión especializada de estos equipos. Los principales problemas relacionados con los equipos CNC son la gestión, el mantenimiento y la mejora de sus funciones. Es decir, se deben aplicar métodos de gestión científicos para aprovechar al máximo la eficiencia de los equipos controlados por computadora. También es necesario fortalecer los equipos de mantenimiento, creando un grupo de técnicos especializados en mecánica, electricidad, energía, así como en software y hardware informático. De esta manera, se puede mejorar el nivel teórico y técnico de los técnicos de mantenimiento, en particular su capacidad para identificar fallos y solucionarlos. Al mismo tiempo, también es importante mejorar las habilidades técnicas de los operadores y programadores. La reparación de equipos numéricamente controlados es, en realidad, una tarea muy compleja y que requiere un alto nivel técnico. Dado que los equipos numéricamente controlados difieren mucho de los equipos convencionales, se exige un alto nivel de habilidad por parte del personal encargado de su reparación. No solo es necesario tener conocimientos en el área eléctrica, sino también en mecánica, hidráulica y óptica. Los equipos numéricamente controlados son, en efecto, sistemas mecatrónicos integrados. Por ejemplo, las cabezas de control numérico cuentan con sensores, convertidores A/D, además de dispositivos de desplazamiento mecánico. Para poder desempeñarse adecuadamente en esta tarea, es necesario tener conocimientos amplios en diversas áreas. La seriedad, la atención al detalle, la valentía, la responsabilidad y unos sólidos conocimientos técnicos son los requisitos básicos. La gestión numérica es una disciplina ingenieril muy compleja y integral; requiere no solo equipos avanzados, sino también un buen mantenimiento de los mismos, además de una gestión científica de los equipos. A lo largo de los años, basándonos en las características de nuestros equipos CNC y en nuestra experiencia de trabajo, seguiremos explorando nuevos modelos de gestión para estos equipos, con el fin de que puedan servir mejor a las actividades de investigación y producción.