Investigación sobre Gestión del Mantenimiento y Mantenimiento de Centros de Mecanizado CNC
Resumen: Este documento detalla la importancia de la gestión del mantenimiento de los centros de mecanizado CNC y analiza en profundidad su contenido, tanto en centros de mecanizado CNC como en máquinas herramienta convencionales, incluyendo la asignación de personal específico para la operación, el mantenimiento y la ocupación de puestos específicos, la capacitación laboral, los sistemas de inspección y mantenimiento, etc. Asimismo, destaca los aspectos singulares de la gestión del mantenimiento de los centros de mecanizado CNC, como la selección racional de métodos de mantenimiento, el establecimiento de organizaciones y redes de cooperación profesionales, y la gestión integral de la inspección. También describe detalladamente los puntos de mantenimiento diario, semestral, anual e irregular, con el objetivo de proporcionar una guía completa sobre la gestión del mantenimiento para el funcionamiento eficiente y estable de los centros de mecanizado CNC.
I. Introducción
Como equipo clave en la industria manufacturera moderna, los centros de mecanizado CNC integran tecnologías multidisciplinarias como maquinaria, electricidad, hidráulica y control numérico, y poseen características destacadas como alta precisión, alta eficiencia y un alto grado de automatización. Se utilizan ampliamente en numerosos campos, como la industria aeroespacial, la fabricación de automóviles y el procesamiento de moldes, y desempeñan un papel decisivo en la calidad del producto y la eficiencia de la producción. Sin embargo, los centros de mecanizado CNC tienen estructuras complejas y un alto contenido tecnológico. Una avería no solo provoca la interrupción de la producción y causa grandes pérdidas económicas, sino que también puede afectar la calidad del producto y la reputación corporativa. Por lo tanto, una gestión de mantenimiento eficaz y científica es de vital importancia para los centros de mecanizado CNC.
II. El mismo contenido en la gestión del mantenimiento entre centros de mecanizado CNC y máquinas herramienta convencionales
(I) Sistema de Asignación de Personal Específico para Operar, Mantener y Ocupar Determinados Cargos
Durante el uso de equipos, se debe cumplir estrictamente el sistema de asignación de personal específico para operar, mantener y ocupar ciertas posiciones. Este sistema define claramente quiénes son los operadores y el personal de mantenimiento de cada equipo, sus puestos de trabajo y el alcance de sus responsabilidades. Al asignar las responsabilidades de uso y mantenimiento de los equipos a individuos específicos, se mejora la familiaridad y el sentido de responsabilidad de los operadores y el personal de mantenimiento hacia el equipo. Los operadores pueden comprender mejor las características operativas y los cambios sutiles del equipo durante el uso prolongado del mismo y detectar rápidamente situaciones anormales. El personal de mantenimiento también puede comprender mejor la estructura y el rendimiento del equipo, realizar el mantenimiento y la resolución de problemas con mayor precisión, mejorando así la eficiencia de uso y la estabilidad del equipo y reduciendo problemas como el mal funcionamiento del equipo y el mantenimiento inadecuado causados por cambios frecuentes de personal o responsabilidades poco claras.
(II) Capacitación laboral y prohibición de operación no autorizada
Realizar una capacitación laboral integral es fundamental para garantizar el funcionamiento normal de los equipos. Los operadores y el personal de mantenimiento, tanto de centros de mecanizado CNC como de máquinas herramienta convencionales, deben recibir capacitación sistemática, que incluya especificaciones de operación, precauciones de seguridad y conocimientos básicos de mantenimiento. La operación no autorizada está estrictamente prohibida. Solo el personal que haya recibido capacitación profesional y haya aprobado la evaluación podrá operar el equipo. El personal no autorizado, debido a la falta de los conocimientos y las habilidades necesarias para la operación del equipo, es muy propenso a causar fallas en el mismo o incluso accidentes de seguridad debido a una operación incorrecta durante el proceso. Por ejemplo, quienes no estén familiarizados con las funciones del panel de control de la máquina herramienta pueden configurar incorrectamente los parámetros de procesamiento, lo que puede provocar colisiones entre las herramientas de corte y las piezas de trabajo, daños a componentes clave del equipo, lo que afecta la precisión y la vida útil del equipo, y también supone una amenaza para la seguridad de los propios operadores.
(III) Inspección de equipos y sistemas de mantenimiento regular y graduado
La implementación rigurosa del sistema de inspección de equipos es fundamental para detectar rápidamente posibles problemas. Tanto los centros de mecanizado CNC como las máquinas herramienta convencionales deben realizar inspecciones exhaustivas de los equipos según los ciclos y contenidos de inspección especificados. Estas inspecciones abarcan todos los aspectos del equipo, como los componentes mecánicos, los sistemas eléctricos y los sistemas hidráulicos, incluyendo la comprobación del estado de lubricación de los rieles guía de la máquina herramienta, el apriete de las conexiones de los componentes de la transmisión y la presencia de conexiones sueltas en los circuitos eléctricos. Mediante inspecciones periódicas, se pueden detectar señales anormales a tiempo, antes de que se produzcan averías, y se pueden tomar las medidas necesarias para su reparación y evitar su propagación.
Los sistemas de mantenimiento regular y gradual se formulan desde la perspectiva del mantenimiento general del equipo. Según el tiempo de uso y las condiciones de operación del equipo, se desarrollan diferentes niveles de planes de mantenimiento. El mantenimiento regular incluye tareas como limpieza, lubricación, ajuste y apriete del equipo para mantenerlo en buen estado de funcionamiento. El mantenimiento gradual determina diferentes niveles de estándares y requisitos de mantenimiento según la importancia y complejidad del equipo para garantizar que los equipos clave reciban un mantenimiento más preciso y completo. Por ejemplo, para la caja del husillo de una máquina herramienta común, durante el mantenimiento regular, es necesario verificar la calidad y cantidad del aceite lubricante y limpiar los filtros. Durante el mantenimiento gradual, puede ser necesario verificar y ajustar la precarga de los rodamientos del husillo para garantizar la precisión y estabilidad de rotación del husillo.
(IV) Registros de mantenimiento y gestión de archivos
Implementar el sistema de tarjetas de asignación de tareas para el personal de mantenimiento, registrar cuidadosamente información detallada, como los fenómenos, las causas y los procesos de mantenimiento de las averías, y establecer un archivo completo de mantenimiento es fundamental para la gestión a largo plazo de los equipos. Los registros de mantenimiento pueden proporcionar valiosas referencias para el mantenimiento y la resolución de problemas posteriores. Si se repiten averías similares, el personal de mantenimiento puede comprender rápidamente los métodos de gestión de averías anteriores y la información sobre las piezas sustituidas consultando el archivo de mantenimiento, lo que mejora la eficiencia y reduce el tiempo de mantenimiento. Además, el archivo de mantenimiento ayuda a analizar los patrones de averías y la fiabilidad del equipo, y proporciona una base para formular planes razonables de renovación y mejora. Por ejemplo, al analizar el archivo de mantenimiento de una máquina herramienta, se detecta que un componente de su sistema eléctrico falla con frecuencia tras un periodo de funcionamiento determinado. En ese caso, se puede considerar la sustitución anticipada de dicho componente o la optimización del diseño del sistema eléctrico para mejorar la fiabilidad del equipo.
(V) Red de Cooperación de Mantenimiento y Sistema de Diagnóstico Experto
El establecimiento de una red de cooperación en mantenimiento y la implementación del sistema de diagnóstico experto contribuyen positivamente a la mejora del nivel de mantenimiento de los equipos y a la resolución de averías complejas. Dentro de una empresa, el personal de mantenimiento posee diferentes habilidades y experiencia profesional. A través de la red de cooperación en mantenimiento, se facilitan los intercambios técnicos y la compartición de recursos. Al encontrarse con averías complejas, pueden compartir su experiencia y buscar soluciones conjuntamente. El sistema de diagnóstico experto realiza diagnósticos inteligentes de averías en los equipos mediante tecnología informática y la base de conocimientos de expertos. Por ejemplo, al introducir los fenómenos, causas y soluciones de averías comunes en los centros de mecanizado CNC, el sistema puede proporcionar posibles causas y sugerencias de mantenimiento según la información recibida, proporcionando así un sólido soporte técnico al personal de mantenimiento. Especialmente para el personal de mantenimiento con poca experiencia, puede ayudarle a localizar y resolver averías con mayor rapidez.
III. Contenidos a destacar en la gestión del mantenimiento de centros de mecanizado CNC
(I) Selección racional de métodos de mantenimiento
Los métodos de mantenimiento de los centros de mecanizado CNC incluyen el mantenimiento correctivo, el mantenimiento preventivo, el mantenimiento predictivo o basado en la condición y el mantenimiento preventivo. La selección racional de los métodos de mantenimiento debe considerar diversos factores de forma exhaustiva. El mantenimiento correctivo consiste en realizar el mantenimiento tras un mal funcionamiento del equipo. Este método es aplicable a equipos no críticos o a situaciones donde las consecuencias del mal funcionamiento son menores y los costes de mantenimiento bajos. Por ejemplo, cuando fallan algunos equipos de iluminación auxiliar o ventiladores de refrigeración no críticos de un centro de mecanizado CNC, se puede adoptar el método de mantenimiento correctivo. Estos pueden sustituirse a tiempo tras sufrir daños, sin que ello afecte significativamente a la producción.
El mantenimiento preventivo consiste en realizar el mantenimiento del equipo según el ciclo y los contenidos predeterminados para evitar averías. Este método es aplicable cuando las averías del equipo presentan una periodicidad o patrones de desgaste evidentes. Por ejemplo, en el caso de los rodamientos del husillo de un centro de mecanizado CNC, estos pueden reemplazarse o someterse a mantenimiento regularmente según su vida útil y tiempo de funcionamiento, lo que puede prevenir eficazmente la pérdida de precisión del husillo y las averías causadas por el desgaste de los rodamientos.
El mantenimiento correctivo y preventivo consiste en mejorar el equipo durante el proceso de mantenimiento para optimizar su rendimiento o fiabilidad. Por ejemplo, si se detectan aspectos poco razonables en el diseño estructural de un centro de mecanizado CNC que resulten en una precisión de procesamiento inestable o fallos de funcionamiento frecuentes, se puede optimizar y renovar la estructura durante el mantenimiento para mejorar el rendimiento general del equipo.
El mantenimiento predictivo o basado en la condición consiste en monitorear el estado operativo del equipo en tiempo real mediante tecnologías avanzadas de monitoreo, predecir posibles fallas del equipo según los datos de monitoreo y realizar el mantenimiento antes de que ocurran. Este método es particularmente importante para los componentes y sistemas clave de los centros de mecanizado CNC. Por ejemplo, mediante el uso de tecnologías como el análisis de vibraciones, el monitoreo de temperatura y el análisis de aceite para monitorear el sistema del husillo, cuando se detecta un aumento anormal de la vibración o una temperatura del aceite demasiado alta, se puede inspeccionar y realizar el mantenimiento del husillo a tiempo para evitar daños graves y garantizar la alta precisión del centro de mecanizado. La prevención del mantenimiento considera la mantenibilidad del equipo desde las etapas de diseño y fabricación para facilitar su mantenimiento en el proceso de uso posterior. Al seleccionar un centro de mecanizado CNC, se debe prestar atención a su diseño de prevención del mantenimiento, como el diseño modular de componentes y estructuras que sean fáciles de desmontar e instalar. Al evaluar los métodos de mantenimiento, se deben realizar evaluaciones exhaustivas de aspectos como los costos de reparación, las pérdidas por paradas de producción, la organización del trabajo de mantenimiento y los efectos de la reparación. Por ejemplo, para un centro de mecanizado CNC de alto valor y con una alta carga de trabajo, si bien la inversión en equipos de monitoreo y tecnologías de mantenimiento predictivo es relativamente alta, en comparación con las pérdidas por paradas de producción a largo plazo causadas por fallas repentinas del equipo, esta inversión vale la pena. Puede reducir eficazmente el tiempo de inactividad del equipo, mejorar la eficiencia de la producción y garantizar el ciclo de entrega del producto.
(II) Establecimiento de organizaciones profesionales de mantenimiento y redes de cooperación en materia de mantenimiento
Debido a la complejidad y la tecnología avanzada de los centros de mecanizado CNC, establecer organizaciones profesionales de mantenimiento es fundamental para garantizar su correcto funcionamiento. Estas organizaciones deben contar con personal con conocimientos y habilidades profesionales en diversas áreas, como maquinaria, electricidad y control numérico. Este personal no solo debe estar familiarizado con la estructura de hardware de los centros de mecanizado CNC, sino también con las tecnologías de programación, depuración y diagnóstico de averías de sus sistemas de control numérico. Las organizaciones internas de mantenimiento deben contar con herramientas y equipos de prueba completos, como herramientas de medición de alta precisión, instrumentos de prueba eléctrica e instrumentos de diagnóstico de sistemas de control numérico, para satisfacer las necesidades de mantenimiento ante diferentes tipos de averías.
Al mismo tiempo, establecer una red de cooperación en mantenimiento puede mejorar la capacidad de mantenimiento y la eficiencia en el uso de recursos. Esta red puede abarcar fabricantes de equipos, empresas de servicios profesionales de mantenimiento y departamentos de mantenimiento de otras empresas del sector. Al establecer una estrecha colaboración con los fabricantes de equipos, es posible obtener materiales técnicos, manuales de mantenimiento y la información más reciente sobre actualizaciones de software de los equipos de forma oportuna. En caso de averías importantes o problemas complejos, se puede obtener orientación remota o asistencia in situ de los expertos técnicos de los fabricantes. Al cooperar con empresas de servicios profesionales de mantenimiento, cuando la capacidad de mantenimiento de la empresa es insuficiente, se puede recurrir a profesionales externos para resolver rápidamente las averías de los equipos. La cooperación en mantenimiento entre empresas del sector permite compartir experiencia y recursos. Por ejemplo, cuando una empresa acumula una valiosa experiencia en la reparación de una avería específica de un modelo determinado de centro de mecanizado CNC, esta experiencia se puede compartir con otras empresas a través de la red de cooperación en mantenimiento, evitando que otras empresas repitan la exploración al encontrarse con el mismo problema y mejorando el nivel de mantenimiento de toda la industria.
(III) Gestión de la inspección
La gestión de inspección de los centros de mecanizado CNC realiza una gestión integral de los equipos en términos de puntos fijos, tiempos fijos, estándares fijos, artículos fijos, personal fijo, métodos fijos, inspección, registro, manejo y análisis de acuerdo con los documentos pertinentes.
Los puntos fijos se refieren a determinar las partes del equipo que necesitan ser inspeccionadas, tales como los rieles guía, husillos, husillos y gabinetes de control eléctrico de la máquina herramienta, que son piezas clave. Estas piezas son propensas a problemas tales como desgaste, holgura y sobrecalentamiento durante el funcionamiento del equipo. Las anormalidades pueden ser detectadas a tiempo a través de inspecciones de punto fijo. Los estándares fijos son para establecer valores o rangos estándar normales para cada punto de inspección. Por ejemplo, la precisión rotacional del husillo, la rectitud de los rieles guía y el rango de presión del sistema hidráulico. Durante la inspección, los valores medidos reales se comparan con los valores estándar para juzgar si el equipo es normal. Los tiempos fijos son para aclarar el ciclo de inspección de cada elemento de inspección, que se determina de acuerdo con factores tales como el tiempo de funcionamiento, la intensidad del trabajo y los patrones de desgaste de los componentes, tales como elementos de inspección con diferentes ciclos como diario, semanal y mensual. Los elementos fijos estipulan el contenido específico de la inspección, como la comprobación de la estabilidad de la velocidad de rotación del husillo, el estado de lubricación del husillo y la fiabilidad de la conexión a tierra del sistema eléctrico. El personal fijo asigna responsables específicos para cada elemento de inspección a fin de garantizar su correcta ejecución. Los métodos fijos determinan los métodos de inspección, incluyendo el uso de herramientas e instrumentos de detección, y los pasos de la operación, como el uso de un micrómetro para medir la rectitud de los rieles guía y el uso de un termómetro infrarrojo para detectar la temperatura del husillo.
Durante el proceso de inspección, el personal realiza inspecciones en el equipo según los métodos y ciclos especificados y elabora registros detallados. El contenido del registro incluye información como la hora de inspección, las piezas inspeccionadas, los valores medidos y su estado normal. El mecanismo de gestión consiste en tomar las medidas oportunas para los problemas detectados durante la inspección, como ajustar, apretar, lubricar y sustituir piezas. Algunas anomalías menores se pueden solucionar de inmediato. Para problemas más graves, se debe formular un plan de mantenimiento y contratar personal de mantenimiento profesional para realizar el mantenimiento. El análisis es una parte importante de la gestión de inspecciones. Al analizar los registros de inspección durante un período determinado, se resumen el estado operativo y los patrones de fallo del equipo. Por ejemplo, si se detecta un aumento gradual de la frecuencia de anomalías en una pieza, es necesario realizar un análisis exhaustivo de las causas. Esto puede deberse a un mayor desgaste de los componentes o a cambios en el entorno de trabajo del equipo. De esta manera, se pueden tomar medidas preventivas con antelación, como ajustar los parámetros del equipo, mejorar el entorno de trabajo o prepararse para el recambio de piezas.
- Inspección diaria
La inspección diaria es realizada principalmente por operadores de máquinas herramienta. Consiste en la inspección de los componentes generales de la máquina herramienta y la gestión e inspección de fallas que ocurren durante su operación. Por ejemplo, es necesario revisar diariamente el indicador de nivel de aceite y la cantidad de aceite del tanque de lubricación del riel guía para asegurar que el aceite lubricante se agregue a tiempo, de modo que la bomba de lubricación pueda arrancar y parar regularmente para asegurar una buena lubricación de los rieles guía y reducir el desgaste. Mientras tanto, es necesario eliminar las virutas y la suciedad en las superficies del riel guía de los ejes XYZ, verificar si el aceite lubricante es suficiente y verificar si hay rayones o daños en las superficies del riel guía. Si se encuentran rayones, se deben tomar medidas de reparación a tiempo para evitar que se deterioren aún más y afecten la precisión de la máquina herramienta. Verifique si la presión de la fuente de aire comprimido está dentro del rango normal, limpie el filtro separador de agua automático y el secador de aire automático de la fuente de aire, y elimine rápidamente el agua filtrada por el filtro separador de agua para garantizar el funcionamiento normal del secador de aire automático y proporcionar una fuente de aire limpia y seca para el sistema neumático de la máquina herramienta para evitar fallas en los componentes neumáticos causadas por problemas de la fuente de aire. También es necesario verificar los niveles de aceite del convertidor gas-líquido y del amplificador. Si el nivel de aceite es insuficiente, reponga el aceite a tiempo. Preste atención a si la cantidad de aceite en el tanque de aceite de temperatura constante de lubricación del husillo es suficiente y ajuste el rango de temperatura para proporcionar una lubricación estable y una temperatura de trabajo adecuada para el husillo para garantizar un funcionamiento de alta precisión del husillo. En el sistema hidráulico de la máquina herramienta, verifique si hay ruidos anormales en el tanque de aceite y la bomba hidráulica, si la indicación del manómetro es normal, si hay fugas en las tuberías y juntas, y si el nivel de aceite de trabajo es normal para garantizar el funcionamiento estable del sistema hidráulico, ya que este desempeña un papel clave en acciones como la sujeción y el cambio de herramientas de la máquina herramienta. Compruebe si la indicación de presión de equilibrio del sistema hidráulico es normal y observe si la válvula de equilibrio funciona correctamente cuando la máquina herramienta se mueve rápidamente para evitar el desequilibrio de las piezas móviles de la máquina herramienta causado por un mal funcionamiento del sistema de equilibrio, lo cual podría afectar la precisión del procesamiento y la seguridad del equipo. En las unidades de entrada y salida del CNC, mantenga limpio el lector fotoeléctrico, asegure una buena lubricación de la estructura mecánica y garantice la transmisión normal de datos entre el sistema de control numérico y los equipos externos. Además, revise los dispositivos de disipación de calor y ventilación de los diversos armarios eléctricos para garantizar que los ventiladores de refrigeración de cada armario funcionen correctamente y que las rejillas de los filtros de los conductos de aire no estén obstruidas para evitar daños a los componentes eléctricos causados por una temperatura excesiva en el interior de los armarios eléctricos. Por último, verifique varios dispositivos de protección, como rieles guía y varias cubiertas protectoras de la máquina herramienta, para asegurarse de que no estén sueltos para garantizar la seguridad de funcionamiento de la máquina herramienta y evitar que objetos extraños, como virutas y líquido refrigerante, entren en el interior de la máquina herramienta y dañen el equipo. - Inspección a tiempo completo
La inspección completa la realiza personal de mantenimiento a tiempo completo. Se centra principalmente en realizar inspecciones clave de las piezas y componentes importantes de la máquina herramienta según el ciclo, así como en la supervisión del estado del equipo y el diagnóstico de averías. El personal de mantenimiento a tiempo completo debe elaborar planes de inspección detallados y realizar inspecciones periódicas de componentes clave, como los husillos de bolas, según dichos planes. Por ejemplo, limpie la grasa vieja del husillo de bolas y aplique grasa nueva cada seis meses para garantizar la precisión y suavidad de la transmisión. En el circuito de aceite hidráulico, limpie la válvula de alivio, la válvula reductora de presión, el filtro de aceite y el fondo del depósito de aceite cada seis meses, y reemplace o filtre el aceite hidráulico para evitar averías en el sistema hidráulico causadas por la contaminación del aceite. Revise y reemplace las escobillas de carbón del servomotor de CC anualmente, revise la superficie del conmutador, sople el polvo de carbón, elimine las rebabas, reemplace las escobillas de carbón demasiado cortas y utilícelas después del rodaje para garantizar el funcionamiento normal y una buena regulación de la velocidad del motor. Limpie la bomba hidráulica de lubricación y el filtro de aceite, limpie el fondo del depósito y reemplace el filtro de aceite para garantizar la limpieza y el suministro normal de líquido al sistema de lubricación. El personal de mantenimiento a tiempo completo también debe utilizar equipos y tecnologías de detección avanzados para supervisar el estado de la máquina herramienta. Por ejemplo, utilice instrumentos de análisis de vibraciones para supervisar el sistema del husillo y analice el espectro de vibración para evaluar el estado de funcionamiento y posibles fallos del husillo. Utilice tecnología de análisis de aceite para detectar el aceite en el sistema hidráulico y el sistema de lubricación del husillo, y evalúe el estado de desgaste del equipo y el grado de contaminación del aceite según indicadores como el contenido de partículas metálicas y los cambios de viscosidad para detectar con antelación posibles fallos y formular las estrategias de mantenimiento correspondientes. Mientras tanto, elabore registros de diagnóstico según los resultados de la inspección y el seguimiento, analice en profundidad los resultados del mantenimiento y presente sugerencias para mejorar la gestión del mantenimiento del equipo, como optimizar el ciclo de inspección, mejorar el método de lubricación y aumentar las medidas de protección para mejorar continuamente la fiabilidad y la estabilidad del equipo. - Otros puntos de mantenimiento regulares e irregulares
Además de las inspecciones diarias y de tiempo completo, los centros de mecanizado CNC también tienen algunos puntos de mantenimiento que se llevan a cabo de forma semestral, anual,