Recambio de herramental para un fresado más efectivo de materiales duros

El cambio a herramientas para trabajos más desafiantes no sólo resolvió un problema para este taller sino que también le permitió para establecer un nuevo nicho en el área de mecanizado.

A lo largo de los años, Sarco Precision, un taller de 15 personas en Mount Vernon, Washington, se ha ganado una posición en el segmento como un negocio de mecanizado de contrato masivo. La empresa contaba con una sólida plantilla de empleados con un promedio de 15 a 20 años de experiencia en mecanizado y una buena cantidad de máquinas-herramienta ligeras y medianas, operando 16 horas al día, cinco días a la semana. Sarco hizo un buen negocio en la industria de dispositivos médicos, lo que le ha permitido sacar ventaja del mecanizado ligero de precisión. Paul Kline, presidente de la compañía, quien compró el negocio en 2008, dice que la operación era cómoda pero también muy competitiva en precios.

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Dicho esto, el taller vio recientemente la oportunidad de participar en el proceso de oferta por un trabajo de mecanizado de piezas duras que ofrecía el potencial para un trabajo estable y repetitivo. La pieza es un acople de actuador pesado hecho de acero inoxidable 15-5, con una dureza que va desde 39 hasta 42 HRC. Con medidas de solo 7,6 por 2,5 por 3,415 pulgadas y con una horquilla en un extremo, la pieza parecía manejablemente pequeña y un buen candidato para mantener a Sarco vigente en el creciente segmento de mercado del fresado en duro. Por otro lado, también requirió más eliminación de material que el trabajo estándar de Sarco. La pieza acabada, que comienza como un lingote de 20 libras, termina pesando sólo 7 libras después de mecanizada.

Sarco llevó a cabo el trabajo en una máquina CNC vertical de conicidad 40, usando una fresa escariadora de alta tasa de alimentación de 0.75 pulgadas. Los parámetros de corte produjeron un tiempo de ciclo de 46 minutos para completar el desbaste, lo cual era más lento que el tiempo que se esperaba cuando se licitó el trabajo. Siempre que se intentaba ejecutar el trabajo un poco más rápido, los resultados eran vibración, golpeteo y falla catastrófica de la herramienta. “Incluso a velocidades de alimentación muy bajas, las fresas escariadoras de 200 dólares se rompían con demasiada frecuencia”, dice Kline.

Después de los primeros procesos, y a pesar de los crecientes volúmenes de pedidos, Kline estaba empezando a preguntarse si la oferta de fresado en duro era una buena opción estratégica para Sarco. El comenta que parecía haber una discrepancia básica entre los requisitos para el fresado en seco y las competencias de la compañía con su conjunto de equipos.

En abril de 2016, Chris Murray, ingeniero de campo de Ingersoll Cutting Tools, escuchó a la máquina trabajar durante el proceso de perfilado de la pieza mientras realizaba una de sus caminatas semanales por la planta. Allí sugirió que intentaran usar una herramienta de Ingersoll, la Hi-Feed Midi de 2 pulgadas. “Se necesitan cortes más profundos que con fresas convencionales de alta tasa de alimentación, con tamaño y densidad similares, pero que a menudo reducen las fuerzas de corte, especialmente las fuerzas laterales que causan castañeo”, explica Murray. “La herramienta de mayor diámetro corta una banda más ancha y se acomoda a un mayor número de insertos para reducir las fuerzas de corte por diente. En general, permite cortes más pesados en las máquinas de servicio ligero”.

En los ensayos que utilizaron esta herramienta para la sección de perfilado del trabajo, Murray y el operador, Robert Moore, comenzaron a usar los anteriores parámetros y observaron que la operación funcionaba silenciosamente a pesar de la dureza del material. Gradualmente, aumentaron los parámetros a 924 sfm, 116 pulg/min y 0,055 pulgadas de profundidad de corte. Incluso al lograr el doble de la tasa de eliminación de material (MRR), la operación funcionó tranquilamente sin vibración o marcas de castañeo en las piezas. Además, la vida de la herramienta promedió más de 90 minutos de corte, que es el triple de la vida útil anterior y más que suficiente para completar dos piezas entre cambios.

Para la ranura de horquilla, que mide 1.190 x 3.0 x 2.15 pulgadas, Sarco utilizó una versión de 1 pulgada de la misma herramienta de corte Hi-Feed Midi. En primer lugar, se utilizaron los parámetros de ranurado originales, pero según la orientación de Murray, las velocidades de alimentación y profundidad de corte se incrementaron, y los nuevos parámetros fueron 1,680 rpm, 101 pulg/min y 0,030 pulgadas de profundidad de corte. Esto fue aproximadamente 50 por ciento más rápido que antes; sin embargo, la operación se ejecutó silenciosamente y sin fractura súbita de la herramienta.

Murray dice que varias características de la línea Hi-Feed Midi explican los mejores resultados de Sarco. “En primer lugar, la herramienta tiene un estilo de radio real, una geometría de alta alimentación e insertos gruesos que son capaces de manejar profundidades de hasta 0,060 pulgadas”, explica. “También contribuye su diseño de sujeción rígido con tornillos de apriete de alta resistencia y una acción de corte que orienta las principales fuerzas de corte axialmente en lugar de lateralmente, para reducir la probabilidad de que se produzca castañeo.

Después de tres meses de operar con los nuevos parámetros y de completar aproximadamente 90 piezas, el proceso no ha tenido ninguna falla catastrófica de la herramienta. De hecho, los insertos se desgastan tan gradualmente que el principal indicador para cambio de herramienta es el deterioro del acabado de la superficie de la pieza.

Kline planea mejorar la fijación para permitir mayores MRR. “Con la experiencia que tenemos hasta ahora, podemos decir que la máquina y el herramental pueden resistir un corte aún más rápido, pero la pieza de trabajo necesitará un soporte más rígido, especialmente para la ranura de la horquilla”.

De hecho, el éxito en este trabajo ha motivado a Sarco a buscar más trabajos de fresado de materiales duros. “Con estas nuevas herramientas, podemos ejecutar trabajos pesados en nuestras actuales máquinas de servicio mediano, evitando cualquier inversión de capital de grandes volúmenes”.

Este ejemplo de reemplazo de herramental es típico de pequeños talleres que no tienen el tiempo o los recursos para buscar la solución óptima de herramientas y deben confiar en la asesoría de proveedores con experiencia. “Independientemente de si Ingersoll tiene las mejores herramientas para cada aplicación, su soporte de aplicaciones es excepcional”, refiere Kline. “Aunque somos un taller pequeño, Murray o algún otro representante de Ingersoll está aquí por lo menos una vez a la semana, ayudándonos con los problemas que vemos y descubriendo aquellos que no vemos. Cuanto más difícil sea el problema, mayores probabilidades habrá de que lo llamemos.