Nuevas herramientas de corte permiten a fresadoras viejas trabajar con forjas de “cortezas”

Puede ser riesgoso mover y relegar el trabajo principal a una máquina más antigua y obsoleta. Sin embargo, un taller en Houston, Texas, encontró que esta máquina vieja podía realizar el trabajo de manera efectiva y eficiente.

Esta fue la experiencia de Peter Dinh, president de Cyber Manufacturing LLC. El taller de 60 empleados, que suministra servicios a la industria de petróleo y gas, trasladó un trabajo desafiante de fresado de desbaste desde una máquina nueva y pequeña a una máquina vertical Kingsbury de 30 años. Enfocarse en el problema y cambiar las herramientas que usaba le permitió al taller obtener una reducción de cinco a uno en el tiempo de mecanizado. Esto trajo ahorros anuales de $100,000 dólares en el tiempo de mecanizado y en los costos de mantenimiento, reparaciones y operación (MRO, por sus siglas en inglés).

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El taller se cambió de la fresa frontal ISO Plus de Ingersoll a la fresa frontal indexable Hi-QuadXXX, también de Ingersoll. Esta fue una elección atípica para este particular trabajo porque la fresa de alta alimentación normalmente es usada para rápidas alimentaciones con pasadas poco profundas, pero el trabajo de Cyber requiere profundidades de corte en el rango de las 0.3 pulgadas.

El trabajo en cuestión involucra fresado de desbaste de forjas de acero 4140 para crear grandes compuertas de válvulas de proceso. El proyecto continúa de forma ininterrumpida con un volumen de entre 500 y 750 piezas al año. Las piezas casi rectangulares miden 29 por 14, por 14 pulgadas y necesitan aproximadamente 0.75 pulgadas removidas por cara –cerca de 609 pies cúbicos en total–. Las piezas terminadas son usadas como compuertas deslizantes precisas para grandes válvulas utilizadas en sistemas de distribución de petróleo. Lo que hace el trabajo particularmente desafiante es que estas forjas vienen normalmente con cortezas de óxido abrasivo de entre 0.125 y 0.175 pulgadas de espesor que, en algunos casos, miden más de 0.3 pulgadas.

Aunque Cyber usaba inicialmente una nueva máquina de 50 hp para esta labor, el taller decidió retirar el trabajo de esta máquina para realizar con ella trabajos de mayor precisión. Por lo tanto, el taller compró una máquina Kingsbury de 30 años de uso, que tenía la mitad de la potencia y equipada con las mismas fresas frontales que usaba la anterior máquina. El proceso se realizaba lo suficientemente bien en la otra máquina más nueva, a pesar de que la profundidad de corte limitada a 0.04 pulgadas de la herramienta, lo cual requería múltiples pasadas para atravesar la corteza de óxido y el material desnudo. Sin embargo, los filos de corte no soportaban ni siquiera la primera pasada con la Kingsbury antigua.

 “Nuestro programa de trabajo 24/6 no deja mucho tiempo para el error o para la experimentación, así que confiamos en Mike Salewsky, de Ingersoll, para obtener soluciones rápidas y prácticas”, indica el señor Dinh. En este caso, la solución literalmente llegó durante la noche.

Salewsky, representante en campo de Ingersoll, evaluó el problema inmediatamente. “Estos óxidos se comen los filos”, les comentó. Él sabía que para ser exitoso la herramienta tenía que ser capaz de cortar a través del óxido abrasivo con la pasada inicial, sin importar su profundidad y sin sobrecargar el husillo de la máquina.

De acuerdo con esto, recomendó una fresa Hi-QuadXXX de alta alimentación con insertos de 13 mm que pudieran remover hasta 0.25 pulgadas por pasada. “La geometría de la pieza requería una herramienta más larga capaz de ir más profundo, pero los huesos cansados de la vieja Kingsbury y la limitación de potencia sugerían que se debía empezar por valores bajos”, explica él.

Ayudados por Tam Nyghen, del distribuidor local United Tool and Supply, Salewsky suministró la nueva herramienta durante la noche y regresó al día siguiente para montarla en la operación. Luego de un par de pasadas de prueba sobre una pieza real, él y el equipo del taller optimizaron los parámetros de corte para una velocidad de husillo de 756 rpm, tasa de alimentación de 75 pulg/min y profundidad de corte de 0.2 pulgadas. Con estos parámetros, la tasa de remoción de material se incrementó a más del doble, en comparación con lo que se obtenía del herramental original en esa máquina. Además, los filos de corte duraron para toda la pieza, incluyendo ambas caras y cuatro de las seis pasadas completas. Incluso con estos parámetros, el husillo de 25 hp de Kingsbury no mostró signos de sobrecarga –las cargas en el husillo se mantuvieron por debajo del 60 por ciento–. A pesar del marco obsoleto de la máquina, la operación se llevó a cabo silenciosamente sin golpe de martillo o castañeo.  

Habiendo pasado esta prueba, Salewsky pensó que valía la pena probar una herramienta más grande que pudiera cortar más profundamente y completar el proceso más rápido, especialmente porque parte de la corteza de óxido medía 0,3 pulgadas o más.

Para esta nueva prueba, llevó una fresa Hi-QuadXXX de 4 pulgadas con insertos de 189 mm, capaz de cortar a profundidades de entre 0.3 y 0.5 pulgadas. Él y el programador, Ken Dinh, hicieron el ajuste fino de los parámetros para 477 rpm, 50 pulgadas por minuto y profundidad de 0.3 a 0.5 pulgadas, dependiendo del espesor del óxido de la pieza de trabajo. Con estos parámetros, la tasa de remoción de material se duplicó de nuevo sin pérdida de vida útil del filo de corte. Además, otros filos duraron para más de una pieza (entre seis y 10 pasadas). “Para estos parámetros, particularmente la profundidad de corte, los filos encontraron solo metal y no óxido”, explica Salewsky.

Más a menudo usado para realizar cortes rápidos y poco profundos, la fresa escariadora Hi-QuadXXX podría parecer una opción extraña para una aplicación de corte profundo”, explica Salewsky. Sin embargo, él dice que la fresa escariadora es en realidad una herramienta para todo propósito. La herramienta emplea un inserto de extra-espesor y un asiento rígido para durabilidad y seguridad del proceso. La geometría de ataque positivo y el ángulo de biselado de 30 grados se combinan para reducir las fuerzas de corte lateral y mejorar la estabilidad desde la entrada hasta la salida. “Es la geometría de corte libre la que permite tales profundidades de corte sin parar la máquina de 25 hp ni sobrecargarla”, indica.

Además, según se indica, el inserto Ingersoll de IN4005 contribuye significativamente a mejorar la vida útil del filo. Éste incluye tecnología de posrecubrimiento que reduce las microgrietas y produce un filo de corte más suave y deslizante. Esto, gracias al proceso de deposición por vapor-presión (PVD) para el recubrimiento de óxido de aluminio, el cual opera a una temperatura más baja que el de deposición química de vapor (CVD) y, según se indica, crea una superficie más lubricante y un enlace más durable  entre el recubrimiento y el sustrato. El inserto también es grabado más profundamente para incrementar el área de agarre.

Los cálculos preliminares sugieren que para alcanzar las tasas de remoción que ha obtenido Cyber con herramental convencional se requeriría una máquina de 70 hp. Como resultado de este éxito, Dinh dice que piensa usar el Ingersoll Hi-QuadXXX para más operaciones de desbaste por fresado en el taller. Está contando especialmente con la fresa frontal para trabajos que se vuelven un poco “densos”.