Fresas escariadoras de cerámica sólida en mecanizado

El uso de fresas escariadoras de cerámica sólida está en aumento, dice Thilo Mueller, gerente de herramientas de fresado de extremo sólido de Kennametal. Y de alguna manera, esa noticia es menos dramática de lo que podría sonar, ya que se puede decir que las fresas escariadoras de cerámica sólida son más fáciles de usar que las de carburo.

Los talleres que las implementan no necesitan realizar cambios especiales en el proceso. Contrariamente a lo que se supone a menudo sobre herramientas de cerámica, estas fresas escariadoras no requieren un esfuerzo superior al que se requiere para herramientas de carburo comparables. Y debido a que las herramientas funcionan eficazmente al mecanizar en seco, las consideraciones relacionadas con el refrigerante se vuelven irrelevantes.

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Mecanizado en seco con fresas de cerámica: velocidad y calor como claves

Todo lo que estas herramientas realmente necesitan es velocidad, dice Mueller. Emplean calor como parte de su mecanismo de corte, el calor que proviene de un corte rápido y seco, el mismo calor que puede ser destructivo para otras herramientas. El mejor rendimiento con una fresa cerámica se produce generalmente en una aplicación de mecanizado en seco en el intervalo de 3,000 a 4,000 sfm.

El uso creciente de materiales muy duros explica parte de la razón por la cual el uso de las fresas cerámicas está en aumento, explica Mueller. Las aleaciones de alta temperatura a base de níquel, como Inconel, se utilizaban anteriormente sólo para una estrecha gama de piezas relacionadas con la industria aeroespacial.

Las fresas escariadoras de cerámica sólida mecanizan en seco, utilizan el calor como parte de su mecanismo de corte y operan a velocidades de corte hasta 20 veces superior a la de las herramientas de carburo, al tiempo que prolongan significativamente la vida de la herramienta en aleaciones duras

Ahora la gama de esos componentes aeroespaciales está aumentando, como ocurre con el uso de estas aleaciones en otras industrias. Y donde en el pasado hubo siempre máquinas de baja velocidad y alto par que mecanizaban estos materiales duros, la mayor disponibilidad de máquinas de alta velocidad de husillo para procesar este tipo de trabajos es otro factor que ha permitido el incremento en el uso de la cerámica.

Además, un factor más es la mejora de la fabricación de herramientas. “Producir barras de cerámica u otras formas simples es una cosa, pero sinterizar material cerámico de la herramienta de corte y convertirlo en la forma de una fresa escariadora de precisión no es fácil”.

Los métodos modernos de sinterizado hacen esto más rentable. “También es difícil rectificar estas herramientas”, señala. “Hay lecciones que aprender aquí”.

Rectificar cerámicas es un área en la que Kennametal ha desarrollado habilidades y técnicas que también son útiles para hacer que estas herramientas sean asequibles en las aplicaciones adecuadas.

Pero la aplicación correcta sigue siendo clave, dice él. En comparación con el carburo, las herramientas cerámicas sólidas todavía son caras. No sólo es el precio de compra más alto, sino que la cerámica también ofrece poca o ninguna oportunidad para extender la vida útil a través del reafilado.

Comparación entre herramientas de cerámica y carburo

Por lo tanto, las herramientas requieren aplicaciones en las que una mejora ostensible en la productividad con respecto al carburo justifica fácilmente la diferencia en costo. Incluso las aleaciones de hierro y titanio no necesariamente permiten esto; sin embargo, en metales a base de níquel, las herramientas de cerámica rutinariamente ofrecen esta mejora dramática.

En nuestro sitio web puede ver el vídeo de cómo se ve esa productividad. El material es Inconel 725. Las “chispas” que se ven en la pieza de este material son el resultado de la herramienta que usa calor como parte de su acción de corte. Lo que parecen chispas son en realidad el material que se está convirtiendo en polvo.

Muchos conocen a las herramientas de corte de cerámica sólo como insertos, dice Mueller. La fresa escariadora cerámico de cuerpo sólido es un complemento a este tipo de herramienta, útil para las mismas aplicaciones, pero con diámetros demasiado pequeños para una fresa con insertos.

Una fresa escariadora de cerámica sólida representa una forma difícil de producir por sinterización y rectificado, sin embargo, los métodos de manufactura de cerámica han mejorado. Aquí se observa una fresa escariadora de cerámica de seis flautas SiAlON.

Mientras tanto, la herramienta es también un complemento al carburo, explica Mueller. Las herramientas de carburo son todavía necesarias. Aunque la cerámica se desgasta mucho más lentamente que el carburo en materiales duros, también se desgasta.

De hecho, la herramienta de cerámica se desgasta gradualmente, haciéndolo mientras se corta, de modo que el filo de corte está cambiando lenta y constantemente. El final de la vida de la herramienta de cerámica se presenta sólo cuando el filo se ha erosionado completamente.

Como resultado, las herramientas cerámicas son herramientas de desbaste. Finalmente, los filos de corte de carburo todavía deben realizar los cortes finales de acabado. Lo hacen después de que la fresa cerámica haya brindado una alta productividad, eliminando rápidamente la mayor parte del material.