Herramientas de corte y portaherramientas para mecanizado desatendido

A medida que los talleres consideran la posibilidad de ampliar su capacidad, recurren cada vez más al mecanizado desatendido en lugar de añadir máquinas, empleados o turnos.

El taller aprovecha las horas nocturnas y los fines de semana para producir piezas sin operarios, lo que le permite aumentar la producción de sus máquinas. Pero el mecanizado desatendido puede ser arriesgado: si una máquina o herramienta de corte fallara sin que nadie estuviera presente para resolver rápidamente la situación, los resultados podrían ser costosos.

El taller debe reconsiderar todos los aspectos del proceso y optimizarlo para la producción sin luz con el fin de realizar con éxito la transición del mecanizado asistido al mecanizado desatendido.

Este nuevo proceso puede requerir nuevos equipos, como la incorporación de automatización para la carga y descarga de la máquina en forma de alimentadores de barras, robots de asistencia a la máquina o sistemas de pallets. El software de monitorización de las máquinas puede proporcionar datos e información sobre el proceso que pueden impulsar la optimización.

Los sistemas de manipulación de las virutas y el refrigerante deben ser lo bastante robustos como para seguir trabajando en turnos sin supervisión. Pero un aspecto que los talleres de mecanizado pueden pasar por alto al crear un proceso de mecanizado sin luz son las herramientas de corte.

Para ser adecuadas para el mecanizado sin luz, las herramientas de corte deben ser estables, con una vida útil predecible y larga; no hay operarios disponibles para comprobar si las herramientas de corte están rotas y sustituirlas en caso necesario. Al construir un proceso de mecanizado desatendido, los talleres pueden abordar esta necesidad implementando un sistema de monitoreo de herramientas junto con la última tecnología de herramientas de corte.

La conexión con tecnología Industria 4.0, las características de diseño especializadas, los materiales y recubrimientos avanzados, los portaherramientas de alta calidad y el refrigerante de alta presión pueden beneficiar a las aplicaciones sin luz.

Las herramientas de corte y los portaherramientas expuestos en “IMTS spark” muestran estas características, lo que permite a los talleres ejecutar piezas sin supervisión con confianza. Estas cinco características de las herramientas y sus correspondientes ejemplos no constituyen una lista exhaustiva, pero representan tendencias y consideraciones importantes para los talleres a medida que avanzan hacia el mecanizado sin luz.

Herramientas de corte autoajustables

Las herramientas de corte autoajustables proporcionan la máxima seguridad de proceso. Estas herramientas utilizan los datos de los sistemas de medición en proceso (como sondas de contacto, calibres de mandrinado en proceso y sistemas de medición fuera de línea) para ajustarse automáticamente a medida que se desgasta el filo cortante de la herramienta, garantizando que las piezas se mantengan dentro de la tolerancia sin la intervención de un operario.

El sistema de mandrinado en bucle cerrado EWA68 de Big Kaiser es un ejemplo de este tipo de herramienta. El cabezal de mandrinado fino totalmente automático recibe datos de medición durante el proceso y compensa automáticamente el desgaste del filo cortante, lo que se traduce en menos piezas desechadas, mayor precisión y ahorro de tiempo, además de permitir que incluso el mandrinado fino se realice sin supervisión.

Herramientas de corte para aumentar la estabilidad y mejorar la evacuación de virutas

Ciertas características de diseño también pueden ayudar a mejorar la estabilidad y la vida útil de las herramientas de corte. El grosor y la incrustación de los insertos pueden reducir las vibraciones y mejorar la estabilidad, mientras que los rompevirutas pueden ayudar a evacuar las virutas y remover el calor de la herramienta de corte, todo lo cual puede contribuir a mejorar la seguridad del proceso.

La serie High-Feed Mill 4 de YG-1 de insertos de herramienta de corte de pequeño diámetro para troqueles/moldes, generación de energía y otras aplicaciones de mecanizado tiene una serie de características que mejoran la vida útil de la herramienta.

Según la empresa, el grosor de estos insertos les permite sujetarse con mayor firmeza, lo que garantiza un mecanizado predecible y seguro y una mayor vida útil de la herramienta en aplicaciones difíciles. Los insertos también tienen un ángulo de desprendimiento positivo que mejora la evacuación de la viruta y reduce la carga de mecanizado, lo que también mejora la vida útil de la herramienta.

Tienen un diseño de protección de las esquinas que, según se dice, mejora aún más la rigidez y aumenta la vida útil de la herramienta cuando se combina con la geometría optimizada del rompevirutas de la empresa.

El encastrado optimizado de los insertos también contribuye a la fiabilidad del proceso de la herramienta de fresado de alto avance Garant Power Q Double all-rounder de Hoffman Group. Una guía de filo cortante de tres partes, formada por un cortador limpiador, un cortador recto y un cortador de acabado, ayuda a proporcionar estabilidad, fuerzas de corte reducidas y una evacuación óptima de la viruta.

Se dice que el pulidor proporciona una buena calidad de superficie en el modo de desbaste; el cortador recto permite altas velocidades de avance a profundidades de corte máximas; y el pequeño cortador de acabado forma virutas cortas y firmemente enrolladas, evitando bloqueos de viruta en el sistema de fresado incluso en rampas.

Los insertos están sólidamente atornillados al cuerpo de la herramienta y asegurados mediante un perfil de cola de milano contra la flotación. Los cuerpos de las herramientas también están protegidos contra la corrosión y el impacto de las virutas mediante un recubrimiento de níquel duro.

Materiales y recubrimientos de las herramientas de corte

Para el mecanizado sin supervisión, los talleres también deben tener en cuenta el material y los recubrimientos de las herramientas de corte. Las herramientas de corte que tienen materiales y recubrimientos optimizados para el material de la pieza pueden resistir mejor el calor y el desgaste, prolongando la vida útil de la herramienta.

Los cortadores de taladrado profundo de carburo sólido de Star SU, diseñados para el mecanizado médico, tienen calidades de carburo, acabados superficiales, preparaciones de filo y recubrimientos que, según indica la empresa, han mejorado la vida útil de la herramienta al mecanizar los materiales duros, incluidos el titanio (6Al-4V) y el acero inoxidable 440, que requieren estas aplicaciones.

Las brocas tienen un diseño de dos piezas en el que la punta y el cuerpo son una sola pieza de carburo soldada al driver/mango, mientras que el taladrado profundo se rectifica a lo largo de la cabeza y el cuerpo. Las herramientas rígidas también están equipadas con capacidad de suministro de refrigerante a alta presión, con orificios de suministro de refrigerante disponibles.

Los insertos de carburo de grado ST4 de NTK Cutting Tools están diseñados para ser herramientas resistentes con recubrimiento de PVD. El grueso recubrimiento de CrAlN proporciona una gran dureza y resistencia a la oxidación, resolviendo los problemas relacionados con el mecanizado de materiales como 304SS, 17-4PH y nitinol.

La empresa afirma que las aplicaciones de mecanizado de alta velocidad con ST4 han tenido un mecanizado estable, excelentes acabados superficiales y una mayor vida útil de la herramienta. El recubrimiento se combina con los rompevirutas de NTK para prolongar la vida útil de la herramienta en torneado frontal, torneado posterior, ranurado, tronzado y torneado interior. 

La línea de brocas de punteado de Scientific Cutting Tools forma parte del grupo de herramientas especiales de la empresa, que incluye fresas de chaflán helicoidales, herramientas de grabado y fresas para redondear esquinas fabricadas con carburo submicrónico de primera calidad. La empresa ofrece un recubrimiento de AlTiN para prolongar la vida útil de la herramienta.

Portaherramientas

El taller también debería considerar de nuevo los portaherramientas a la hora de crear un mecanizado sin luz. Los portaherramientas pueden tener un impacto significativo en la vida útil de la herramienta al reducir las vibraciones y el descentramiento y mantener el equilibrio.

La línea de mandriles hidráulicos Triton de Techniks incorpora un depósito hidráulico alrededor del mandrinado que amortigua las vibraciones. Esto puede reducir las vibraciones en el corte, mejorando el acabado superficial y aumentando la vida útil de la herramienta.

La construcción de paredes más gruesas y el diseño hidráulico más compacto concentran la fuerza de sujeción en el mango de la herramienta, lo que aumenta la potencia de sujeción hasta un 400% en comparación con los mandriles hidráulicos estándar. Esta mayor fuerza de sujeción permite utilizar los chucks para aplicaciones de fresado pesado, además de para operaciones más típicas como taladrado, escariado, fresado de roscas y fresado de acabado.

Los portaherramientas de ajuste por contracción también pueden ayudar a mejorar la vida útil de la herramienta garantizando la precisión de la desviación, la integridad del equilibrado y la precisión del cono.

Power Clamp i4.0 de Haimer es una estación de contracción de bobina NG adecuada para todas las herramientas de carburo sólido y acero rápido (HSS). La máquina tiene una bobina motorizada y un escáner que lee los parámetros de contracción a partir de códigos de matriz de datos para una contracción fiable y automatizada.

La serie Power Clamp i4.0 ofrece varias opciones, incluidas la compacta Power Clamp Air i4.0 y la Nano NG i4.0. La Power Clamp Air i4.0 proporciona una refrigeración suave y limpia para todo tipo de chucks y collets de contracción, independientemente del contorno exterior, utilizando boquillas de aire y llovizna sin suciedad ni residuos de agua, afirma la empresa. Un LED de control de temperatura contribuye a la fiabilidad del proceso.

La Power Clamp Nano NG i4.0 se ha desarrollado para pinzas de contracción y portaherramientas pequeños hasta el tamaño HSK-A63. Con esta máquina, el proceso de retractilado es horizontal, con una bobina de motor totalmente automatizada y refrigeración por aire.

Refrigerante de alta presión

El refrigerante de alta presión también puede ayudar en los procesos de mecanizado sin luz. Al refrigerar la zona de corte y eliminar las virutas del corte, también puede ayudar a mejorar la vida útil de la herramienta.

La línea ALCN de portaherramientas para torneado de roscas exteriores de Vargus USA tiene capacidad para refrigerante de alta presión. El portaherramientas dispone de dos salidas precisas de refrigerante de alta presión que enfrían la parte superior e inferior del inserto. Las salidas están diseñadas para refrigerante a alta presión de hasta 70 bar.

Con un suministro preciso de refrigerante, la temperatura del filo cortante se reduce considerablemente, lo que aumenta la vida útil de la herramienta. Además, la función de paso de refrigerante mejora la evacuación de la viruta para un mejor control y flujo de esta. El portaherramientas también dispone de tres entradas de refrigerante. Una entrada inferior y la posterior están diseñadas para una conexión de tornillo estándar. Un recubrimiento de níquel mejora la resistencia al desgaste y la protección contra la corrosión.

La unidad lineal W&F de Horn USA administra el refrigerante y es compatible con portaherramientas con o sin orificios de paso de refrigerante. Las unidades específicas para máquinas aceptan refrigerante de alta presión sin líneas de refrigerante de alta presión externas para posiciones de herramientas individuales que manejan más de 1.000 psi. El uso de refrigerante de alta presión ayuda a evitar los problemas asociados con las virutas fibrosas, mejorando la manipulación de las virutas.

La broca T-A Pro de Allied Machine and Engineering combina geometrías de los insertos específicas para cada material y un cuerpo de broca rediseñado con un sistema de paso de refrigerante. Las salidas de refrigerante están diseñadas para destinar el máximo caudal al filo cortante, proporcionando una rápida extracción del calor incluso a altas velocidades de corte.

Las geometrías de los insertos específicas para cada material proporcionan una formación de viruta eficaz, mientras que los canales rectos del cuerpo de la broca maximizan el flujo de refrigerante y mantienen la rigidez.