Taller adoptó el suministro de refrigerante a presión a través de la herramienta

Conducir el refrigerante a través del centro de una herramienta hacia el área de corte enfría más eficientemente la pieza de trabajo y lubrica la broca.

En la mayoría de las operaciones de corte de metales, es necesaria alguna forma de refrigerante para reducir la temperatura de corte y el desgaste de la herramienta. Esto se ha vuelto especialmente importante a medida que las velocidades del husillo han aumentado con los años. Hoy en día, prácticamente todas las máquinas CNC están (o pueden estar) equipadas con sistemas de suministro de refrigerante. El enfoque convencional es rociar el refrigerante, ya sea a presión moderada o alta, directamente sobre la pieza de trabajo donde se realiza el corte. Sin embargo, este método se quedó corto en el caso de la empresa Burr Oak Tool en Sturgis, Michigan.

La compañía fue fundada como un taller metalmecánico general en 1944, pero encontró un nuevo rumbo en 1952, cuando un cliente le pidió que diseñara y construyera una máquina especial para hacer bobinas de condensador para unidades de aire acondicionado. Hoy, con más de 300 empleados y 39,000 metros cuadrados de espacio en tres instalaciones de producción, Burr Oak Tool suministra máquinas especiales y herramientas a los usuarios de bobinas para condensadores de evaporador de aire acondicionado en más de 70 países.

Contenido destacado

Industria 4.0 en el mecanizado de implantes médicos

Mecanizado de precisión para componentes del sector energético

CAD/CAM: guía desde el diseño hasta la producción de piezas

Con los años, la compañía buscó refinar continuamente sus procesos para reducir costos y aumentar la productividad. A mediados de la década de 1980, comenzó a experimentar con el suministro de refrigerante a alta presión a través de la herramienta en sus taladros de acero rápido.

“Sabíamos que los principales beneficios de la aplicación de refrigerante de mecanizado eran tanto controlar la temperatura de la pieza de trabajo para permitir velocidades y avances más rápidos, así como prolongar la vida útil de las herramientas de corte”, dice el CEO Newell Franks II. “El uso del método tradicional de inundación de la zona de corte no estaba haciendo el trabajo por nosotros”. Sabía que los sistemas de perforación profunda usaban refrigerante a través del orificio, así que decidí ver qué se necesitaría para adaptar ese método a lo que estábamos haciendo. Para comenzar, contacté a nuestro proveedor de componentes hidráulicos y usé algunos de sus productos para probar mi teoría”, dice Franks.

Probando una teoría

Burr Oak Tool cuenta actualmente con 30 máquinas-herramienta equipadas con sistemas de alta presión LNS ChipBlaster.

Su teoría se centró en el hecho que las brocas helicoidales extraen material del orificio a medida que funcionan, lo que significa que simplemente rociar refrigerante en el área de trabajo permite que solo pequeñas cantidades de fluido se viertan en el orificio a medida que funciona contra la acción de bombeo del taladro. En cambio, quería intentar forzar el refrigerante a través del centro de la herramienta hasta el punto de corte de la herramienta para que pudiera enfriar más eficientemente la pieza de trabajo y lubricar el taladro. Como beneficio adicional, aprendería que esta acción también elimina las virutas del agujero, evitando así volver a cortarlas, lo que puede provocar un desgaste prematuro de la herramienta.

Durante la experimentación inicial, Burr Oak Tool aplicó presiones entre 200 y 700 psi. También utilizó bombas centrífugas de etapas múltiples para aumentar las presiones hasta aproximadamente 250 psi. Los resultados iniciales fueron muy prometedores, dice Franks. Después de ver resultados positivos en las máquinas perforadoras, la compañía decidió centrar su atención en las fresadoras. Modificó sus fresas para bombear el refrigerante a la cavidad, enfriándose de manera más uniforme, eliminando el choque térmico y evacuando las virutas de manera más efectiva.

De la teoría a la realidad

“Cuando nuestros experimentos tuvieron éxito, comenzamos a buscar máquinas de suministro de alta presión”, dice Franks. “Probamos algunas marcas que no cumplían con nuestras expectativas, y luego compramos nuestros primeros ChipBlasters en 1994. Descubrimos que estas unidades tenían un rendimiento significativamente mejor, duraban más y requerían menos mantenimiento. Los LNS ChipBlasters nos permiten operar con refrigerante a una presión de 1,000 psi en todas nuestras máquinas con niveles de filtración de refrigerante de 1 micra. Esta combinación nos ha permitido convertir horas en minutos y minutos en segundos al mecanizar piezas de acero y aluminio”, dice. Con los años, Burr Oak Tool ha comprado 60 sistemas ChipBlaster de alta presión, agregando uno a cada nueva máquina que instala.

Cuando la compañía comenzó a trabajar con máquinas ChipBlaster, experimentó con presión y flujo en varias aplicaciones. Al consultar los cuadros de ChipBlaster que enumeraban la cantidad de galones de refrigerante que fluye a través de los orificios de varios tamaños a 1,000 psi, Burr Oak Tool se dio cuenta de que algunos de los taladros y fresadoras más grandes que usaba requerirían mayores volúmenes de refrigerante. Luego, la compañía construyó medidores de flujo especiales que se montaron en el husillo o en el portaherramientas de fresado para medir con precisión cuántos galones por minuto necesitaban suministrar y compartió estos datos con ChipBlaster.

Burr Oak Tool determinó que sus máquinas CAT 40 requerían 13 gpm y las máquinas CAT 50 necesitaban 21 gpm para lograr una presión y enfriamiento más consistentes, por lo que ChipBlaster cambió las bombas en consecuencia. Al entregar la cantidad precisa de flujo y presión, Burr Oak Tool vio una vida útil mejorada de la herramienta y un rendimiento más alto.

Para una pieza de troquel, que se ejecuta en este VMC de Mazak equipado con el sistema de alta presión ChipBlaster, el cambio de una broca sólida a una broca pasante redujo los tiempos de producción de entre seis y ocho horas a solo 40 minutos.

Un ejemplo de los beneficios del refrigerante de alta presión a través de la herramienta en Burr Oak Tool es con una placa de extracción para una matriz que requiere 3,200 agujeros perforados en acero 34-HRC 4140. Los agujeros tienen 1 mm de diámetro y 6 mm de profundidad. Estos son agujeros iniciales a través de los cuales se enrosca el hilo de electroerosión. Originalmente, este proceso involucraba una broca sólida y, normalmente, generaba el rompimiento de varias brocas y muchos reingresos. El uso del ChipBlaster para suministrar refrigerante a alta presión a través de una sola broca le permite a la máquina crear los 3,200 agujeros sin reingresos. Este método de refrigeración, combinado con el uso de un cabezal de alta velocidad, reduce el tiempo de producción de entre seis y ocho horas a solo 40 minutos.

Debido a que aplicaciones como esta requieren perforar agujeros muy pequeños, las unidades ChipBlaster están equipadas con filtros de 1 micra que eliminan las partículas pequeñas que podrían obstruir las herramientas pequeñas.

“Cuando la gente me pregunta cómo el suministro de refrigerante a alta presión a través de la herramienta ayuda a nuestra producción, les digo que es tan simple como esto: con el equipo adecuado, como los sistemas LNS ChipBlaster, podemos cortar acero como si fuera aluminio y aluminio como si fuera madera”, dice Franks.