Técnicas de fresado para mejorar la tasa de remoción de metal

Los expertos comparten tácticas que permiten a los maquinistas utilizar nuevas herramientas y técnicas para aumentar la tasa de extracción de metal (MRR).

Los talleres interesados ​​en maximizar la tasa de eliminación de metal (MRR) en las operaciones de fresado pueden elegir entre una serie de herramientas y técnicas que no arruinarán el banco y no requieren sacrificios inaceptables en la vida útil de la herramienta o la calidad del mecanizado.

Una innovación de material introducida recientemente tiene como objetivo aumentar las velocidades y las velocidades de avance durante el fresado de aleaciones de alta temperatura, un grupo de materiales de alta resistencia que incluye titanio, Inconel y acero inoxidable PH. Esta nueva calidad de fresado, KCSM40, mejora la resistencia térmica de los insertos de herramientas de corte utilizados para mecanizar aleaciones de alta temperatura, según Kennametal, de Latrobe, Pensilvania, que desarrolló el material de inserto de carburo.

Introducción de la fresadora Ti-6Al-4V

Los usuarios de plaquitas fabricadas con KCSM40 ahora están mecanizando Ti-6Al-4V a 160 pies superficiales por minuto cuando en el pasado podrían haber alcanzado solo 140 SFM, mientras obtienen una vida útil más larga de la herramienta, dice Scott Etling, director de gestión global de productos de Kennametal para fresado indexable.

Etling señala que los cuerpos de los cortadores tienen diferentes "densidades" según el número de insertos en el cortador. Un cortador de 4 pulgadas de diámetro, por ejemplo, podría tener 8, 12 o 15 dientes, y un cortador de 15 dientes de ese tamaño se considera de muy alta densidad.

“Si es capaz de usar una cortadora de 15 dientes, está mejorando su productividad porque tendrá más dientes en el corte”, dice.

Sin embargo, cuantos más dientes haya en el cortador, más caballos de fuerza requerirá el husillo, por lo que es posible que algunas fresadoras no tengan la potencia necesaria para un cortador de mayor densidad. E incluso si lo hicieran, es posible que el accesorio de fresado no sea lo suficientemente rígido para manejar la mayor fuerza que producen estos cortadores.

“Les decimos a todos que se aseguren de entender su husillo, hagan sus cálculos de fuerza de corte y luego vayan con el cortador de mayor densidad que puedan”, dice Etling.

Los propietarios de máquinas rígidas equipadas con un husillo de baja velocidad pueden usar un cortador "helicoidal" como el nuevo Harvi Ultra 8X de Kennametal, que está diseñado para ofrecer una vida útil más prolongada que los cortadores tradicionales con una MMR alta. Los cortadores helicoidales cuentan con varias filas de insertos.

Por ejemplo, un cortador helicoidal de 3 pulgadas de diámetro podría tener cinco filas equipadas con 11 insertos cada una. “Con 55 plaquitas con enganche radial, se mecaniza a una velocidad de avance tradicional pero se elimina mucho más material”, dice Etling.

También es importante utilizar el flujo de refrigerante, la presión y la viscosidad correctos para maximizar el MRR en las operaciones de fresado. “Los fabricantes de máquinas herramienta han diseñado máquinas fabulosas y los usuarios deberían utilizar sus herramientas de corte a las velocidades y velocidades de avance más altas que su máquina permita”, dice Etling.

Mejore la formación de virutas y el MRR con refrigerantes

Tanto la velocidad de producción como la calidad de los componentes pueden disminuir cuando un proceso de fresado tiene problemas con la evacuación de virutas. Diseñada para fresar ranuras de hasta 6 milímetros de ancho, la fresa CoroMill QD de Sandvik Coromant, de Fair Lawn, Nueva Jersey, utiliza geometría y un novedoso sistema de suministro de refrigerante para resolver problemas relacionados con las virutas.

La geometría de la plaquita QD produce virutas que son más delgadas que la ranura que se está mecanizando. Estas virutas son expulsadas por el refrigerante que pasa a través del cuerpo de la fresa hacia cada filo. Además de impulsar el MRR, este sistema aumenta drásticamente la vida útil de la herramienta y la calidad de la superficie de los componentes fresados, dice Joseph DeRoss, especialista en fresado de productos de Sandvik Coromant.

Sandvik Coromant señala datos de usuarios que muestran que el QD puede eliminar metal unas 20 veces más rápido que los cortadores de la competencia. Además, la empresa informa que, en un caso, QD mecanizó 75 piezas antes de que se desgastaran las plaquitas, en comparación con solo 10 piezas de una herramienta de la competencia.

Aunque las virutas más delgadas son deseables en este caso, las virutas que son demasiado delgadas indican que la acción de corte y el calor resultante están restringidos a una porción relativamente pequeña del filo de la plaquita, lo que puede provocar formación de cráteres, desgaste en incidencia y agrietamiento térmico. De hecho, las virutas delgadas son una causa común de baja productividad de fresado y reducción de la vida útil de la herramienta.

Por otro lado, las virutas que son demasiado gruesas son una indicación de fuerzas de corte muy altas que podrían causar la rotura de la plaquita. La clave es determinar la velocidad de avance que produzca el máximo espesor de viruta pero que no sobrecargue las plaquitas.

“Si espesas las papas fritas, las pondrás en el piso más rápido; además, obtiene una vida más larga de la herramienta”, dice DeRoss. Lograr el grosor de viruta adecuado puede aumentar la productividad de fresado en un 20 por ciento o más, agrega.

Las virutas siempre deben ser gruesas cuando una fresa entra en el material de la pieza de trabajo y finas a la salida. Sin embargo, cuando un cortador está programado para entrar directamente en el material, se producirán virutas gruesas en la salida hasta que el cortador esté completamente acoplado con el material. Los resultados no deseados de esto incluyen un acabado superficial deficiente en la entrada y una vida útil reducida de la herramienta, así como ruidos molestos y vibraciones excesivas.

Según DeRoss, hay dos formas de evitar las consecuencias del corte de entrada recta . Una es reducir la velocidad de avance en un 50 por ciento hasta que el cortador esté completamente enganchado. La otra es programar un “rollo” en el movimiento del cortador. Esta técnica arquea el cortador en el sentido de las agujas del reloj, lo que facilita que los insertos entren en el corte, explica DeRoss. El grosor de la viruta resultante en la salida siempre es cero, dice, lo que elimina los problemas de entrada directa sin reducir drásticamente la velocidad de avance.

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Pasar a técnicas de alto avance

Una de las técnicas más populares para aumentar la MRR es el fresado de alto avance, que combina el fresado a velocidades de avance rápidas con profundidades de corte relativamente bajas. Un pequeño ángulo de avance en la parte inferior de las plaquitas utilizadas para el fresado de alto avance reduce el grosor promedio de la viruta, lo que a su vez aumenta las velocidades de avance, dice Tim Aydt, gerente de productos de fresado indexable para el proveedor de herramientas de corte Seco Tools, de Troy, Michigan.

"Ahora, está viendo la posibilidad de alimentar de 200 a 300 pulgadas por minuto en lugar de 30 a 60 pulgadas por minuto", dice Aydt.

La desventaja es que el avance a estas velocidades elevadas hace que el fresado de alto avance sea una técnica de desbaste, por lo que es posible que los usuarios deban seguir con una operación secundaria para obtener el acabado de pieza requerido.

Considere adoptar un desbaste optimizado

Otra operación de desbaste popular, a menudo denominada desbaste optimizado, elimina material incluso más rápido que el fresado de alto avance para producir geometrías de piezas cercanas a las formas deseadas. Luego, una operación de seguimiento puede producir la geometría final y el acabado superficial.

El desbaste optimizado combina profundidades de corte profundas con un acoplamiento radial ligero. Las bajas fuerzas de corte radial reducen la tensión y el desgaste de los husillos de la máquina. Además, la vida útil de la herramienta aumenta porque se produce menos calor durante el corte. En las condiciones adecuadas, de hecho, las herramientas de corte utilizadas para el desbaste optimizado pueden durar hasta ocho horas cuando se mecaniza titanio, en comparación con los 30 minutos cuando se utilizan métodos de corte convencionales, dice Aydt.

El calor reducido y la profundidad de corte radial también son responsables del espectacular aumento de las velocidades de mecanizado. Las cajeras, por ejemplo, se pueden mecanizar hasta cuatro veces más rápido que con los métodos convencionales. El desbaste optimizado también es adecuado para mecanizar paredes rectas que requieren grandes profundidades de corte axial.

La técnica se puede usar en cualquier material, dice Jay Ball, gerente de productos de molienda sólida de Seco. “Descubrimos que el desbaste optimizado de aleaciones con alto contenido de níquel es muy beneficioso”, informa. "También vemos clientes que utilizan la estrategia en acero inoxidable, hierro fundido, aceros para herramientas de modelo e incluso aluminio".

Ball dice que el paso al desbaste optimizado es probablemente la principal tendencia que ve entre aquellos que intentan aumentar sus tasas de eliminación de metal. "Es lo más grande desde el pan rebanado en este momento".

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