Dominar los desafíos del giro brusco

El torneado en duro se ha utilizado durante décadas para agilizar y, en muchos casos, eliminar las operaciones de rectificado cilíndrico. Es rápido, preciso y, gracias a proveedores de herramientas como Kennametal, hay disponible una amplia variedad de herramientas de corte predecibles y rentables para domar incluso los aceros endurecidos, las superaleaciones y los hierros enfriados más difíciles. Pero a medida que las industrias aeroespacial, automotriz, de generación de energía y otras continúan desarrollando metales aún más resistentes, los fabricantes de herramientas de corte también deben evolucionar con herramientas de alto rendimiento para abordar estos materiales.

Mejor de la Raza

Eso es exactamente lo que Kennametal Inc. ha logrado recientemente con la introducción de KBH10, una nueva clase de plaquita de torneado duro de nitruro de boro cúbico policristalino (PcBN) diseñada específicamente para los desafíos del exigente mercado actual. Helmut Gremer, ingeniero senior de tecnología de mecanizado global, afirma que la nueva plaquita complementa los grados de PcBN KBH20 y KB5630 existentes de Kennametal al proporcionar la extrema resistencia al desgaste necesaria para tornear con éxito metales endurecidos hasta 65Rc, especialmente cuando se requieren acabados superficiales muy finos.

“Hemos visto que muchos fabricantes están reduciendo las tolerancias permitidas en cojinetes, anillos y pistones, cubos de engranajes, etc.”, dice. “Por ejemplo, las tolerancias dimensionales de <4 μm o menos son cada vez más comunes, al igual que los requisitos de superficie mejores que Ra <0,4 μm. Este nuevo grado cierra la brecha para estos y otros clientes que necesitan una vida útil superior de la herramienta al terminar este tipo de piezas”.

En un ejemplo, un conocido fabricante de automóviles pudo más que duplicar la vida útil de la herramienta, de 150 piezas por filo a 350 piezas, durante una operación de refrentado interno en un cubo de rodamiento de acero aleado 5115 de 140 mm (5,5 pulg.) de diámetro que fue previamente tratado térmicamente a 62 HRC. Y un productor de ejes de transmisión logró resultados similares, aumentando la vida útil de la herramienta de 250 a 450 piezas por filo al tornear acero 58 HRC UC1 (similar al S53) en sus tornos de torreta vertical, manteniendo consistentemente un acabado superficial de 6 Rz mientras lo hacía.

Hacer el estuche rígido

En cada caso, se utilizaron velocidades de corte de 180 m/min (590 sfm), con profundidades de corte promedio de 0,15 mm (0,006 pulg.) y velocidades de avance que oscilan entre 0,22 y 0,32 mm por revolución (0,0087 a 0,013 ipr). Además, en cada caso, el cliente ahorró miles de dólares al año en costos de insertos en comparación con su solución existente, al tiempo que redujo sustancialmente el tiempo de inactividad debido a los cambios de herramientas.

El sustrato KBH10 es completamente nuevo. Su composición de PcBN está diseñada para velocidades de corte hasta un 20 % más altas y proporciona una vida útil de la herramienta equivalente o, en algunos casos, mucho mayor. Los ingenieros de Kennametal con frecuencia lograron una rugosidad superficial de Ra 0,2 y Rz 1, al mismo tiempo que mantuvieron de manera constante las tolerancias dimensionales y de perfil indicadas anteriormente. Y debido a que KBH10 está disponible en varias geometrías y preparaciones de filo diferentes, se está convirtiendo rápidamente en la plaquita de referencia para una amplia sección transversal de fabricantes y sus aplicaciones de torneado.

“KBH10 es ideal para operaciones de acabado fino y, sin embargo, es lo suficientemente resistente como para manejar interrupciones leves o operaciones de profundidad de corte variable”, dice Gremer. “Y debido a que se reduce la presión de corte y, por lo tanto, el calor, el cráter y el desgaste del flanco también se reducen, lo que prolonga la vida útil de la herramienta. También hay una menor incidencia de la capa blanca que afecta a muchas operaciones de mecanizado de piezas duras”.

Esta última parte se logra a través de la preparación de bordes única de KBH10. En lugar de la cascada tradicional o el afilado con radios que se aplica a prácticamente todas las herramientas de corte de PcBN, Kennametal ha desarrollado una forma especial que es más afilada y de corte más libre que las soluciones de la competencia, pero lo suficientemente resistente como para soportar los rigores del torneado duro.

“Hace cinco años, nadie podía generar bordes como este, y mucho menos medirlos”, explica Gremer. “Pero gracias a algunos avances relativamente recientes en metrología y tecnología de máquinas-herramienta, podemos producir de manera constante esta forma de bruñido, que reduce las fuerzas de corte pasivas hasta en un 40 por ciento. Junto con el sustrato más resistente de KBH10, también nuevo, hemos producido un inserto que logra un equilibrio perfecto entre resistencia al desgaste, dureza y nitidez".

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