Cómo el CBN y el PCD sin aglomerante de Sumitomo están estableciendo nuevos estándares para las herramientas de corte

Con trabajos de mecanizado desafiantes que a veces requieren múltiples cambios de herramientas, una herramienta duradera que extienda la vida útil de la herramienta es muy deseable. Así es como las herramientas CBN sin aglutinante y PCD sin aglutinante de Sumitomo ofrecen opciones de corte duro y duraderas para trabajar con materiales difíciles de cortar.

Sumitomo siempre se ha comprometido a modernizar sus líneas de productos.

El último producto de sus esfuerzos de investigación y desarrollo es un conjunto de herramientas de corte que brindan al usuario final una mayor versatilidad al mecanizar materiales difíciles de cortar, como las aleaciones de titanio.

Los ingenieros de Sumitomo han logrado crear herramientas de CBN (nitruro de boro cúbico) sin aglomerante y PCD (diamante policristalino) sin aglomerante.

Estos productos unen directamente partículas a nivel nanométrico o submicrónico sin utilizar materiales aglutinantes metálicos. Esta tecnología "sin aglomerante" es más dura y tiene mejor conductividad térmica que el CBN/PCD convencional, lo que permite una mayor eficiencia y ofrece un gran beneficio para los maquinistas que valoran la productividad, la vida útil de la herramienta y la versatilidad.

"El cliente siempre pide una herramienta que dure más, deje un mejor acabado y cueste menos", dice George Schendel, ingeniero de aplicaciones de Sumitomo Electric Carbide.

“Entonces, el objetivo de los desarrolladores siempre ha sido producir un producto sin aglutinante porque sintieron que habría beneficios”, agrega. "El aglutinante es un eslabón débil en el material de la herramienta de corte, pero nadie había podido hacerlo hasta que nuestros científicos dieron con la solución actual".

La ciencia del CBN y PCD sin aglomerante

Bajo un proceso recientemente desarrollado, los ingenieros de Sumitomo han desarrollado pequeños granos cristalinos de carbono que se pueden colocar de forma compacta y son 100 veces más pequeños que los tamaños de grano anteriores. Estos granos se unen entre sí directamente, sin ningún material aglutinante entre ellos, ofreciendo un grado de dureza muy alto.

“El método tradicional de utilizar un material aglomerante metálico introduce una impureza en el filo. Por lo tanto, cuando el producto se fabrica sin aglutinante, tiene un borde de corte muy puro y dura más, por lo que puede ser muy rentable para el usuario”, dice Schendel.

Cuando sinterizamos el material, las redes cúbicas entre estos diminutos granos se entrelazan entre sí y el tamaño del grano aumenta; se convierten en granos más grandes que aún son mucho más pequeños que los que proporcionamos en nuestros otros productos convencionales, pero esos granos se unen entre sí y el entrelazado de la red cúbica se vuelve muy fuerte”, dice Schendel.

Explica que el objetivo último de este tipo de herramienta de corte es que sea dura. Entonces, cuando se usa un aglutinante en herramientas convencionales para sintetizar material, se debilita la unión entre los granos de material, lo que significa que hay un lugar donde el inserto de la herramienta puede fallar y el borde de corte puede perder su forma, lo que también significa que no puede funcionar. más.

"Al no usar un aglutinante, hacemos que la unión entre los granos sea más fuerte que el propio grano, por lo que mejora las propiedades del material de corte", dice Schendel.

Aplicaciones de materiales sin aglomerante

Los dos productos sin aglomerante de Sumitomo son:

CBN sin aglomerante (NCB100):

• Ideal para el acabado de alta eficiencia de aleaciones de titanio, aleaciones de cromo cobalto, carburo cementado y otros materiales difíciles de cortar.
• La herramienta también ofrece una precisión dimensional insuperable y una rugosidad superficial reducida, y una vida útil de la herramienta drásticamente mejorada que da como resultado una rentabilidad óptima.

PCD sin aglomerante (NPD10/DA90):

• Más adecuado para el mecanizado de acabado de carburo y material duro y quebradizo, principalmente carburo de tungsteno y carburo cementado.
• Mantiene una excelente precisión dimensional durante largos períodos.
• Logra un mecanizado de alta precisión de carburo con diamante nanopolicristalino, que tiene una excelente resistencia al desgaste.
• Reduce en gran medida la cantidad de veces que se debe indexar la herramienta en comparación con las herramientas de diamante anteriores, lo que mejora la eficiencia del trabajo y reduce el costo total.

Como se indicó anteriormente, el CBN es muy útil para el titanio y las aleaciones de titanio, mientras que el PCD se usa para materiales duros y quebradizos, como el carburo de tungsteno y el carburo cementado, que la mayoría de la gente muele ahora.

“Podría cortar una fresa de extremo de carburo con el borde de corte de PCD sin aglutinante NPD10, y algunos fabricantes de fundición a presión lo usan para punzones de carburo, mientras que las empresas que fabrican cavidades para lentes o moldes para lentes lo usan para cortar la cavidad real para la lente”, Schendel dice. "Normalmente, tendrías que usar rectificado para fabricar ese bloque, pero ahora podemos hacer cortes directos".

Debido a que la nueva tecnología sin aglomerante permite una vida útil mucho mejor de la herramienta, aumenta el rendimiento para el usuario final, lo cual es significativo, explica Schendel.

“Al acortar el tiempo del ciclo, un fabricante puede ejecutar operaciones más rápido y puede fabricar más piezas por día, lo que aumenta las ganancias”, dice. “O un taller puede terminar una tirada más pequeña de unidades más rápidamente para que la máquina esté disponible para el próximo trabajo, por lo que obtendrán más piezas a través de su puerta cada año, lo que siempre es una gran ventaja”.

Y cuando los talleres son más productivos, no necesitan tantos operadores de máquinas, agrega:"Entonces, si tienen problemas para encontrar trabajadores ahora, esta herramienta les ayuda al permitirles producir más con menos personas".

Beneficios para las industrias aeroespacial y médica

Las herramientas CBN y PCD sin aglomerante tienen usos en industrias específicas.

Por ejemplo, las herramientas de CBN sin ligantes se utilizan predominantemente en las industrias aeroespacial y médica. La industria aeroespacial utiliza mucho titanio y aleaciones de titanio. Las industrias médicas también utilizan titanio y cromo cobalto para artículos como articulaciones de rodilla y cadera.

Debido a que la producción de piezas para estas industrias puede ser costosa, reducir el costo por pieza a través del rendimiento de la herramienta puede ayudar a estos clientes a ahorrar costos en general.

El corte de prueba en el torneado de aleaciones de titanio con el CBN sin aglutinante NCB100 de Sumitomo arrojó los siguientes resultados:

• Control de viruta constante y un borde de larga duración, lo que hace que las herramientas sean excelentes candidatas para reemplazar los procesos de acabado estables actuales que utilizan carburo
• 3 veces más largo en el corte
• 9X la cantidad de material eliminado
• Tiempo de inactividad minimizado
• Entrada del operador reducida
• Se eliminó la necesidad de herramientas redundantes
• Operación desatendida habilitada

Los costos reducidos son otro beneficio, dice Schendel.

"Si bien estos artículos tienen un precio más alto, la devolución le ha mostrado al cliente un gran valor", dice.

En muchos casos, nuestro PCD tradicional (DA90) puede desbastar y acabar una pieza de trabajo de forma rentable, añade Schendel. “Desbaste con el DA90 y termina con el NPD10 sin carpeta, y esa es la forma rentable de hacerlo”.

“Y si los usuarios buscan un acabado de espejo en carburo, o si tienen que mantener una tolerancia muy estrecha en carburo, pueden controlar el tamaño de la pieza de trabajo y obtener una consistencia mucho mejor, pieza tras pieza, con la opción sin aglutinante en lugar de PCD tradicional”, añade.

“Nuestro objetivo siempre es aumentar el resultado final para el usuario final, hacer que sus procesos sean lo más rentables y eficientes posible”, dice Schendel. "Siempre observamos el costo por pieza del usuario en comparación con la forma en que procesan una pieza ahora, porque nuestro objetivo es aumentar su productividad".

¿Qué herramientas te han ayudado a hacer que tu tienda sea más productiva? ¿Qué está utilizando para mecanizar materiales difíciles de cortar? Comparta sus pensamientos en los comentarios a continuación.