Rentabilidad de fabricación a través de herramientas de corte en buen estado

Como ocurre con todos los trabajos, hay una herramienta adecuada para cada trabajo. En la fabricación, un mecanizado exitoso depende de herramientas de corte afiladas y bien mantenidas que no solo garantizan precisión, sino también velocidad. El afilado exitoso de las herramientas de corte depende del uso de la muela abrasiva correcta, la configuración de la herramienta y el método de rectificado para cada tipo de herramienta. Este artículo proporciona información básica pero valiosa sobre el afilado de herramientas de corte. El proceso está diseñado para mantener el flujo de fabricación lo más eficiente posible, asegurando una mejor competitividad a nivel nacional e incluso global.

El método más común para afilar una herramienta desgastada es mediante el "rectificado". Para este fin se utilizan ruedas convencionales (óxido de aluminio y carburo de silicio) y super abrasivas (nitruro de boro cúbico, CBN). Sin embargo, las muelas convencionales se desafilan más rápido, se satinan y bruñen, lo que reduce la productividad del rectificado y provoca daños térmicos / metalúrgicos a la herramienta que se está rectificando. Al considerar la elección de una muela abrasiva y los costos de mejora en comparación con el efecto en el resultado final, aquí hay algunos factores importantes que hacen que las muelas CBN sean una mejor opción que las muelas convencionales para afilar herramientas de corte:

Los granos de CBN tienen 55 veces más conductividad térmica, cuatro veces más resistencia a la abrasión y el doble de dureza que los abrasivos de óxido de aluminio. Esta combinación hace que las muelas CBN sean especialmente adecuadas para el amolado de herramientas de acero de súper aleación y de alta velocidad, proporcionando:

• larga vida útil de la rueda a altas tasas de remoción de material;
• poco o ningún daño térmico en el filo debido a la acción de corte en frío;
• filos de corte consistentes, afilados y sin rebabas sin pérdida de dureza;
• control fácil y más eficaz sobre los tamaños, formas y acabados de las herramientas; y,
• mayor productividad de rectificado de herramientas debido a un menor tiempo de inactividad debido a la avería y acondicionamiento de la rueda, y menos tiempo necesario para calibrar, apagar y cambiar la rueda.

Los granos de CBN no reaccionan químicamente con los aceros y conservan su resistencia por encima de los 10.000 grados Celsius. El rectificado con muelas CBN también mejora la resistencia a la fatiga y prolonga la vida útil de la herramienta de corte.

Sin embargo, antes de reemplazar una muela de óxido de aluminio con una muela de CBN, es importante asegurarse de que el sistema de rectificado pueda aprovechar el potencial de productividad que ofrece una muela de CBN. Los principales factores a considerar son:

• la máquina rectificadora (que debe tener cojinetes de husillo apretados y deslizadores ajustados para eliminar la vibración y el traqueteo, velocidad constante del husillo para aumentar la eficiencia y velocidades de avance confiables para preservar la vida útil de la rueda);
• requisitos de potencia (el material molido con ruedas CBN suele ser duro y requiere más potencia para eliminar una determinada cantidad de material de la pieza de trabajo); y,
• el uso adecuado de refrigerante.

Selección de rueda

Al seleccionar una muela CBN para operaciones de rectificado con herramientas y cortadores, se deben considerar los siguientes puntos:

Tipo de vínculo: La unión es una consideración primordial al seleccionar la muela abrasiva CBN adecuada. Las muelas de resina adhesiva se utilizan para la mayoría de las operaciones de amoladoras y herramientas. Las muelas galvanizadas se utilizan para el rectificado de moldes.

Tamaño de grano: Al reemplazar una rueda de óxido de aluminio con una rueda CBN, es aconsejable seguir las recomendaciones que se enumeran en la siguiente tabla con respecto a los tamaños de grano.

TAMAÑOS DE GRANO COMPARATIVOS Ruedas de óxido de aluminio CBN Ruedas 46-60 80-140 80-120 170-325 150-220 325-400

Concentración: Se recomiendan las ruedas con niveles de concentración de 75 a 100 porque proporcionan buenas tasas de remoción de material y una larga vida útil de la rueda, y suelen ser las más rentables.

Los factores como el método de rectificado, el modo de rectificado y la velocidad y las velocidades de avance utilizadas también afectan la eficiencia de la operación de rectificado de una herramienta y un cortador. Por ejemplo, el método de trituración puede ser húmedo o seco, y ambos pueden usarse con éxito. El rectificado en seco con una muela de CBN unida a resina ha demostrado ser eficaz. Se recomiendan velocidades de avance bajas para evitar que la pieza de trabajo se queme durante el amolado en seco. La molienda húmeda con aceite puro o con un aceite soluble en agua de alta resistencia es muy eficaz. Es importante que el fluido de corte se aplique directamente a la interfaz de la rueda de trabajo para obtener el máximo enfriamiento y lubricación.

En lo que respecta al modo de rectificado, si el triturador tiene suficiente potencia y rigidez, se recomienda un rectificado de una sola pasada con avance lento. Generalmente, este modo de rectificado produce la mayor productividad, la mayor vida útil de la muela y el mejor acabado de la pieza de trabajo. El rectificado de múltiples pasadas convencional también es muy eficaz para la mayoría de las operaciones de rectificado con herramientas y cortadores. Las velocidades recomendadas de la muela durante el esmerilado en seco están en el rango de 3000 a 4500 pies superficiales por minuto (15 a 23 metros por segundo). Las velocidades más altas de la rueda pueden causar quemaduras en los bordes de la herramienta. En el rectificado en húmedo, las velocidades de las muelas en el rango de 5.000 a 6.500 SFPM (25 a 33 m / s) proporcionan excelentes resultados. En general, las velocidades más altas mejoran tanto la vida útil de la rueda como las tasas de remoción de metal.

La velocidad de avance transversal debe mantenerse constante debido a las características frías y de corte libre de las muelas de CBN. Siempre que sea posible, utilice el modo de esmerilado de una sola pasada con avance lento. Use tasas de alimentación más bajas cuando muele en seco. Los cortes de desbaste deben tener una profundidad de aproximadamente 0,002 pulgadas (0,05 milímetros), mientras que los cortes de acabado suelen tener una profundidad de 0,005 a 0,001 pulgadas (0,01 a 0,02 milímetros). Las pasadas de chispa no son necesarias cuando se utilizan ruedas CBN porque si la amoladora está en buenas condiciones, lo que se establezca para la profundidad de corte es lo que se quita de la herramienta que se está amolando.

Para que la operación de rectificado sea exitosa, las muelas CBN deben montarse en un adaptador de alta calidad y deben mantenerse juntas como una unidad durante la vida útil de la muela. Se debe utilizar un indicador de cuadrante para ajustar la rueda a menos de 0,001 pulgadas (0,02 milímetros) o menos de excentricidad en la cara de la rueda. Además, se debe utilizar un dispositivo de alineación adecuado para un tipo determinado de rueda CBN, y la rueda debe estar alineada y correctamente alineada en la máquina en la que se utilizará.

En los últimos años, se han realizado nuevos desarrollos en máquinas rectificadoras de herramientas que combinan la automatización con la flexibilidad y prometen una mayor precisión y productividad. El uso de muelas de CBN para el rectificado de fresas, fresas, placas de cocción y una variedad de herramientas de corte endurecidas puede reducir el costo de rectificado y al mismo tiempo producir bordes de corte de mejor calidad. Como las muelas CBN duran mucho más que las muelas abrasivas convencionales y requieren poco o ningún acondicionamiento, hay menos tiempo de inactividad para el mantenimiento de la muela. Los ahorros en los costos de rectificado con las muelas CBN pueden oscilar entre el 20 y el 50 por ciento, o incluso más, según las aplicaciones.

Sobre el autor:

El Dr. Anil Srivastava es el gerente de tecnología de fabricación en TechSolve en Cincinnati. Tiene más de 30 años de investigación, docencia y experiencia en la fabricación, específicamente en las áreas de mecanizado y rectificado. El Dr. Srivastava recibió su Ph.D. Licenciado en Ingeniería Mecánica del Instituto Indio de Tecnología en Kanpur, India. Ha gestionado numerosos proyectos industriales relacionados con la optimización del proceso de mecanizado, mecanizado rentable de materiales, evaluación del rendimiento de herramientas de corte / recubrimientos y fluidos de trabajo de metales. Actualmente administra un proyecto de tres años y $ 6 millones otorgado por NIST-ATP para desarrollar la optimización inteligente y el control de los procesos de molienda.