Dominando el Mecanizado con Diamante: Consejos Probados y Técnicas Avanzadas

Publicado el 26 de agosto de 2019 | Por WayKen Rapid Manufacturing

El mecanizado CNC se considera tradicionalmente un método de alta precisión. Sin embargo, los métodos de corte tienen sus limitaciones. Simplemente no se puede lograr un filo de corte lo suficientemente perfecto como para competir con una muela abrasiva en términos de tolerancia y acabado superficial. No obstante, se desarrollan constantemente nuevas técnicas y equipos. Por ello, disponemos de una solución considerablemente nueva que permite a las máquinas herramienta CNC acercarse a la precisión de los métodos abrasivos. Esta solución se denomina mecanizado con diamante.

Por qué el Mecanizado con Diamante Mejora la Calidad Superficial de las Piezas

En el mecanizado, la dureza de la herramienta de corte es uno de los parámetros más importantes y, como todos sabemos, no hay nada más duro que el diamante. Los diamantes artificiales pueden soportar temperaturas y regímenes de corte muy elevados. Son considerablemente económicos y su filo es tan fino que se puede obtener un acabado tipo espejo con un cortador de diamante de punta única, siendo esta la única forma de lograr un acabado tan fino sin adquirir máquinas de rectificado y pulido extremadamente costosas. Los diamantes pueden montarse en máquinas herramienta CNC simples y se obtienen resultados excepcionales si se optimiza el sistema tecnológico para lograr la máxima rigidez. Es posible mecanizar los metales más duros y obtener acabados superficiales tipo espejo. El torneado con diamante y el fresado con diamante se encuentran entre las tecnologías más extendidas disponibles actualmente para uso comercial.

Ventajas del Uso del Mecanizado con Diamante

El mecanizado con diamante ofrece numerosas ventajas, entre las que destacan:

1. Mecanizado excepcional de aluminio. Las herramientas de diamante soportan muy bien las altas velocidades de corte y temperaturas. Por eso, las técnicas con diamante se usan a menudo en la producción en serie de piezas de aluminio. Un solo inserto de diamante puede durar más que muchos herramientas de metal duro al mecanizar aluminio.
2. Producción de aleaciones duras. Es una ley general que un material más duro puede cortar a uno más blando. Como no hay nada más duro que el diamante, resultan muy útiles para procesar metal duro, cerámicas y otros materiales con altos parámetros de dureza.
3. Pulido con diamante. Algunos cortadores de diamante se utilizan para pulir materiales transparentes como vidrio, policarbonato y PMMA. Esto se debe a que la punta de la herramienta tiene granos de diamante extremadamente finos.
4. Durabilidad. Un inserto de herramienta de diamante es 30 a 50 veces más duradero que un inserto de metal duro.
5. Acabado superficial. Al emplear el mecanizado con diamante para mecanizado de alta calidad, se obtiene un mejor acabado superficial que con cualquier herramienta convencional. Básicamente, las herramientas de diamante aportan una pequeña característica de rectificado al mecanizado.

Técnicas de Mecanizado con Diamante

La mayoría de los métodos de mecanizado que utilizan diamantes se consideran técnicas de rectificado y pulido, pero hay dos métodos que pueden implementarse en equipos CNC y se asemejan más al corte que al procesamiento abrasivo.

Torneado de Diamante de Punta Única (SPDT)

El SPDT es un método extremadamente similar al torneado simple, pero la herramienta utilizada es un cortador con punta de diamante. Además, la rigidez del sistema de fabricación debe ser mucho mayor. Esto implica longitudes cortas entre fijaciones, soportes de herramienta más cortos y reducir la vibración al mínimo. El SPDT es especialmente útil para fabricar lentes ópticas, ya que son piezas de revolución y resulta muy conveniente fijarlas en un torno y usar insertos de diamante de punta única para obtener superficies transparentes y claras.

Fresado de Diamante de Punta Única (SPDM)

El fresado de diamante de punta única es similar al fresado convencional, pero la principal diferencia radica en la herramienta de corte y los parámetros de procesamiento. La herramienta es una fresa con insertos de punta de diamante. Montada en un centro de mecanizado de 5 ejes, esta fresa es perfecta para procesar superficies complejas de vidrio, PMMA y policarbonato. Una fresa de diamante que gira extremadamente rápido, con una avance de corte mínimo y abundante lubricante, puede crear el mejor acabado superficial para lentes de faros automotrices, guías de luz y paneles de ventana personalizados. Sin embargo, es fundamental recordar siempre la vibración, ya que arruinará toda la calidad superficial de inmediato. Para mejorar la calidad de la pieza, algunas técnicas de SPDM implican mecanizar solo en una dirección (la fresa recorre un camino y luego regresa al lado inicial de la pieza para un movimiento de paso lateral, de modo que la fuerza de corte siempre actúa en una sola dirección).

Qué Herramientas se Utilizan para el Mecanizado con Diamante

Una herramienta de diamante para mecanizado es básicamente igual a cualquier otra herramienta de corte, salvo por su inserto. El inserto tiene un material base de tungsteno o carburo y en su punta se aprecia una fina película de diamante. Esta película es extremadamente dura y puede durar hasta 50 veces más que las herramientas convencionales. Es muy afilada y proporciona un corte muy limpio, resultando en acabados superficiales supremos.

Qué Materiales se Pueden Cortar con Diamante

Las herramientas de diamante pueden procesar una gran variedad de materiales, entre los que se encuentran: cerámicas, silicona, policarbonato, plexiglás (PMMA), aleaciones no ferrosas como aluminio, cobre, bronce, titanio, vidrio, diferentes polímeros como ABS, polietileno, etc., y materiales altamente abrasivos como hormigón, granito y piedra. Como se puede ver, el rango de materiales es muy amplio, abarcando desde materiales duros y frágiles hasta blandos y transparentes.

Cuándo NO se Puede Usar el Mecanizado con Diamante

Una observación muy importante: las herramientas de diamante no pueden usarse para cortar aceros o aleaciones de hierro. La razón es que todos ellos contienen una cantidad considerable de átomos de carbono. El mecanizado siempre se realiza a altas temperaturas y, dado que tanto el diamante como el acero contienen carbono, los átomos pueden sinterizarse al calentarse. Así, la herramienta puede adherirse al material de la pieza y ambos componentes se desperdician.

Dónde el Mecanizado con Diamante Ofrece Buenos Resultados

Es mejor discutir dónde destaca el mecanizado con diamante basándose en estudios de casos reales. Por ello, se presenta una lista de ejemplos:

• Prototipos de lentes de faros. Como parte de los servicios de prototipado CNC, un prototipo de lente de faro puede fabricarse con corte de diamante. La lente es demasiado grande y su geometría demasiado compleja (realmente tuvo que dividirse en segmentos y pegarse después preservando sus propiedades de conducción de luz) para el rectificado, pero una fresa de punta de diamante con una máquina herramienta CNC de 5 ejes puede fabricar un excelente acabado tipo espejo con la calidad adecuada.
• Guías de luz. Las guías de luz son tubos y componentes transparentes especiales que ayudan a iluminar determinados puntos de forma compleja. Necesitan un acabado superficial muy fino manteniendo la complejidad de su geometría. Con las mejores máquinas de fresado CNC de 3, 4 o incluso 5 ejes, WayKen ha adoptado la última tecnología de mecanizado con diamante, donde la capacidad de microfresado de 5 ejes puede producir diferentes tipos de guías de luz y lentes con excelente calidad óptica en patrones array o freeform.