Dominando herramientas de forma en tornos CNC: Técnicas expertas y beneficios

En un torno CNC o centro de torneado, una forma de mecanizar un perfil cilíndrico complejo es obvia. Esa es: programar una plaquita de torneado de punto único para avanzar a lo largo de la geometría de ese perfil. Podría parecer que no hay otra forma.

Sin embargo, también hay un método para mecanizar estos perfiles que precedió al desarrollo de CNC. Y en ciertas aplicaciones —incluso en máquinas CNC— este sigue siendo el enfoque más eficiente. Ese método involucra herramientas de forma.

De hecho, según el fabricante de herramientas de forma Schwanog, los procesos de mecanizado CNC ahora representan la mayoría de las ventas de la compañía para este tipo de utillaje.

Las herramientas de forma son inserciones personalizadas. El filo de corte coincide con el perfil previsto de la pieza. Como resultado, una sola penetración recta con la inserción produce la forma deseada. Esto ha proporcionado durante mucho tiempo una forma para que equipos de producción no-CNC como tornos automáticos logren perfiles torneados complejos, así que podría parecer contra-intuitivo renunciar a la programabilidad para usar el mismo tipo de utillaje personalizado en una máquina CNC. Sin embargo, el gerente general de Schwanog EE. UU., Holger Johannsen, dice que hay ventajas importantes de las herramientas de forma que, en las aplicaciones correctas, las hacen más rentables que las inserciones de torneado estándar en equipos CNC.

Ventaja principal: Tiempo

La más significativa de estas ventajas es el tiempo. El video arriba ilustra esto. Cuando el mismo perfil torneado se mecaniza con una herramienta de forma contra una serie de cortadores de punto único, la simple carrera entrada-salida de la herramienta de forma permite que el perfil se mecanice en aproximadamente un tercio del tiempo. Dado un volumen lo suficientemente grande, este ahorro de tiempo puede volverse lo suficientemente atractivo para justificar la inversión en la herramienta personalizada.

Precisión y acabado

Pero quizás sorprendentemente, la precisión también figura en el uso de este utillaje. La razón se relaciona con variables reducidas. Una herramienta de torneado estándar siguiendo un camino interpolado involucra dos ejes de máquina donde una herramienta de forma usa solo un eje de máquina. Con menos elementos móviles para contribuir al error de proceso, la herramienta de forma a menudo puede hacer más fácil lograr consistentemente precisión ajustada.

El Sr. Johannsen dice que una ventaja adicional es el acabado. Con una herramienta de punto único, inevitablemente hay crestas entre rotaciones de la pieza a medida que el filo de corte viaja a lo largo del contorno. Una herramienta de forma omite estas crestas, porque todo el segmento de la pieza representado por la forma se mecaniza en una sola penetración.

Consideraciones de costo y vida de herramienta

Cada herramienta de forma es un pedido especial. Cada una está diseñada a geometría provista por el usuario final. Esto obviamente significa que hay costo adicional significativo involucrado en especificar la herramienta de forma en lugar de una herramienta estándar. Las aplicaciones que pueden beneficiarse de una o más de las ventajas anteriores —tiempo de ciclo, precisión o acabado— son las que pueden justificar el gasto.

Aun así, una comparación directa de precio entre utillaje estándar y personalizado no necesariamente contabiliza con precisión la diferencia de costo, dice el Sr. Johannsen. Un factor adicional es la vida de herramienta. Cuando una inserción de punto único mecaniza todo el camino a lo largo de algún segmento perfilado de la pieza, toda la energía del corte contribuyendo al desgaste de herramienta se concentra en ese estrecho "punto" de contacto entre el cortador y la pieza. Por contraste, la herramienta de forma corta a lo largo de una línea de contacto, con la energía del corte distribuida a lo largo del perfil. Como resultado, una herramienta de forma puede contarse para desgastarse mucho más lentamente —no solo reduciendo la tasa a la que se necesitan comprar nuevas inserciones, sino también reduciendo la cantidad de tiempo perdido por reemplazo de herramienta.