Herramientas duraderas que reducen los tiempos de ciclo para operaciones desafiantes de torneado y pelado

Weingärtner combinó un cabezal de torneado y pelado en su máquina herramienta Vario+ 700 con nueve plaquitas de desbaste y una plaquita de acabado, todas ellas con la calidad de carburo KCU25B de Kennametal. Como los fallos de las herramientas o las grandes caídas en la vida útil de la herramienta pueden dañar tanto la pieza de trabajo como el cabezal, el mecanizado debía completarse en una única configuración sin cambios de herramienta. Todas las imágenes son cortesía de Weingärtner.

El torneado de casi 60 milímetros de acero inoxidable austenítico 1.4435 de una pieza de 3.900 mm de longitud ya es una tarea exigente. Hacerlo sin un cambio de herramienta es casi imposible. Pero recientemente un cliente de Weingärtner, un fabricante de equipos originales austriaco de máquinas herramienta para componentes giratorios complejos, llegó a la empresa con esta tarea.

Si bien Weingärtner pudo consultar con el cliente y ofrecerle una de sus máquinas Vario+ 700 para realizar el trabajo, la mayoría de las herramientas que probó no podían cumplir con los requisitos de vida útil. Al final, el OEM se asoció con la empresa de herramientas Kennametal, cuyas herramientas de grado KCU25B demostraron ser lo suficientemente duraderas como para durar todo el proceso de mecanizado, y luego impulsaron el proceso más allá.

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El desafío de pelar turnos

Daniel Weber, investigador de procesos en el departamento de desarrollo de software de Weingärtner, dice que la empresa se enorgullece de ofrecer soluciones completas, con consultas a los clientes, un catálogo de máquinas modulares, un sistema CAD/CAM interno (WeinCAD) para componentes helicoidales, servicio y más. Entonces, cuando el cliente que había comprado la Vario+ 700 con un cabezal de pelado giratorio para producir 60 bombas de cavidad progresiva necesitaba entregar piezas antes de terminar de preparar sus instalaciones para albergar la nueva máquina, Weingärtner intervino para producir las piezas y diseñar el proceso de mecanizado.

El software especializado CAD/CAM WeinCAD de Weingärtner proporcionó un método de simulación para componentes helicoidales como los rotores de la bomba, lo que ayudó al OEM a probar su solución de proceso sin poner en riesgo el cabezal de pelado giratorio.

Las piezas se tornearían previamente desde el stock a 160 mm de diámetro y 3900 mm de longitud. La operación principal de pelado por giro crea un contorno excéntrico en el rotor de la bomba, con un diámetro final de 100,5 mm. El despegado por torneado involucraría la pieza en una secuencia escalonada de varios insertos de desbaste y un inserto de acabado para promover virutas cortas y fácilmente rotas que no interferirían con la herramienta durante el ciclo de 150 minutos. Crear la forma excéntrica también requería cortes interrumpidos y continuos, así como una posición descentrada para el cabezal de pelado giratorio, una circunstancia que dificultaba el acceso al cabezal y obligaba a los cambios de herramienta a aproximadamente media hora cada uno. Los cambios de herramienta también afectarían el acabado de la superficie, incluso en las mejores circunstancias, cuando una falla de la herramienta o una gran caída en la vida útil de la herramienta no dañaron la pieza de trabajo ni el cabezal pelador.

Como tal, las herramientas de corte y los insertos tendrían que durar todo el tiempo del ciclo de cada pieza, un desafío que se complica aún más por el material de acero inoxidable austenítico 1.4435 de la pieza. Se trata de un material resistente con mala conductividad térmica y tendencia a endurecerse, factores que imponen exigencias estrictas a la herramienta de corte. Muchas de las herramientas de corte que Weingärtner probó no pudieron cumplir con los requisitos de vida útil de la herramienta del trabajo, por lo que el OEM de la máquina herramienta se asoció con Kennametal para encontrar herramientas que satisficieran las necesidades de este trabajo de altos requisitos.

Cada rotor que Weingärtner y sus clientes producen se somete a un torneado previo de 160 milímetros de diámetro antes de entrar en el Vario+ 700 para su torneado. El proceso elimina casi 60 milímetros de material a lo largo de los 3900 milímetros de longitud de la pieza.

Una solución sólida (carburo)

Después de analizar los datos de corte de Weingärtner y ajustar algunas geometrías, el equipo de Kennametal recomendó su calidad de carburo KCU25B. Esta calidad utiliza el recubrimiento KENGold PVD de tres capas de la empresa, que según Kennametal mejora la resistencia a la deformación térmica, el desgaste de los bordes y el desgaste general, para mejorar la durabilidad de la herramienta.

"La vida útil de la herramienta fue impresionante desde el principio, la calidad de la superficie fue consistente y el control de viruta fue confiable", dice Weber, señalando que las herramientas pudieron cumplir de manera confiable la vida útil necesaria de 150 minutos. Para la aplicación en cuestión, Weingärtner combinó su cabezal de pelado giratorio con nueve plaquitas de desbaste que funcionan con una profundidad de corte axial de 5,5 mm y una plaquita de acabado que funciona con una profundidad de corte axial de 2,0 mm.

Weingärtner logró acabados superficiales de 2,2 micrómetros Ra y 9,5 micrómetros Rz con estas herramientas, un resultado que, según la compañía, reduce la cantidad de rectificado necesario en etapas posteriores de fabricación. Las herramientas también han demostrado ser lo suficientemente duraderas como para que Weingärtner y su cliente puedan utilizar parámetros de corte más agresivos de lo esperado. Como dice Markus Pleyer, ingeniero de ventas de Kennametal para el proyecto:"Al optimizar el proceso, redujimos el tiempo de mecanizado de 150 a 126 minutos, con resultados consistentemente excelentes".