Mejore la Eficiencia de Fresado: Técnicas Comprobadas para Maximizar la Tasa de Remoción de Metal

Expertos comparten tácticas que permiten a los mecanicos usar nuevas herramientas y técnicas para aumentar la tasa de remoción de metal (MRR).

Los talleres interesados en maximizar la tasa de remoción de metal (MRR) en operaciones de fresado pueden elegir entre una serie de herramientas y técnicas que no romperán el banco y no requieren sacrificios inaceptables en vida de herramienta o calidad de mecanizado.

Una innovación de material recientemente introducida tiene como objetivo aumentar las velocidades y avances durante el fresado de aleaciones de alta temperatura, un grupo de materiales de alta resistencia que incluye titanio, Inconel y acero inoxidable PH. Este nuevo grado de fresado, KCSM40, mejora la resistencia térmica de los insertos de herramientas de corte usados para mecanizar aleaciones de alta temperatura, según Kennametal, de Latrobe, Pensilvania, que desarrolló el material de inserto de carburo.

Introducción de la Máquina de Fresar Ti-6Al-4V

Los usuarios de insertos hechos de KCSM40 ahora están mecanizando Ti-6Al-4V a 160 pies de superficie por minuto cuando antes solo alcanzaban 140 SFM, mientras obtienen mayor vida de herramienta, dice Scott Etling, director de gestión global de productos para fresado indexable de Kennametal.

Etling señala que los cuerpos de fresa tienen diferentes "densidades" basadas en el número de insertos en la fresa. Una fresa de 4 pulgadas de diámetro, por ejemplo, podría tener 8, 12 o 15 dientes, considerándose una fresa de 15 dientes de ese tamaño de muy alta densidad.

"Si eres capaz de correr una fresa de 15 dientes, estás mejorando tu productividad porque tendrás más dientes en el corte", dice.

Sin embargo, cuantos más dientes en la fresa, más potencia de husillo requerirá, por lo que algunas máquinas de fresar pueden no tener la potencia necesaria para una fresa de mayor densidad. E incluso si la tienen, el dispositivo de sujeción podría no ser lo suficientemente rígido para manejar la fuerza aumentada que producen estas fresas.

"Les decimos a todos que se aseguren de entender su husillo, hagan sus cálculos de fuerza de corte y luego vayan con la fresa de mayor densidad que puedan", dice Etling.

Los propietarios de máquinas rígidas equipadas con husillo de baja velocidad pueden usar una fresa "helicoidal" como la nueva Harvi Ultra 8X de Kennametal, diseñada para ofrecer mayor vida de herramienta que las fresas tradicionales a alto MRR. Las fresas helicoidales cuentan con múltiples filas de insertos.

Por ejemplo, una fresa helicoidal de 3 pulgadas de diámetro podría tener cinco filas equipadas con 11 insertos cada una. "Con 55 insertos con compromiso radial, estás mecanizando a una velocidad de avance tradicional pero removiendo mucho más material", dice Etling.

También es importante usar el flujo, presión y viscosidad de refrigerante adecuados para maximizar el MRR en operaciones de fresado. "Los fabricantes de máquinas-herramienta han diseñado máquinas excelentes, y los usuarios deberían correr sus herramientas de corte a las velocidades y avances más altos que su máquina permita", dice Etling.

Mejore la Formación de Viruta y MRR con Refrigerantes

Tanto la velocidad de producción como la calidad del componente pueden disminuir cuando un proceso de fresado lucha con la evacuación de viruta. Diseñado para fresar ranuras de hasta 6 milímetros de ancho, el fresador CoroMill QD de Sandvik Coromant, de Fair Lawn, Nueva Jersey, usa geometría y un novedoso sistema de suministro de refrigerante para resolver problemas relacionados con la viruta.

La geometría del inserto QD produce virutas más delgadas que la ranura que se está mecanizando. Estas virutas son evacuadas por refrigerante suministrado a través del cuerpo de la fresa a cada filo de corte. Además de aumentar el MRR, este sistema aumenta dramáticamente la vida de la herramienta y la calidad superficial de los componentes fresados, dice Joseph DeRoss, especialista en fresado de producto en Sandvik Coromant.

Sandvik Coromant apunta a datos de usuarios que muestran que el QD puede remover metal unas 20 veces más rápido que fresas competitivas. Además, la empresa informa que en un caso el QD mecanizó 75 piezas antes de que los insertos se desgastaran, comparado con solo 10 piezas para una herramienta de la competencia.

Aunque virutas más delgadas son deseables en este caso, virutas demasiado delgadas indican que la acción de corte y el calor resultante se restringen a una porción relativamente pequeña del filo del inserto, lo que puede llevar a cratering, desgaste de flanco y agrietamiento térmico. De hecho, las virutas delgadas son una causa común de baja productividad en fresado y reducción de vida de herramienta.

Por otro lado, virutas demasiado gruesas indican fuerzas de corte muy altas que podrían causar rotura del inserto. La clave es determinar la velocidad de avance que produce el espesor máximo de viruta pero no sobrecarga los insertos.

"Si engrosas las virutas, las sacas al suelo más rápido; además, obtienes mayor vida de herramienta", dice DeRoss. Lograr el espesor de viruta adecuado puede aumentar la productividad del fresado en un 20% o más, añade.

Las virutas siempre deben ser gruesas cuando una fresa entra en el material de la pieza y delgadas a la salida. Cuando una fresa se programa para entrar directamente en el material, sin embargo, se producirán virutas gruesas en la salida hasta que la fresa esté completamente comprometida con el material. Los resultados no deseados incluyen mal acabado superficial en la entrada, reducción de vida de herramienta, así como ruido y vibración excesivos.

Según DeRoss, hay dos formas de evitar las consecuencias de la entrada directa. Una es reducir la velocidad de avance en un 50% hasta que la fresa esté completamente comprometida. La otra es programar un "roll" (entrada arqueada) en el movimiento de la fresa. Esta técnica arquea la fresa en sentido horario, facilitando la entrada de los insertos en el corte, explica DeRoss. El espesor de viruta resultante en la salida es siempre cero, eliminando los problemas de entrada directa sin reducir drásticamente la velocidad de avance.

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Pase a Técnicas de Alto Avance

Una de las técnicas más populares para aumentar el MRR es el fresado de alto avance, que combina fresado a velocidades de avance rápidas con profundidades de corte relativamente someras. Un pequeño ángulo de ataque en la parte inferior de los insertos usados para fresado de alto avance reduce el espesor medio de la viruta, lo que a su vez aumenta las velocidades de avance, dice Tim Aydt, gerente de producto de fresado indexable para el proveedor de herramientas de corte Seco Tools, de Troy, Michigan.

"Ahora, estás viendo posiblemente avanzar a 200 a 300 pulgadas por minuto en lugar de 30 a 60 pulgadas por minuto", dice Aydt.

En el lado negativo, avanzar a estas tasas elevadas hace del fresado de alto avance una técnica de desbaste, por lo que los usuarios podrían tener que seguir con una operación secundaria para obtener el acabado de pieza requerido.

Considere Adoptar el Desbaste Optimizado

Otra operación de desbaste popular, a menudo llamada desbaste optimizado, remueve material aún más rápido que el fresado de alto avance para producir geometrías de pieza cercanas a las formas deseadas. Luego, una operación de seguimiento puede producir la geometría final y acabado superficial.

El desbaste optimizado combina profundidades de corte profundas con compromiso radial ligero. Las bajas fuerzas de corte radial reducen el estrés y desgaste en los husillos de la máquina. Además, la vida de la herramienta aumenta porque se produce menos calor durante el corte. Bajo las condiciones adecuadas, de hecho, las herramientas de corte usadas para desbaste optimizado pueden durar hasta ocho horas al mecanizar titanio, comparado con 30 minutos cuando se usan métodos de corte convencionales, dice Aydt.

La reducción de calor y profundidad de corte radial también son responsables del aumento dramático en velocidades de mecanizado. Los bolsillos, por ejemplo, pueden mecanizarse hasta cuatro veces más rápido que con métodos convencionales. El desbaste optimizado también es adecuado para mecanizar paredes rectas que requieren profundidades de corte axial largas.

La técnica puede usarse en cualquier material, dice Jay Ball, gerente de productos de fresado sólido de Seco. "Hemos encontrado que el desbaste optimizado de aleaciones de alto níquel es muy beneficioso", reporta. "También vemos clientes usando la estrategia en acero inoxidable, hierro fundido, aceros para herramientas de molde e incluso aluminio".

Ball dice que el cambio al desbaste optimizado es probablemente la tendencia principal que ve entre quienes intentan aumentar sus tasas de remoción de metal. "Es lo más grande desde el pan rebanado en este momento".

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