Elegir el utillaje correcto: Acero rápido vs. Carburo para mecanizado de precisión

A medida que su taller se expande hacia el mecanizado de alta precisión, podría ser hora de cambiar sus herramientas de corte de acero rápido (HSS) por taladros, escariadores y barras de mandrinar de carburo sólido. Aquí le explicamos por qué.

Hay un lugar en el taller para taladros de acero rápido de longitud de trabajo y escariadores de casquillo, pero probablemente no esté en tornos CNC de modelo reciente y centros de mecanizado.

Estas herramientas de corte siguen siendo populares por su durabilidad y bajo costo. Cualquiera interesado en maximizar el rendimiento estaría mejor servido con utillaje diseñado para herramientas de corte de máquinas modernas, no para máquinas de tornillo, fresadoras de rodilla y tornos de estilo "chucker" inventados antes de 1950, dice Aaron Schade, gerente de programa del Centro de Conocimiento Américas de Kennametal Inc.

Eso es porque los taladros de trabajo HSS se desvían. No tienen capacidades de refrigeración interna, lo que significa mucho picoteo y vida de herramienta acortada. También son al menos cuatro veces más lentos que los taladros de carburo.

Las herramientas HSS funcionan bien para aplicaciones manuales, para trabajo de prototipo y reparación, y donde la calidad del agujero no es crítica. Pero usarlas en un CNC relativamente nuevo es similar a montar neumáticos de flancos blancos baratos en un coche deportivo.

Lo mismo ocurre con los escariadores HSS. Admitido, puede alimentarlos a tope, pero proporcionan acabados superficiales y tasas de producción mucho más bajas que sus contrapartes de carburo.

Por qué un cambio a taladros y escariadores de carburo tiene sentido

¿Por qué, entonces, no más talleres adoptan taladros y escariadores de carburo de longitud de trabajo? La razón principal, dice Schade, es simple: Los fabricantes a menudo adoptan una mentalidad de "así siempre lo hemos hecho".

Si algo funciona, a menudo no hay impulso para hacer un cambio, incluso si podría tener sentido tanto para la velocidad como para la calidad del producto, dice.

"Llega un trabajo, la gente en la planta descubre cómo producirlo, y tienden a dejarlo así porque, 'Bueno, lo hicimos funcionar. Hora de pasar al siguiente trabajo'", dice Schade. "Es fácil caer en esta rutina, por eso Kennametal dedica tanto tiempo a difundir los avances en tecnología de utillaje."

Entre estos avances están los taladros de carburo sólido. En Kennametal, estos incluyen los microtaladros GOdrill de propósito general y los taladros de alto rendimiento SGL.

Ambas series de herramientas de corte tienen diámetros hasta 20 milímetros (0,787 pulgadas), refrigeración interna y otros avances no encontrados en taladros HSS.

Vea el microtaladro GOdrill en acción:

Dependiendo del material de la pieza, método de sujeción de herramienta, rigidez del equipo, etc., se podría esperar que los taladros de carburo sólido mantengan tolerancias dentro de unas pocas milésimas de pulgada, y acabados superficiales que eliminen la necesidad de escariado o mandrinado.

"Es difícil cuantificar las expectativas de precisión porque cada aplicación es diferente", dice Joe Slusarcyk, ingeniero senior del grupo de Tecnología de Mecanizado Global de Kennametal. "Pero dada una buena configuración y un runout mínimo de herramienta, la calidad de agujero IT8 es ciertamente alcanzable con un taladro de carburo sólido. Así que en lugar de decir 'depende' cuando se le pregunta qué tolerancia podemos lograr, mi sugerencia es siempre probarlo porque probablemente se deleitará con los resultados."

Más allá de este rango de tamaño están los taladros modulares de punta reemplazable como los taladros KenTIP FS de Kennametal, disponibles en diámetros de 6 a 26 milímetros (0,236 a 1,023 pulgadas) y profundidades hasta 12xD. Aunque la precisión del agujero con taladros modulares podría ser menor que la posible con herramientas de carburo sólido, sigue siendo superior a lo que se puede lograr con un taladro HSS, a un precio que la mayoría de los talleres pueden manejar.

Quizás más importante, el mayor rendimiento de estas herramientas y la capacidad de cambiar rápidamente las puntas hacen un fuerte argumento para guardar los taladros de trabajo HSS, de plata y desbaste, y de cono Morse.

Lo que el carburo ofrece para escariado y mandrinado

¿Dónde queda entonces el escariado? ¿Y qué hay del otro verbo en el título de este artículo: mandrinado? Si un trabajo requiere una calidad de agujero superior a la que un taladro de carburo puede producir, un escariador de carburo sólido podría ser el siguiente paso lógico.

"En su mayor parte, la gente que hace agujeros se preocupa por el diámetro seguido del acabado superficial, y los escariadores hacen un gran trabajo en ambos aspectos", dice Schade. "Si busca un nivel más alto de cilindricidad, rectitud y posicionamiento, el mandrinado es una mejor opción, pero a costa de tiempos de ciclo más largos."

Keith Hoover, ingeniero de aplicaciones principal en Kennametal, está de acuerdo. "Un escariador es una herramienta de acabado de agujero de múltiples filos, lo que típicamente significa una mejora de productividad de cuatro a 10 veces la del mandrinado, dependiendo del número de filos", dice. "El otro lado de este argumento es que una herramienta de mandrinado proporciona mayor flexibilidad en control de tamaño y puede cortar múltiples diámetros. Los escariadores también pueden hacer esto, pero requiere una herramienta personalizada de múltiples pasos."

Las herramientas de carburo mandan aquí también. Kennametal y otros fabricantes de utillaje ofrecen todo tipo de geometrías de escariadores de carburo sólido—muchos con refrigeración interna—así que simplemente no hay razón para sacrificar tiempo de ciclo para ahorrar unos dólares.

Para diámetros mayores, también hay una gama de opciones modulares disponibles, incluyendo los escariadores de disco RHR de Kennametal.

En esos casos donde se necesita mandrinado, los tres expertos sugieren que los talleres miren una de las barras de mandrinar DeVibrator ajustables de la empresa. La línea presume de cabezales de mandrinar reemplazables, refrigeración interna y la capacidad de amortiguar vibración en relaciones de elevación-arrastre de hasta 14xD.

No deje que las virutas vuelen donde quieran. En su lugar, lea nuestros "8 Consejos Vitales para Mejorar el Control de Virutas al Taladrar".

Papel crítico de los porta-herramientas en taladrado, escariado y mandrinado

A pesar de las muchas ventajas de los taladros, escariadores y herramientas de mandrinado modernos, Hoover advierte que pueden no ser para todos.

"Si está ejecutando uno de nuestros taladros en una pinza ER o porta-herramientas Weldon, es menos probable que vea la vida de herramienta o calidad de agujero que tendría con un mandril hidráulico", dice. "Existe una situación similar con herramientas de escariado, por lo que un porta-herramientas flotante o mandril hidráulico direccionable podría ser necesario para reducir el runout lo máximo posible."

La configuración de la máquina, los porta-herramientas y los adaptadores deben ser de igual calibre que los productos de taladrado y escariado de carburo de altísimo rendimiento que los fabricantes producen hoy, dice Slusarcyk.

"Si esas herramientas no se ponen en adaptadores de alto rendimiento, la máquina está gastada o la configuración menos que rígida, entonces nunca lograrán los beneficios que de otra manera tendrían", dice. "Dicho esto, incluso un carburo de propósito general superará al HSS en prácticamente todas las aplicaciones CNC, independientemente del porta-herramientas."

¿Su taller ha pasado a carburo sólido? ¿Cómo decide cuándo usar utillaje HSS y cuándo ir de alto rendimiento?