Domine el Mecanizado Médico de Precisión: 8 Técnicas Esenciales para Titanio, Cobalto-Cromo y Acero Inoxidable

Descubra las técnicas preferidas para trabajar con titanio grado médico, cobalto-cromo y aleaciones de acero inoxidable a base de níquel.

Tornillos óseos, placas de fijación, implantes de cadera y rodilla —son solo algunos de los difíciles componentes médicos que algunos maquinistas enfrentan a diario. No solo las geometrías son complejas y las tolerancias ajustadas, sino que los metales en estos componentes también pueden hacer que hasta el maquinista más ambicioso se arrepienta de haber aceptado horas extra.

Desafortunadamente, las cosas no se están volviendo más fáciles. Las empresas médicas y sus socios metalúrgicos están desarrollando continuamente materiales nuevos e innovadores, incluyendo Ti-6Al-4V ELI (intersticiales extra-bajos), Phynox y MP35N, junto con una gran cantidad de aleaciones propietarias.

La mayoría de estos materiales caen en la categoría de superaleaciones resistentes al calor (HRSA). Traducción: Estos metales se sienten igual de cómodos en una columna vertebral que en un escape de turbina de gas al rojo vivo.

Las herramientas de corte se desgastan rápidamente, y el entallado en la línea de profundidad de corte es común. El filo de arranque (BUE) —un globo de metal que se adhiere a la parte superior de la herramienta y generalmente astilla el filo de corte cuando se desprende— también es un problema frecuente.

Los Fabricantes de Herramientas de Corte Responden al Desafío Médico

La buena noticia es que los fabricantes de herramientas de corte están manteniendo el ritmo con estas demandas agotadoras. Al desarrollar geometrías de plaquita audaces, grados de carburo duros y recubrimientos super-lubricantes, los maquinistas deberían poder domar incluso los metales más combativos. Por supuesto, hay más en el mecanizado exitoso de HRSA que buen carburo.

Los maquinistas también deben aplicar prácticas de mecanizado sólidas y trayectorias de herramienta correctamente programadas. Aquí están las técnicas más importantes para la remoción efectiva de metal al trabajar con aleaciones de grado médico:

1. Manténgase afilado y use recubrimiento PVD para sus herramientas.

Como regla, las herramientas afiladas con recubrimiento PVD funcionan mejor en toda la gama de superaleaciones de grado médico. No se conforme con grados de carburo o recubrimientos de propósito general. Los proveedores de herramientas de corte han desarrollado grados específicos para cada material médico, y debería aprovecharlos, especialmente en trabajos de larga duración o repetitivos.

Reserve tiempo para algunas cortes de prueba en cualquier material nuevo. Traiga a sus proveedores al sitio para que le ayuden con esto, y siga su consejo. Sobre todo, desarrolle un proceso predecible: Es mucho mejor programar reemplazos prematuros de herramientas que esperar a que se rompan, dañando la pieza, la máquina herramienta o hiriendo a su operador.

2. Sea agresivo con la velocidad de corte y el avance para reducir el filo de arranque.

Cuando las plaquitas no duran tanto como quisiéramos, muchos de nosotros tendemos a reducir la velocidad de corte o disminuir el avance. Esto podría ser exactamente lo opuesto a lo que se necesita.

Como regla, los proveedores de herramientas de corte recomiendan un enfoque agresivo cuando las operaciones de mecanizado no van bien. Eso es porque empujar la herramienta más fuerte a menudo mejora la formación de viruta, y velocidades de husillo más altas llevan más calor al corte, reduciendo el BUE.

3. Evite cortar profundo con tácticas como el fresado trocoidal.

Profundidades de corte ligeras a avances más altos son típicamente más efectivas que los enfoques tradicionales de "desbaste pesado" para la remoción de metal.

Las trayectorias trocoidales con compromiso de longitud completa (eje Z) son preferidas. Arquee al entrar y salir del corte siempre que sea posible. Evite enterrar la herramienta en la esquina. Sabrá que hay un problema porque la máquina gemirá en angustia.

Programe un radio ligeramente mayor que el de la herramienta, y regrese con una herramienta más pequeña para limpiar las esquinas. Asegúrese de evacuar las virutas. Si escucha el ruido crujiente que viene con el re-corte, es hora de revisar si hay una herramienta astillada o rota.

4. Manténgase verdadero (y rígido) con la configuración para aplicaciones médicas.

Las configuraciones rígidas siempre son obvias, pero son doblemente importantes con materiales difíciles. Evite la excentricidad de la herramienta desechando portaherramientas de pinza y de bloqueo lateral en favor de los de contracción térmica o hidráulicos.

Mantenga las herramientas lo más cortas posible, y considere reemplazar tornillos de banco y platos mecánicos con sus primos hidráulicos. Incline ligeramente hacia atrás las garras del plato, y use mordazas de borde de cuchillo en el tornillo de banco para aumentar el agarre. (Incluso la más mínima cantidad de movimiento al desbastar un bloque de cobalto-cromo o titanio puede resultar en un mal corte.)

Recuerde que los portaherramientas deben reemplazarse cada pocos años, y más a menudo con uso intensivo.

5. Sea positivo con su ángulo de ataque.

La mayoría de las herramientas de precisión con recubrimiento PVD tienen filos "afilados". Genial, pero un ángulo de ataque positivo en la herramienta también es ventajoso —como el lado no usado de un diamante de 80 grados o una plaquita redonda si es factible. Esto reducirá el entallado por profundidad de corte, pero a menudo le obliga a volver con una herramienta capaz de mecanizar la esquina cuadrada. Aun así, podría valer la pena, particularmente al tornear alguna superaleación de níquel súper resistente o titanio "triple 5".

6. Manténgase fresco y mantenga esos refrigerantes de corte.

Es un hecho triste, pero algunos talleres descuidan sus fluidos de corte. Podría salirse con la suya al cortar aluminio o acero dulce (aunque incluso entonces es mal aconsejado). Con metales altos en cromo, níquel o cobalto, el fluido de corte agotado conduce a mala vida útil de la herramienta y resultados impredecibles.

Cada máquina herramienta CNC debería estar equipada con un desnatador para remover aceites extraños. Los refrigerantes de corte deben verificarse regularmente para concentración adecuada y niveles de pH.

Si su taller no posee un aspirador de sumidero, es hora de considerar uno. No solo reducirá el tiempo de inactividad asociado con la limpieza del sumidero, sino que también reducirá los costos de reciclaje. Además, considere una inversión adicional: fluido de corte a alta presión y filtración. Todo funciona mejor con refrigerante a alta presión.

7. Mire alternativas al uso de plaquitas de carburo recubiertas.

Si está luchando con carburo recubierto, podría ser hora de "ir al natural". Las plaquitas sin recubrimiento a menudo producen mejores resultados con superaleaciones, especialmente en cortes de acabado.

También pruebe cerámicas. Muchas de estas plaquitas tienen "bigotes" reforzados de carburo de silicio, y ofrecen velocidades de corte 10 veces mayores que el carburo. Siempre córralas en seco, y nunca use cerámica con titanio, ya que los dos reaccionan químicamente.

8. Comparta sus mejores prácticas en superaleaciones.

Mantenga buenos registros de lo que funciona y lo que no —y comparta lo que sabe con sus pares. El mecanizado médico de precisión es un trabajo importante, y los talleres que tienen éxito en él pueden abordar fácilmente trabajos aeroespaciales igualmente desafiantes.

Confiese: ¿Reduce la presión en sus herramientas cuando una plaquita no dura tanto como le gustaría? Comparta su experiencia.