Desbloquee un Rendimiento Superior: Beneficios de Husillos de Alta Velocidad para Micro-Mecanizado

Los taladros y fresas de extremo en miniatura a menudo se quedan sin RPM de husillo, lo que lleva a mal acabado superficial, baja productividad y herramientas de corte rotas. Aquí hay algunas opciones y recomendaciones para abordar este problema demasiado común.

¿Cómo se definen "miniatura" y "micromecanizado"?

No hay una respuesta oficial, aunque muchos expertos sugieren que cualquier taladro o fresa de extremo menor a 1/8" o así en diámetro califica como una herramienta micro.

Lo más importante es que estos cortadores a menudo requieren velocidades de husillo más altas que la mayoría de las máquinas herramienta CNC pueden proporcionar —y sin ellas, los resultados suelen ser indeseables.

Considere las velocidades de corte recomendadas para algunos materiales cotidianos.

Sandvik Coromant aconseja que los maquinistas comiencen a 492 pies por minuto (SFM) para aceros inoxidables austeníticos y dúplex. Guhring dice que 620 SFM es una buena velocidad para desbastar la mayoría de hierros fundidos. Harvey Tool sugiere 600 SFM para aceros de bajo carbono y 1,000 SFM para aluminio forjado. Otros fabricantes de herramientas de corte ofrecen recomendaciones similares.

En el primer ejemplo, una fresa de extremo de 3/16" de diámetro requiere una velocidad de husillo de al menos 10,000 RPM para alcanzar parámetros operativos adecuados; en el último, el mismo cortador necesita lograr al menos el doble de ese RPM para cumplir con la velocidad superficial recomendada. La situación crece exponencialmente peor a medida que las herramientas se hacen más pequeñas. El Asesor de Herramientas de Iscar, por ejemplo, calcula más de 56,000 RPM necesarias para una fresa de extremo de 1/32" al mecanizar acero de aleación.

Antes de que todos saquen sus calculadoras para verificar esas cifras, el mensaje es claro: Incluso un centro de mecanizado de alta gama diseñado para fabricación de moldes u óptica se quedará corto al fresar y taladrar en este reino micro, con tornos de herramienta viva y equipos CNC de commodity rezagados aún más. Este simple hecho de la física del mecanizado, más que cualquier otra cosa, es lo que determina cuándo las herramientas de corte se consideran en miniatura, requiriendo así atención especial.

La buena noticia es que hay una manera fácil de curar la tristeza de velocidad de husillo insuficiente, sin importar la máquina herramienta, material o tamaño de cortador. Los cabezales aceleradores (speeder heads), como se les conoce, están diseñados para aumentar el RPM de cualquier husillo de máquina. Lo hacen mientras aseguran máxima confiabilidad y precisión en taladrado CNC y fresado ligero, particularmente en operaciones de acabado. Varias configuraciones están disponibles, entre ellas unidades impulsadas por aire o electricidad, refrigerante a través del husillo o un tren de engranajes interno que multiplica la rotación existente del husillo.

Superando la Tristeza

Mike Gabris es cuidadoso al usar el término "acelerador de husillo". El gerente de ventas industriales de NSK America Corporation dice que "speeder" a menudo se refiere al arreglo accionado por engranajes recién mencionado.

"Cada vez que agrega engranajes a la ecuación, introduce propiedades como vibración, calor y distorsión térmica", dice. "Ninguna de estas son propiedades aceptables de un husillo de alta velocidad."

En comparación, la solución preferida de la compañía usa un husillo de motor eléctrico sin escobillas que opera independientemente del husillo de la máquina, generando velocidades mucho más altas que las posibles con un dispositivo puramente mecánico y permitiendo micro y nano mecanizado exitoso.

"Ofrecemos una variedad de husillos de alta velocidad de aire y eléctricos, pero nuestro modelo más reciente es el iSpeed5, que opera a 60,000 a 80,000 RPM sin tener que conectar manualmente ninguna línea o cable", dice Gabris. "Se incorpora en un bloque de tope montado en la cara del husillo y proporciona eléctrico, aire de enfriamiento y señales de control desde un controlador externo. Esto lo hace un husillo eléctrico totalmente intercambiable por herramienta —una consideración cada vez más importante, dado que más y más talleres buscan operar sin luces."

Además del deseo de mecanizado desatendido, Gabris dice que la audiencia objetivo para el iSpeed5 es cualquiera que use herramientas de diámetro pequeño, que él define como cortadores menores a 1/16" de diámetro. La fabricación de moldes es un gran mercado, dice, al igual que la manufactura aeroespacial y médica. "Muchos de estos clientes ya están familiarizados con nuestras otras soluciones de husillo de alta velocidad, algunas de las cuales pueden alcanzar velocidades de 160,000 RPM. El iSpeed5 será una adición bienvenida."

Presión de Cojinetes

Andy Jones, especialista en producto de husillos de alta velocidad en WTO USA, dice que ofrece una alternativa más simple y menos costosa. El CoolSpeed mini es un husillo accionado por turbina impulsado por refrigerante, aceite o niebla de aire del sistema de fluido de corte de la máquina herramienta. "Cuanta mayor la presión, mayor la velocidad del husillo", dice Jones.

"Refrigerante u aceite a 145 psi (10 bar) entregará 40,000 RPM, mientras que 870 psi (60 bar) lleva eso a 75,000 RPM", dice. "Y un sistema de niebla corriendo a presiones normales de aire de taller (alrededor de 72 psi, o 5 bar) le da 50,000 RPM. Es una gran manera de equipar cualquier centro de mecanizado o torno con velocidades de husillo muy altas a una fracción del costo de aceleradores tradicionales."

El CoolSpeed mini tiene un diseño único, dice Jones. Cuando la herramienta de corte se gasta, el operador la remueve junto con los cojinetes prensados y la turbina de la unidad, luego presiona un nuevo juego de cojinetes y turbina en la herramienta de reemplazo y reinstala lo que es esencialmente un ensamblaje rotacional de vuelta en el cabezal. Explica que los cojinetes están diseñados para ser desechables pero aún ofrecen excentricidad dinámica de 4 micras (0.0001") o mejor y un costo menor que muchas herramientas de corte.

El kit de inicio viene con un CoolSpeed mini de 25 milímetros, un dispositivo de ensamblaje, un manómetro, un adaptador de calibre de 25 mm y tres juegos de reemplazo que cada uno incluye un par de cojinetes y una turbina. "El precio por todo lo que necesita para poner en marcha es una fracción del costo de un acelerador de husillo convencional", dice Jones.

"Vástagos de herramienta de 3, 4 y 6 mm son soportados, y la unidad completa es lo suficientemente pequeña para caber en portaherramientas hidráulicos o mecánicos estándar. No hay mantenimiento, no hay hardware para montar en el husillo de la máquina, no hay cajas de control para instalar o líneas para correr, solo un retorno de inversión realmente rápido", dice.

Siga Acelerando

Sea cual sea la solución de husillo de alta velocidad, hay algunas mejores prácticas a considerar durante la operación. Quizás la más importante es esta: No se conforme con RPM de husillo insuficientes. Como se discutió al principio, las herramientas de corte modernas requieren velocidades mucho más altas que las del pasado, y la vida útil de la herramienta y la calidad de la pieza sufren sin ellas.

Además, se pierde la oportunidad de avances acordes con velocidades de husillo más rápidas —recuerde, un aumento de cinco veces aquí significa cinco veces o mayor remoción de metal. Aquí hay otras cosas a tener en cuenta en el camino hacia el mecanizado más rápido:

• En husillos accionados por aire, asegúrese de usar un regulador de presión y aire de taller limpio y filtrado. También, mantenga la presión dentro de las recomendaciones del fabricante.
• De manera similar, los husillos impulsados por refrigerante necesitan fluido de corte libre de contaminantes como aceite de guía y finas de metal. Si usa un sistema de refrigerante a alta presión, asegúrese de no exceder las capacidades del husillo.
• Tenga en cuenta que los husillos de alta velocidad son incapaces de remoción pesada de metal, al igual que las herramientas diminutas discutidas anteriormente. Profundidades de corte ligeras a avances acelerados es la regla general aquí.
• A pesar de avances más altos, hay una desventaja potencial: ¿Puede el control y sistema servo de su máquina herramienta mantenerse al día con los movimientos finos y longitudes de bloque pequeñas asociadas con el micromecanizado de alta velocidad? Si no, algunas actualizaciones de hardware y software podrían ser necesarias. Consulte con su fabricante de máquinas para las opciones disponibles.

Por último, recuerde que la excentricidad de la herramienta es crítica para cualquier operación de fresado o taladrado, pero doblemente cuando las velocidades de husillo son altas.

Siempre use los portaherramientas y herramientas de corte de más alta calidad disponibles, manténgalos limpios y bien mantenidos, y verifique la herramienta después de la instalación (preferiblemente en la máquina).

¿Está usando husillos de alta velocidad en su taller? ¿Qué técnicas y consejos puede compartir? Háganoslo saber en los comentarios a continuación.

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