¿Cuáles son las ventajas de usar husillos de alta velocidad?

Las brocas y fresas de mango en miniatura a menudo carecen de RPM del husillo, lo que genera un acabado superficial deficiente, baja productividad y herramientas de corte rotas. Aquí hay algunas opciones y recomendaciones para abordar este problema tan común.

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

No hay una respuesta oficial, aunque muchos expertos sugieren que cualquier taladro o fresa con un diámetro inferior a 1/8" se considera una microherramienta. 

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

Considere las velocidades de corte recomendadas para algunos materiales cotidianos.

Sandvik Coromant recomienda que los maquinistas comiencen con 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 las fundiciones. Harvey Tool sugiere 600 SFM para aceros con bajo contenido de carbono y 1000 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 los parámetros de funcionamiento adecuados; en el último, el mismo cortador debe alcanzar al menos el doble de RPM para cumplir con la velocidad de superficie recomendada. La situación empeora exponencialmente a medida que las herramientas se hacen más pequeñas. El Asesor de herramientas de Iscar, por ejemplo, calcula que se necesitan más de 56 000 RPM para una fresa de extremo de 1/32" cuando se mecaniza acero aleado.
 

Antes de que todos tomen sus calculadoras para verificar esas cifras, el mensaje es claro:incluso un centro de mecanizado de alta gama diseñado para la fabricación de moldes o el trabajo de óptica se quedará corto al fresar y taladrar en este microámbito, con -Los tornos de herramientas y los equipos CNC de productos básicos se están quedando aún más rezagados. Este simple hecho de la física del mecanizado, más que cualquier otra cosa, es lo que determina que las herramientas de corte se consideren en miniatura, por lo que requieren una atención especial.

La buena noticia es que hay una manera fácil de curar la falta de velocidad del husillo, sin importar la máquina herramienta, el material o el tamaño del cortador. Los cabezales Speeder, como se les conoce, están diseñados para aumentar las RPM del husillo de cualquier máquina. Lo hacen al mismo tiempo que garantizan la máxima fiabilidad y precisión en trabajos de fresado ligero y taladrado CNC, especialmente en operaciones de acabado. Hay varias configuraciones disponibles, entre ellas unidades accionadas por aire o electricidad, fluido de corte a través del husillo o un tren de engranajes interno que multiplica la rotación del husillo existente.

Superar la tristeza

Mike Gabris es cuidadoso al usar el término "velocidad del husillo". El gerente de ventas industriales de NSK America Corporation dice que "velocidad" a menudo se refiere a la disposición impulsada por engranajes que se acaba de mencionar.

“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 eje de alta velocidad".

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

“Ofrecemos una variedad de husillos neumáticos y eléctricos de alta velocidad, pero nuestro último modelo es el iSpeed5, que funciona de 60 000 a 80 000 RPM sin tener que conectar manualmente ninguna línea o cable”, dice Gabris. “Se incorpora a un bloque de tope que está montado en la cara del husillo y proporciona señales eléctricas, de aire de refrigeración y de control desde un controlador externo. Esto lo convierte en un husillo eléctrico totalmente intercambiable con herramientas, una consideración cada vez más importante, dado que cada vez más talleres buscan funcionar sin luz”.

Aparte del deseo de mecanizado desatendido, Gabris dice que el público objetivo de la iSpeed5 es cualquier persona que use herramientas de diámetro pequeño, que él define como cortadores de menos de 1/16" de diámetro. La fabricación de moldes es un gran mercado, dice, ya que son la fabricación 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".

Bajando

Andy Jones, especialista en productos de husillos de alta velocidad en la OMC EE. UU., dice que ofrece una alternativa más simple y menos costosa. El CoolSpeed ​​mini es un husillo accionado por turbina alimentado por refrigerante, aceite o neblina de aire del sistema de fluido de corte de la máquina herramienta. “Cuanto mayor es la presión, mayor es la velocidad del husillo”, dice Jones.

“El refrigerante o el aceite a 145 psi (10 bar) entregará 40 000 RPM, mientras que 870 psi (60 bar) lo eleva a 75 000 RPM”, dice. “Y un sistema de rocío que funciona con presiones de aire de taller normales (alrededor de 72 psi o 5 bar) le brinda 50,000 RPM. Es una excelente manera de equipar cualquier centro de mecanizado o torno con velocidades de husillo muy altas a una fracción del costo de los reguladores de velocidad tradicionales”.

El CoolSpeed ​​mini tiene un diseño único, dice Jones. Cuando la herramienta de corte se desgasta, el operador la retira junto con los cojinetes y la turbina presionados de la unidad, luego presiona un juego nuevo de cojinetes y turbina en la herramienta de reemplazo y vuelve a instalar lo que es esencialmente un conjunto giratorio en el cabezal. Explica que los cojinetes están diseñados para ser desechables, pero aún ofrecen un descentramiento dinámico de 4 micras (0,0001") o mejor y un costo más bajo que muchas herramientas de corte. 

El set de inicio viene con un CoolSpeed ​​mini de 25 milímetros, un dispositivo de montaje, un manómetro, un adaptador de manómetro de 25 mm y tres juegos de repuesto que incluyen un par de cojinetes y una turbina. “El precio de todo lo que necesita para comenzar a funcionar es una fracción del costo de un regulador de velocidad de husillo convencional”, dice Jones.

“Se admiten vástagos de herramienta de 3, 4 y 6 mm, y toda la unidad es lo suficientemente pequeña como 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 ejecutar, solo un retorno de la inversión muy rápido”, dice.

Sigue acelerando

Cualquiera que sea la solución de husillo de alta velocidad, hay algunas mejores prácticas a considerar durante la operación. Quizás lo más importante sea esto:no se conforme con RPM del 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 se ven afectadas sin ellas.

Además, se pierde la oportunidad de velocidades de avance acordes con velocidades de husillo más rápidas; recuerde, un aumento de cinco veces aquí implica una eliminación de metal de cinco veces o más. Aquí hay algunas otras cosas a tener en cuenta en el camino hacia un mecanizado más rápido:

• En husillos accionados por aire, asegúrese de usar un regulador de presión y aire de taller limpio y filtrado. Además, mantenga la presión dentro de las recomendaciones del fabricante.
• Del mismo modo, los husillos accionados por refrigerante necesitan un fluido de corte libre de contaminantes, como aceite para caminos y finos metálicos. Si usa un sistema de refrigeración de alta presión, asegúrese de no exceder las capacidades del husillo.
• Tenga en cuenta que los husillos de alta velocidad no pueden eliminar metales pesados, al igual que las herramientas diminutas mencionadas anteriormente. Profundidades de corte ligeras a velocidades de avance aceleradas es la regla general aquí.
• A pesar de las tasas de avance más altas, existe una desventaja potencial:¿Puede el sistema de control y servo de su máquina herramienta mantenerse al día con los movimientos finos y las longitudes de bloque pequeñas asociadas con el micromecanizado de alta velocidad? Si no, algunas actualizaciones de hardware y software podrían estar en orden. Consulte con el fabricante de su máquina las opciones disponibles.

Por último, recuerde que el descentramiento de la herramienta es fundamental para cualquier operación de fresado o taladrado, pero lo es doblemente cuando las velocidades del husillo son altas.

Utilice siempre portaherramientas y herramientas de corte de la más alta calidad disponibles, manténgalos limpios y en buen estado, y verifique dos veces la herramienta después de la instalación (preferiblemente en la máquina).

¿Utiliza husillos de alta velocidad en su taller? ¿Qué técnicas y consejos puedes compartir? Háganos saber en los comentarios a continuación.

HERRAMIENTAS:Evaluación de la salud de la fabricación de EE. UU.: