Tronzado con mecanizado del eje Y

Una de las megatendencias de fabricación de las últimas décadas es simplificar y minimizar el número de configuraciones de mecanizado necesarias para producir un componente específico. Los mercados exigen tiempos de entrega más cortos e inventarios reducidos, y esto crea un claro incentivo para los OEM y quizás incluso más para sus proveedores para buscar formas de optimizar la producción de componentes tanto como sea posible.

La rentabilidad de una pieza dada puede incluso depender de la capacidad de combinar varias configuraciones en una sola máquina.

Un aspecto de la tendencia de configuración única es agregar "herramientas vivas" o herramientas giratorias a los centros de torneado. Para lograr esto, a fines de la década de 1990 se introdujeron las máquinas de torneado y fresado con eje Y. Los primeros tipos simples de herramientas motorizadas en los centros de torneado tenían una importante limitación. Debido a que los cortadores giratorios en la mayoría de los diseños de máquinas simplemente se agregaban a la torreta, solo podían accionarse en los mismos dos ejes de movimiento que las herramientas de torneado, en otras palabras, en los ejes X y Z. Para mejorar el alcance, se agregó un conjunto adicional de formas para mover la herramienta motorizada a lo largo de la cara del husillo. Esto se logró montando las herramientas motorizadas en los lados del revólver o en su cara, instalando las vías del eje Y en una bancada inclinada o usando un cabezal de fresado independiente. Tanto los fabricantes como los fabricantes de máquinas-herramienta pronto reconocieron los beneficios de este enfoque. Ahora, unas dos décadas después, el eje Y se ha convertido en una característica estándar en casi todas las máquinas multitarea y opcional en muchos centros de torneado nuevos.

Agregar el eje Y a un centro de torneado proporciona una angularidad de 90 grados entre los tres ejes lineales, de forma muy similar a un centro de mecanizado de 3 ejes.

Desafíos en las operaciones de tronzado

El tronzado es una etapa crucial en cualquier proceso de torneado donde se requiera. Ocupa solo un pequeño porcentaje del tiempo total de corte, pero suele ser la última operación antes de terminar la pieza. Una rotura de la herramienta de tronzado puede resultar fácilmente en tiempo de inactividad de la máquina y problemas de calidad, y en el peor de los casos, es posible que la pieza de trabajo deba desecharse y se pierda todo el valor agregado durante las etapas de trabajo anteriores. El costo del material es otro factor importante. Particularmente cuando se trabaja con materiales costosos, como superaleaciones resistentes al calor (HRSA), existe un fuerte incentivo para utilizar las plaquitas más estrechas posibles.

Estos factores dan como resultado dos requisitos diametralmente opuestos para las herramientas de tronzado:deben ser lo más angostas y esbeltas posible para minimizar la pérdida de material y optimizar el alcance de la herramienta para diámetros de trabajo máximos. Sin embargo, las herramientas delgadas sufren fácilmente de poca estabilidad y, en consecuencia, de vibraciones y ruido. El acabado superficial y las tolerancias dimensionales arruinadas por la vibración son generalmente riesgos inaceptables en las operaciones de tronzado. Si bien el eje Y amplió sustancialmente las posibilidades de usar herramientas giratorias en máquinas multitarea y centros de torneado, ahora esta capacidad ha inspirado una innovación importante en una de las misiones originales de estos tipos de máquinas herramienta:la separación del eje Y.

Esta nueva herramienta y método de tronzado ofrece mejoras significativas en la productividad y la seguridad del proceso en cualquier operación de tronzado. La innovación de Sandvik Coromant, el tronzado en el eje Y, se basa en un principio extremadamente simple. Mientras que las herramientas de tronzado convencionales se alinean con el eje X de la máquina herramienta, la herramienta del eje Y simplemente se ha girado 90° en sentido antihorario para alinearse con el eje Y. En la configuración de herramienta de tronzado convencional, la hoja de corte relativamente larga y delgada y el soporte se introducen en un ángulo de 90° en la pieza de trabajo giratoria y la mayor fuerza de corte se genera por la velocidad de corte y el resto por el movimiento de avance.

Beneficios de la partición del eje Y

Al girar el asiento de la punta 90 grados y utilizar el eje Y, la herramienta puede cortar la pieza de trabajo esencialmente con su extremo frontal, lo que casi alinea el vector de fuerza de corte resultante con el eje longitudinal de la hoja. La distribución de fuerzas más favorable elimina las tensiones críticas típicas de las hojas convencionales y aumenta la rigidez a la flexión a una profundidad de corte máxima (CDX) de 60 mm (2,36 pulgadas) en más de seis veces. . O, por el contrario, la susceptibilidad a las deformaciones plásticas y la inestabilidad es tan baja como una sexta parte. en el diseño del eje Y en comparación con las deformaciones típicas de las hojas de tronzado convencionales. El aumento de más del 500 % en la rigidez de la hoja permite velocidades de avance sustancialmente más altas y voladizos más largos sin pérdida de estabilidad, lo que en consecuencia mejora la productividad de la herramienta en igual medida. La recomendación general para tronzar barras es minimizar el voladizo (OH) o, en un OH largo, usar una geometría de corte ligera o reducir el avance. Un valor de umbral común para el avance reducido es un OH que excede 1,5 veces la altura de la hoja. Con las herramientas del eje Y, se pueden lograr voladizos más largos sin conformarse con velocidades de avance, geometrías de corte o dimensiones de herramienta inferiores a las óptimas.

Gracias a la mayor rigidez y, en consecuencia, a la reducción de la flexión, las herramientas del eje Y pueden eliminar la necesidad de ajustes sobre el centro y evitar las desventajas relacionadas, como las roturas prematuras de la plaquita al empujar a través del centro y el rápido desgaste en incidencia. Otros beneficios incluyen niveles de ruido más bajos, mejor acabado superficial y un proceso más confiable, así como la capacidad de tronzar diámetros más grandes de lo que es posible actualmente.

Aspectos específicos de la máquina de la separación del eje Y

Centros de torneado: Generalmente se utiliza para la producción en masa a partir de barras, normalmente de 65 mm (2,56 pulgadas) de diámetro. En este tipo de mecanizado, los mayores beneficios de la separación del eje Y son la mejora de la productividad y la calidad de la superficie. Las oportunidades para la optimización de la calidad también pueden ser interesantes, ya que la separación suele ser la última etapa de un componente. Una oportunidad adicional es mejorar la economía de mecanizado al reducir el ancho de separación.

Máquinas multitarea: Las hojas de tronzado del eje Y ofrecen principalmente una mayor accesibilidad y capacidad para diámetros más grandes. Una prueba previa confirmó un aumento del 50 % en el voladizo al cortar una barra convencional de 120 mm de diámetro con la máxima capacidad de avance del inserto. Un aumento de la productividad del 300 % se logró sin complicaciones de seguridad del proceso. En el caso de prueba de un cliente, el tronzado en el eje Y reemplazó con éxito la sierra de cinta para una barra de Inconel de 180 mm de diámetro, lo que resultó en una mejora significativa de la productividad gracias a tiempos de mecanizado drásticamente más cortos.

Máquinas de bancada inclinada: Por lo general, el eje X crea una "cuesta arriba" inclinada hacia la parte delantera de la máquina, con husillos en uno o ambos extremos laterales de la cama inclinada, y el recorrido del eje X suele ser sustancialmente más largo que el recorrido del eje Y. Las limitaciones de espacio de trabajo resultantes deben tenerse en cuenta al considerar la usabilidad de la partición del eje Y para un componente específico. En una máquina multitarea, que esencialmente podría caracterizarse como un centro de mecanizado con opción de torneado, conjuntos de herramientas típicos, como Coromant Capto® C6 o el adaptador de hoja HSK63T, suelen ser relativamente largos para permitir un alcance suficiente entre el mandril principal y el mandril secundario. Debido a esto, la configuración total es débil en la dirección X en comparación con la carga del eje Y, donde la fuerza de corte se dirige al conjunto de la herramienta y al husillo de la máquina. Los conjuntos típicos de herramientas del eje Y, generalmente basados ​​en un adaptador VDI o un adaptador de hoja empernado para la unidad de sujeción adaptada a la máquina (MACU), son largos y delgados para alcanzar entre el mandril principal y el secundario y permiten tronzar cerca de tirar.

Cómo empezar

Una inversión en el tronzado en el eje Y es, ante todo, un cambio en el enfoque de las operaciones de tronzado y las formas de trabajo relacionadas. Ofrece una forma de utilizar más plenamente las capacidades de las máquinas que ya están equipadas con un eje Y. Alternativamente, es una opción que puede aumentar sustancialmente la productividad de las operaciones de tronzado en una máquina nueva o en una configuración de proceso modificada. El tronzado en el eje Y puede incluso ofrecer la oportunidad de reducir el inventario de herramientas porque hay menos necesidad de lamas dedicadas ya que las nuevas lamas del eje Y encajan en adaptadores estándar y usan plaquitas estándar CoroCut® QD .

Como consideración práctica, debe tenerse en cuenta que el borde de corte está 7 mm (0,276 pulgadas) por encima de la posición Y =0 cuando se monta en un adaptador de hoja estándar. El operador debe asegurarse de que esta protuberancia esté compensada en el programa CNC.

Vea el detrás de cámaras de Y-Axis y la demostración de Y-Axis.