Aumente la productividad de la máquina con técnicas expertas de adelgazamiento de viruta

Desde extender la vida de la herramienta hasta adoptar herramientas y técnicas patentadas de tasa de remoción de metal, el adelgazamiento de viruta es central para maximizar la productividad de la máquina en metalmecánica hoy.

Desde que los maquinistas se han parado frente a fresadoras manuales, han sabido que a medida que el ancho de corte disminuye, también lo hacen las fuerzas de corte. El husillo se vuelve más silencioso; el mango más fácil de girar. Sin embargo, tome un corte demasiado ligero sin aumentar simultáneamente el avance, y la vida de la herramienta sufre mientras la fresa roza sobre sí misma —y se desafila como un cuchillo de mantequilla viejo. Aprenda cómo usar el adelgazamiento de viruta a su ventaja con las tecnologías de hoy. Ya sea adelgazamiento radial o axial —o trayectorias trocoidales— la prueba está en la herramienta y la técnica.

Avances para adelgazamiento radial de viruta y fresado frontal: Haga las matemáticas

El adelgazamiento radial de viruta, que ocurre siempre que el acoplamiento radial del cortador cae por debajo del 50 % del diámetro del cortador, es igual de relevante en centros de mecanizado CNC que en fresadoras de rodilla operadas manualmente. Por ejemplo, una fresa de 1/2 pulgada, 4 filos, avanzando a 0,01 pulgada por diente (IPT) con un paso radial de 1/4 pulgada o mayor produce un espesor de viruta igual al avance IPT programado, o 0,010 pulgada. Pero disminuya el paso al 10 % (0,050 pulgada) y el valor IPT debe subirse a 0,0167 pulgada para lograr un espesor de viruta comparable.

No todo adelgazamiento de viruta, sin embargo, es radial. Las operaciones de fresado frontal se realizan típicamente con insertos indexables de ángulo de ataque de 45 grados o cortadores de botón de inserto redondo, ambos de los cuales adelgazan virutas axialmente. También dirigen fuerzas de corte hacia arriba y dentro del husillo, que es exactamente donde quiere que vayan. En cualquier caso, el avance probablemente necesitará aumentarse para compensar el efecto de adelgazamiento de viruta, a menudo mucho más alto de lo esperado.

El escenario de adelgazamiento de viruta se vuelve aún más complejo cuando las herramientas de corte entran en esquinas, corren alrededor de islas, y se sumergen profundo en bolsillos. Los avances deben ajustarse continuamente (así como las trayectorias de herramienta mismas) para compensar ángulos cambiantes de acoplamiento del cortador y su impacto en el espesor de viruta. Afortunadamente, la mayoría de sistemas CAM hoy son bastante capaces de hacer estos cálculos, y muchos aprovechan el efecto de adelgazamiento de viruta para aumentar enormemente las tasas de remoción de metal.

Volviéndose dinámico con trayectorias trocoidales

Al tomar cortes radiales más ligeros a avances más altos y acoplamiento axial más largo (a menudo enterrando la fresa a lo largo de toda su longitud), las fuerzas de corte se reducen y la vida de la herramienta mejora. Estas trayectorias "trocoidales" presentan oportunidades sustanciales para la comunidad de mecanizado. Los días de simples pasos estilo pista de carreras y cortes incrementales en eje Z están siendo abandonados a favor de "Dynamic Motion", "Volumetric Milling", "Adaptive Clearing", y estrategias de desbaste patentadas similares, la mayoría prometiendo tasas de remoción de metal 1,5 a 2 veces mayores que los métodos tradicionales.

Si su taller no ha investigado este nuevo paradigma de programación, es hora de hacerlo. Pero incluso para aquellos que ya usan tales trayectorias, se deben implementar varias estrategias de mecanizado adicionales si se quiere lograr la máxima productividad.

Emplee fresas más nuevas

Las fresas de ayer podrían no ser adecuadas para las trayectorias de hoy. Avances y velocidades de husillo más altos son más propensos a causar chatter, una condición que a menudo se exacerba en las máquinas de guías lineales más ligeras y rápidas comunes en talleres hoy. Una amplia variedad de fresas de alto rendimiento están disponibles, muchas equipadas con alto corte, paso variable, y a veces geometrías de hélice variable que detienen el chatter antes de que pueda comenzar. Algunas tienen 5, 6 e incluso 7 filos, haciéndolas especialmente adecuadas para cortes ligeros y avances altos.

Aproveche la evacuación de viruta

Las opiniones varían en este, pero pocos argumentarían que la mayor parte del calor generado durante operaciones de fresado eficientes se va con la viruta. Debido a esto, algunos sugieren que una ráfaga de aire para sacar la viruta de la zona de trabajo y evitar re-corte es todo lo que se necesita al mecanizar muchos aceros y superaleaciones. Otros juran por sistemas de refrigerante a alta presión, capaces de enviar fluido de corte limpio y filtrado a través de la herramienta a 1000 psi o más. Qué enfoque tome depende del material, herramienta de corte y recubrimiento de herramienta, pero ambos valen la consideración (así como lubricación de cantidad mínima, o MQL, una alternativa cada vez más popular al fluido de corte tradicional).

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Use carburo más duro

Los métodos convencionales de "desbaste" requieren un carburo tenaz, capaz de soportar fuerzas de corte pesadas y vibración que viene con enterrar una herramienta. Pero profundidades de corte radiales ligeras y avances altos significan que un grado más duro de carburo puede usarse, en la mayoría de casos prometiendo mayor vida de herramienta. Y dado que se generan mayores cantidades de calor durante el fresado de alto avance (HFM), un recubrimiento TiAlN o multiphase comparable debe usarse para proporcionar lubricidad, mejorar características de desgaste, y extender aún más la longevidad y predecibilidad de la herramienta.

Encuentre portaherramientas excelentes

Atravesar un trozo de acero inoxidable o titanio a varios cientos de pulgadas por minuto es algo hermoso, pero solo si no hay posibilidad de que el cortador se suelte, enviando esquirlas de un extremo del taller al otro. Estrategias HFM como estas requieren portaherramientas hidráulicos o de contracción de alta calidad, algunos de los cuales tienen ranuras o planos especiales para prevenir arranque. Y si va a girar la herramienta a más de 8000 RPM (que casi seguramente hará), querrá balancearla también. Runout y vibración son asesinos de productividad.

Tome un agarre firme

Mientras está en eso, ¿cómo está sujetando la pieza? Es cierto que las fuerzas de corte son generalmente más bajas con HFM comparado con el viejo enfoque de arrancar y tronar, pero eso no significa que el viejo torno de maquinista golpeado que ha estado usando desde la primera presidencia de Bush padre sea la primera opción para fijación. Una variedad de soluciones de sujeción hidráulicas o neumáticas de alta precisión, poderosas y en muchos casos existen en el mercado hoy. Mientras está en eso, eche un vistazo a algunas de las opciones de cambio rápido, porque una vez que adopte una estrategia de fresado HFM, seguro estará preparando trabajos más frecuentemente.

Por supuesto, hay más en HFM que adelgazamiento de viruta y trayectorias trocoidales. Las herramientas de corte deben introducirse y sacarse del corte con movimientos de arco graduales. Las esquinas internas pueden necesitar ser "picadas" para evitar acoplamiento excesivo del cortador, posiblemente rompiendo la herramienta. Evite giros bruscos y esquinas de 90 grados usando trayectorias con radio.

Cree un proceso predecible y repetible para retiro de herramienta

Sobre todo, busque procesos predecibles. Todas las herramientas de corte eventualmente fallarán, pero saber cuándo y cómo ocurre el desgaste y luego reemplazar herramientas antes de fallo catastrófico es obvio, incluso si significa retirar una herramienta antes de su tiempo. Documente su configuración, y mantenga un registro continuo de cambios de avance o velocidad, qué herramientas se cambiaron y por qué, y cualquier observación de mecanizado que pareciera relevante en el momento. Hacerlo evitará sorpresas y le permitirá maximizar la remoción de metal.

¿Su taller está adoptando técnicas de adelgazamiento de viruta? Comparta sus aplicaciones mejores, más efectivas o desafiantes.