Separaciones con problemas de ranurado y tronzado

Los refrigerantes refrigerantes y lubricantes pueden reducir la temperatura del material que se está cortando y mejorar la eliminación de virutas.

Nota del editor: este artículo se desarrolló a partir de información presentada durante el evento Horn Technology Days 2017 celebrado en Paul Horn GmbH en Tübingen, Alemania, del 10 al 12 de mayo.

Las aplicaciones de ranurado y tronzado presentan desafíos únicos. A diferencia de una aplicación de torneado longitudinal que permite que las virutas se muevan en tres direcciones sin restricciones, durante los procesos de ranurado y tronzado se mecanizan entre flancos, lo que limita el movimiento de las virutas a solo dos direcciones.

Considere dos puntos clave para evitar problemas. Uno es la formación de virutas y el otro es el control de virutas. Una buena formación de virutas garantiza que el material se deforme plásticamente mediante la herramienta, de modo que las virutas sean más estrechas que el ancho del inserto de corte para evitar daños en los flancos de la ranura. Un ejemplo es un inserto ranurado de 5 mm de ancho que crea una viruta de 4,85 mm de ancho.

El control de viruta garantiza que las virutas no causen problemas durante el proceso de mecanizado. El objetivo es producir chips cortos en forma de hélice, espiral, coma o lágrima (con forma de 6 y 9). Es más probable que estos tipos de virutas proporcionen estabilidad en el proceso de ranurado y tronzado.

Los lubricantes refrigerantes y los fluidos de corte pueden afectar drásticamente la confiabilidad de los procesos de ranurado y tronzado. Cuando se aplican correctamente, los lubricantes refrigerantes pueden reducir la temperatura del material que se mecaniza y mejorar la eliminación de virutas. Tenga en cuenta que no importa cuánto refrigerante se vierta en una aplicación, o cuán efectivo sea el refrigerante, tendrá poco o ningún efecto si no se aplica al filo.

El refrigerante puede suministrarse por medios externos o internos. Cuando se suministra refrigerante externo a través de boquillas que rocían los portaherramientas, solo una pequeña cantidad de refrigerante llega al filo, por lo que tiene menos efecto en la aplicación de corte que el refrigerante administrado mediante un sistema de entrega de portaherramientas de refrigerante pasante. Esto es especialmente cierto cuando se mecanizan ranuras profundas y se trabaja con materiales que se endurecen fácilmente, como superaleaciones y aceros inoxidables.

Cuando el refrigerante interno se suministra directamente a través del portaherramientas, se dirige con precisión al filo, lo que permite un proceso mucho más confiable. Los soportes para refrigerante interno o refrigerante pasante están disponibles en muchas variaciones. Algunos dirigen el refrigerante inmediatamente encima del inserto, otros inmediatamente debajo.

El refrigerante desde arriba puede mejorar en gran medida el control de la viruta, lo cual es clave para prolongar la vida útil de la herramienta. También puede reducir los bordes reconstruidos (BUE).

El refrigerante suministrado debajo del filo reducirá la temperatura de la zona de corte y al mismo tiempo minimizará el desgaste del flanco. Esto también ayuda a eliminar las virutas. La reducción de la temperatura hace posible utilizar variedades de plaquitas más resistentes manteniendo la vida útil de la herramienta y los parámetros de corte o, en algunos casos, aumentando la vida útil de la herramienta y mejorando la confiabilidad del proceso. Este proceso también ofrece los mejores resultados cuando los tiempos de participación son largos y la temperatura es un factor limitante.

Los soportes de refrigerante pasante eliminan la necesidad de ajustar las líneas de refrigerante y siempre dirigen el refrigerante hacia el filo de la herramienta. Las líneas de refrigerante externas pueden desalinearse mientras los operadores cambian herramientas o cargan piezas, lo que puede provocar variaciones en el proceso o fallas prematuras de las herramientas.

El refrigerante aplicado a través del portaherramientas se dirige con precisión al filo, donde tendrá el mayor impacto en el proceso de corte.

No podemos hablar de suministro de refrigerante sin hablar de presión del refrigerante. Con la presión adecuada del refrigerante se puede influir en la formación de viruta al ranurar y tronzar. Una presión del refrigerante tan baja como 5 bar (72 PSI) puede empezar a reducir el desgaste por cráter. A medida que la presión aumenta a 20 bar (290 PSI), puede reducir el BUE. Una presión de refrigerante de 40 bar (580 PSI) puede influir en el control y la dirección de la viruta. La aplicación de alta presión de 80 bar (1160 PSI) o más puede ayudar en la rotura de viruta.

La tecnología de aplicaciones de torneado ha recorrido un largo camino desde la época en la que simplemente se sujetaba una pieza de acero para herramientas en su lugar para una aplicación de torneado. Hoy en día, la flexibilidad, la simplicidad, la mayor estabilidad o rigidez y la precisión mejorada están haciendo populares los sistemas de ranurado modulares.

Las nuevas herramientas modulares permiten producir conjuntos diseñados para aplicaciones específicas y al mismo tiempo compuestos por componentes completamente estándar. Esto puede reducir la necesidad de herramientas especiales. Estos sistemas proporcionan una estructura estable, mientras que su diseño modular le brinda flexibilidad y una gran variedad de opciones de configuración de herramientas.

Los sistemas preinstalados simplemente se atornillan para acomodar muchas opciones de suministro de refrigerante que ofrecen un cambio rápido sin la necesidad de conectar líneas de refrigerante. Muchos de los sistemas modulares también permiten ajustar la altura central, lo que puede resultar especialmente útil al cortar materiales difíciles. Es posible un gran número de combinaciones con un número relativamente pequeño de componentes, lo que permite utilizar sistemas de herramientas estándar durante todo el proceso de producción, independientemente de la interfaz de la máquina.

Entonces, ¿qué pasa con las máquinas de cámara que tienen 20 o 30 años o más? La verdad es que muchas empresas todavía utilizan máquinas de leva más antiguas y no se las ignora. También hay nuevas opciones para ellos.

Las hojas estilo P tienen muchas opciones con hojas indexables que están diseñadas para encajar en bloques de herramientas existentes. Las opciones de carburo sólido permiten el reemplazo directo de estas hojas para aplicaciones de ranurado y corte.

Los materiales están cambiando y, en general, no son cada vez más fáciles de mecanizar. Materiales desafiantes como las superaleaciones resistentes al calor, los aceros inoxidables y las aleaciones sin plomo como el latón plantean nuevos desafíos que exigen estrategias de mecanizado modernas.

Utilicemos una aleación de latón sin plomo como ejemplo de material desafiante. El latón es conocido por sus buenas propiedades de maquinabilidad. El latón con plomo y de mecanizado libre es especialmente popular en la producción de piezas torneadas. Las herramientas utilizadas para mecanizar latón tienen un ángulo de viruta negativo que produce virutas pequeñas y cortas. Con las nuevas leyes que regulan el uso de materiales peligrosos como el plomo, han surgido nuevos grados de latón sin plomo que requieren un cambio en los procesos de mecanizado.

El ángulo de viruta negativo que funciona tan bien en latón mecanizado libremente no funciona de la misma manera en la versión sin plomo. Las pruebas de mecanizado han demostrado que el latón sin plomo se mecaniza mejor con geometrías más adecuadas para el acero. Para obtener la mejor capacidad del proceso, es importante aplicar las geometrías y grados correctos para el material que está mecanizando. No todo el latón es igual.

Es importante considerar la economía de la tronzado. Dado que el tronzado suele ser la operación final en la fabricación de un componente, la fiabilidad es crucial.

Hay nuevas opciones de herramientas disponibles para usuarios de hojas estilo P.

Se deben utilizar las plaquitas indexables más estrechas en el proceso de tronzado, ya que esto puede contribuir a importantes ahorros en costes de material. Estos ahorros se multiplican exponencialmente cuando se mecanizan aleaciones que tienen un costo de material sustancialmente mayor, como las superaleaciones de alta temperatura.

Ken Hamming es ingeniero de aplicaciones/ventas en Horn USA Inc., 888-818-4676, www.hornusa.com.