Acerca del planeado

Las fresas de gran diámetro pueden utilizar una trayectoria de herramienta con un gran ancho de corte. Herramientas de precisión KYOCERA

Existen tres certezas que son inevitables para todo maquinista: muerte, impuestos y desgaste de las plaquitas.

Y de los tres, lamentablemente sólo el desgaste de las plaquitas es algo controlable. De hecho, se debe planificar y monitorear, realizando ajustes cuando sea necesario porque el desgaste incontrolado de las plaquitas acorta la vida útil de la herramienta, crea imprevisibilidad y, en el peor de los casos, genera tiempos de inactividad no planificados.

En una operación de torneado de un solo punto, indexar insertos no es gran cosa. Pero, ¿qué sucede si realiza una operación de planeado con una fresa que contiene una docena de plaquitas?

El planeado es, por definición, un proceso de corte intermitente. Crea muchos impactos.

En primer lugar, definamos la operación. El planeado es una de las operaciones de fresado más comunes que se encuentran en los talleres de fabricación de metales en la actualidad. En esta operación, la fresa se coloca perpendicular a la pieza de trabajo. Y, aunque se pueden utilizar muchos ángulos de posición en esta operación, los dos más comunes son 45 grados y 90 grados.

Las fresas frontales se utilizan normalmente para fresar una superficie plana o una cara en una pieza de trabajo. Las fresas de gran diámetro pueden utilizar una trayectoria de herramienta con un gran ancho de corte. Dependiendo del fabricante e incluso en cierta medida de la preferencia del maquinista/taller, este ancho de corte puede variar.

"En el planeado, la combinación óptima de condiciones de formación de viruta y carga de los dientes del molino se observa cuando el ancho de corte es del 70 al 80 por ciento del diámetro del molino", dijo Andrei Petrilin, gerente técnico de ISCAR Tools, Oakville, Ontario.

Según Petrilin, esta relación entre el ancho de corte y el diámetro de la herramienta sigue siendo la misma tanto en la etapa de desbaste como en la de acabado.

“El fresado de desbaste se centra en altas tasas de eliminación de metal [MRR], mientras que el fresado de acabado garantiza una precisión precisa de la superficie fresada. El fresado de acabado presenta profundidades de corte significativamente más pequeñas y características de precisión de herramienta más altas en comparación con el fresado de desbaste. Sin embargo, la relación recomendada entre el ancho de corte y el diámetro de fresado sigue siendo la misma”, afirmó.

Todd Rucker, gerente de ingeniería del centro técnico, División de Herramientas Indexables, KYOCERA Precision Tools, Hendersonville NC, también recomienda utilizar una participación grande.

La evacuación eficaz de virutas es un factor clave para lograr un alto rendimiento y una vida útil prolongada de la herramienta en el planeado. Herramientas Iscar

“En general, recomiendo, y se trata de cualquier fresa planeadora, que se engrane al menos el 50 por ciento del diámetro de la fresa. Si estás al menos hasta la mitad del diámetro de la fresa, entonces estás golpeando la parte fuerte del borde de la plaquita”, dijo.

Entonces, en otras palabras, si está acoplado con al menos la mitad del diámetro de la herramienta, entonces cada inserto que ingresa al corte golpea la parte más fuerte del inserto.

“En lugar de entrar a 90 grados cuando golpeas el material y golpeas un inserto donde es más fuerte, causas un desgaste excesivo en el inserto e incluso puedes dañarlo. Es por eso que generalmente recomendamos al menos un 50 por ciento de participación”, dijo Rucker.

Una cosa a tener en cuenta cuando realiza varias pasadas con su molino es la creación de líneas de recogida. A medida que el molino atraviesa la pieza, se crea una pequeña “cresta” a medida que el material se deforma.

"Este es uno de los mayores inconvenientes del planeado cuando hay que realizar varias pasadas", dijo Rucker. “Siempre se crea una especie de línea de recogida entre pases. Para minimizar esto, debe observar cómo están diseñados sus cortadores específicos. Los que se toleran más estrictamente son los mejores”.

El uso de un solo inserto Wiper en el grupo de insertos también puede ayudar a mejorar el acabado superficial que queda detrás de la pasada de fresado. Según Rucker, sólo se utiliza un único inserto Wiper, sin importar cuántos otros insertos haya en la cortadora.

No olvide controlar la carga del husillo. Como cualquier otra operación de fresado, puede ser un indicador de que algo no está bien.

La selección del tipo, forma, recubrimiento y calidad de una plaquita depende de múltiples factores. Estas opciones funcionan juntas y dependen unas de otras para lograr sus objetivos (por lo general, pero no siempre significa un MMR alto o un acabado superficial fino).

"Un inserto indexable no es un elemento separado sino una parte integral de todo el sistema", dijo Petrilin. “En el fresado en desbaste, por ejemplo, el objetivo es un MRR alto mediante el uso de fresas frontales, lo que permite mayores profundidades de corte en condiciones de corte duras [altas cargas mecánicas y térmicas]. Cuando se utilizan fresas indexables, la profundidad máxima de corte es función de las dimensiones de la plaquita, que, a su vez, determina el tamaño de plaquita requerido. Para lograr el máximo uso económico de la plaquita indexable, se requiere el uso eficaz del filo. Si la profundidad de corte alcanza al menos el 70 por ciento de la longitud de corte de la plaquita, se garantiza un resultado altamente eficiente”.

Las inserciones de carburo pueden ser de una o dos caras, lo que, naturalmente, afecta la cantidad de filos de corte indexables que se pueden usar. Durante el desbaste, la plaquita soporta una carga elevada debido al gran DOC que se utiliza. Cuando se combina con un avance máximo por diente, esta carga aumenta. Las plaquitas que se utilicen para desbaste deben ser robustas.

La inspección visual sigue siendo un método común para comprobar el desgaste. Herramientas Iscar

Las plaquitas con un ángulo de posición de 45 grados tienen un efecto de adelgazamiento de la viruta que permite una mayor productividad en parte porque reduce las vibraciones, especialmente en configuraciones con voladizos largos.

Los insertos con un ángulo de posición de 90 grados se utilizan cuando es necesario realizar un molde de 90 grados. También se pueden utilizar con éxito para fresar componentes de paredes delgadas.

"Un inserto representa probablemente menos del 2 por ciento del costo total de fabricación", dijo Rucker. “Se trata de cuántas piezas puedes fabricar. Se trata de eliminación de metal medida en pulgadas eliminadas por minuto. Preocúpese más por sus tasas de eliminación de metal que por cuántas veces indexa sus plaquitas”.

Las matemáticas funcionan. Cuanto más material elimine por minuto, más piezas fabricará y más dinero podrá ganar su taller en un día.

Una buena plaquita de fresado necesita una calidad tenaz, pero también importan otros factores. En particular, para operaciones de planeado, elija una plaquita con revestimiento PVD. Aunque esta regla se puede infringir para materiales específicos. Al fresar hierro fundido, por ejemplo, se puede utilizar una plaquita recubierta de CVD porque el hierro fundido no suele ser tan difícil de mecanizar como otros metales.

"Las operaciones de fresado son mucho más fáciles cuando se elige la calidad correcta", dijo Rucker. “Tenemos un grado para acero y otro grado específico para acero inoxidable. Algunos de los aceros y el acero inoxidable se cruzan, especialmente si se trata de un acero inoxidable serie 300. Pero cuando llegue a un acero inoxidable con pH, querrá un grado diferente y más resistente”.

Las aleaciones de alta temperatura también tienen grados específicos. Debes prestar atención a las recomendaciones del fabricante.

Elegir una cortadora significa elegir cuántas inserciones estarán activas en el corte. Menos inserciones en la cortadora significa que habrá menos presión en la herramienta, pero también significa menos eliminación de metal.

Algunos fabricantes de herramientas designan sus cortadores como grueso, fino y extrafino. Es probable que su operación particular se preste a uno de estos tres cortadores. Grueso es el número más bajo de inserciones, fino aumenta el número de inserciones y extrafino aumenta aún más, normalmente en un salto de dos inserciones.

“Una fresa de paso más fino probablemente tenga más plaquitas”, afirmó Rucker. “Si pones dos insertos más en ese cortador, también tendrás que poner más ranuras en ese cortador. Eso puede afectar la evacuación de las virutas”.

Las operaciones de fresado son mucho más fáciles cuando se elige correctamente la fresa, la calidad, la plaquita y el recubrimiento.

El número de paso y flauta afecta la presión de la herramienta. Podría significar la diferencia entre tener que ejecutar el proyecto en una máquina de 40 conos o en una máquina de 50 conos.

Las velocidades de corte y los avances se establecen según el material que se mecaniza, la plaquita con todas sus variables y la estabilidad operativa general. Fresar a velocidades y avances incorrectos provoca un rendimiento de corte deficiente, una vida útil reducida de la herramienta e incluso fallas en la herramienta.

Durante la fase de preprocesamiento o prueba, se crean condiciones para ayudar a determinar la vida útil del inserto y descubrir cuántas piezas o superficies de piezas se pueden fresar antes de que sea necesario indexar el inserto. Todas las inserciones de la cortadora deben estar indexadas en este momento.

La mayoría de las plaquitas tienen esquinas numeradas para ayudar al maquinista a realizar un seguimiento de si la plaquita ha sido indexada o no. Comenzar con el borde número 1 y continuar a través de cada borde numerado hasta que se haya utilizado toda la plaquita hace que sea más fácil realizar un seguimiento del número de índices que se han realizado.

"Para cada [nueva] operación de corte, el maquinista debe confiar en las recomendaciones del fabricante de la herramienta como base para estimar la vida útil de la herramienta, y luego 'ajustar' la vida útil de la herramienta verificando el desgaste mediante una inspección visual de los bordes cortantes de los insertos". dijo Petrilin. “En condiciones de taller, los indicadores de reemplazo o indexación de insertos se basan en la inspección visual de los insertos, mayor consumo de energía, cambios en la calidad de la superficie de las superficies mecanizadas, formación de rebabas, vibraciones e incluso un cambio en el sonido que se produce. .”

La vida útil de la herramienta se ve afectada por muchos factores, incluidas las velocidades y avances utilizados, el DOC, las propiedades físicas y químicas del material y la configuración de la máquina herramienta. Una sujeción irregular puede ser tan perjudicial para el desgaste de la plaquita como utilizar la herramienta con datos de corte incorrectos.

Los maquinistas buscan constantemente una mayor vida útil de sus plaquitas, pero la previsibilidad es igual de importante, si no más, en muchas operaciones.

“La previsibilidad de la vida útil de la plaquita es un factor importante para un corte exitoso. Garantiza resultados de mecanizado estables, permite una planificación eficaz del proceso y contribuye en gran medida a reducir los costes de producción”, afirmó Petrilin.

"El mayor asesino de las plaquitas de fresado es el entallado", afirmó Rucker. “Esto sucede a menudo cuando la línea de profundidad de corte de la plaquita sigue siendo golpeada en el mismo lugar y golpeada. Lo que pasa con las muescas es que en realidad es una muesca visible que puede verse muy mal, pero eventualmente tendrás que voltear el inserto porque si dejas que el corte progrese, la esquina del inserto se romperá”.

El siguiente patrón de desgaste común en el planeado es el desgaste en cráter.

El planeado, cuando el ancho de corte es del 70 al 80 por ciento del diámetro del molino, proporciona la combinación óptima para la formación de viruta y la carga del molino. Herramientas Iscar

El desgaste por cráter se produce a medida que las virutas siguen pasando por el inserto una y otra vez hasta que aparece un cráter en la cara superior del inserto.

Tanto las muescas como el desgaste por cráter pueden provocar un fallo catastrófico de una plaquita, y eso detendrá el proceso de mecanizado innecesariamente, lo que también se conoce como tiempo de inactividad no planificado.

Proporcionar una evacuación de viruta adecuada es un factor clave para el éxito del planeado. Se puede lograr de dos maneras diferentes, dependiendo de si corta en húmedo o en seco.

Utilice la geometría. Según Petrilin, el diseño de la cara de desprendimiento de una plaquita contribuye tanto a la formación como al flujo de viruta. Las formas de división y corte de virutas en el filo de una plaquita dividen las virutas anchas en segmentos pequeños que facilitan la evacuación de virutas.

Utilice refrigerante. Se necesita refrigerante para reducir la carga térmica en el filo de una herramienta. Sin embargo, eso no es todo lo que hace.

"Otra función importante del refrigerante es la lubricación, que mejora la eliminación de material y el flujo de viruta", dijo Petrilin.

Las estrategias de uso del refrigerante y su elección dependen del material de la pieza de trabajo y de la elección de la herramienta, incluida su composición del material.

"La estrategia del refrigerante es importante", dijo Petrilin. “Por ejemplo, el enfriamiento a alta presión (HPC) crea chips delgados y manejables. La lubricación de cantidad mínima (MQL) en el fresado casi seco crea una pieza mecanizada y virutas casi secas, lo que hace que la limpieza de piezas y la eliminación de virutas sean mucho más fáciles y rápidas”.

Utilice aire. En un verdadero corte en seco, la evacuación de virutas a veces puede verse favorecida por una ráfaga de aire. La elección de utilizar refrigerante depende de muchos factores, incluido el material que se corta y las preferencias del taller. Incluso las opiniones de los expertos varían.

Cuando se utiliza refrigerante, un inserto caliente se enfría muy rápidamente, lo que lo somete a un choque térmico. Según Rucker, este choque térmico aumenta el desgaste y reduce la vida útil de la herramienta.

"El refrigerante y el fresado generalmente no se mezclan", dijo Rucker. “No recomendamos utilizar refrigerante en ninguna operación de fresado, excepto cuando se fresan aleaciones de alta temperatura. El calor generado durante el corte no sale de la zona de trabajo del chip en componentes a base de titanio o níquel”.

Si este calor generado permanece en la pieza de trabajo, endurecerá estos metales ISO S.

"En estos casos, definitivamente recomendamos usar refrigerante", dijo Rucker.

Estas tres opciones se utilizan para mantener la trayectoria despejada y la herramienta cortando. Si las virutas siguen quedando atrapadas entre el molino y la superficie mecanizada, puede que sea el momento de analizar el proceso en su conjunto. Las virutas atrapadas reducen la calidad de la superficie, provocan vibraciones y disminuyen el rendimiento general del fresado.

Según Petrilin, las fuerzas de corte generadas durante el mecanizado se reducen a la resistencia del material mecanizado a la herramienta de corte.

Estas fuerzas de corte se dividen en tres variantes: tangenciales, radiales y axiales. La fuerza de corte tangencial determina el consumo de energía, y las otras dos afectan la carga del molino a lo largo de su eje y radialmente a su eje.

La interrelación entre estas fuerzas depende principalmente de la geometría de corte del molino y del ángulo del filo. Disminuir el ángulo del filo, por ejemplo, conduce a una fuerza de corte axial más alta y una fuerza de corte radial más baja. Aumentar el ángulo del filo reduce la fuerza axial pero provoca una fuerza radial más alta.

Petrilin dijo que el ángulo del filo de la herramienta de corte es una característica de diseño de las fresas planeadoras que se relaciona directamente con su aplicación. Por ejemplo, dijo, si una fresa frontal está destinada a mecanizar superficies planas abiertas, es preferible un diseño de fresa con un ángulo de 45 grados. Sin embargo, cuando las caras de fresado están unidas por un escuadra, se requieren fresas de 90 grados.

El tipo de operación de fresado también importa. Según Petrilin, el planeado de desbaste mediante fresado de alto avance debe realizarse con fresas con un ángulo de filo de 10 a 17 grados.

Por diseño, las fresas planeadoras se combinan con insertos que soportan la carga producida por estas fuerzas, ya sean radiales o axiales, para ayudar a garantizar que los maquinistas obtengan el rendimiento y la vida útil de la herramienta deseados.

Puede comunicarse con el editor Joe Thompson en [email protected]

Herramientas ISCAR, www.iscar.ca

Herramientas de precisión KYOCERA, www.kyoceraprecisiontools.com