Perforación grande

Para diámetros de orificio que superan las 2 pulgadas, las brocas indexables permiten un mecanizado económico y productivo. Sandvik Coromant

La perforación es una forma rápida, económica y productiva de producir agujeros.

Sin embargo, si los agujeros tienen un diámetro grande, digamos más de 2 pulgadas, las brocas de carburo sólido se vuelven menos económicas y, en ciertos casos, las brocas de cabeza intercambiable son las mismas. Estos agujeros se convierten en el hogar de las plaquitas indexables.

Una broca indexable suele tener dos insertos y un cuerpo de acero endurecido. Se utilizan un inserto central (o interior) y un inserto periférico (o exterior), y los limpiadores suelen ser características estándar en el inserto periférico. Las brocas de gran diámetro pueden tener más de dos insertos. El número se elige en función del tamaño de las inserciones, que deben proporcionar la cantidad correcta de superposición para adaptarse perfectamente al diámetro total de la broca.

Dependiendo de los requisitos operativos y del material que se corta, estos insertos pueden tener el mismo tamaño y forma pero con grados diferentes, o pueden ser dos insertos completamente diferentes.

Esta combinación y combinación de insertos permite a los maquinistas ajustar realmente la herramienta para su aplicación. Sin embargo, es importante tener en cuenta que si utiliza plaquitas de gran tamaño, producirá virutas grandes. Los insertos de forma cuadrada y triangular se usan comúnmente en combinación porque interrumpen las virutas y las rompen en pedazos manejables.

Una forma sencilla de pensar en los resultados de la creación de orificios comienza determinando la mejor manera de producir el diámetro y la profundidad del orificio que necesita con la calidad que desea.

La elección de la broca también se ve afectada por la configuración de la máquina, así como por la forma y el material de la pieza de trabajo.

El propio proceso de perforación depende de una buena posición inicial. La rectitud, la redondez y la forma general del agujero son mucho mejores si comienzas en una posición perfecta. Por eso es importante tener una herramienta con una geometría autocentrante. Su salida define casi todas las características del hoyo.

“La rigidez es la clave. Cuanto más estable sea el proceso de perforación, mejores serán los resultados”, afirmó Michael Hacker, director senior de productos globales de Kennametal: herramientas combinadas y de perforación indexables. "La herramienta más rígida que podemos fabricar se combina con el husillo de la máquina, los accesorios y la propia pieza de trabajo para brindarle los resultados de mecanizado".

Para tener una ventaja, perdone el juego de palabras, las brocas indexables tienen diseños para mantener la broca centrada en la entrada, ser cortadores productivos y dejar un buen acabado. Esto se consigue utilizando una broca con dos insertos, un inserto interior y un inserto exterior.

CoroDrill 880 utiliza dos insertos para crear orificios de hasta 2,559 pulgadas con rascadores como característica estándar en el inserto periférico, y para orificios de hasta 3,307 pulgadas, está el CoroDrill 880 que puede contener cuatro insertos. Estas herramientas también se pueden utilizar para interpolación helicoidal, taladrado, hundimiento y torneado. Estas capacidades adicionales son útiles en máquinas con cadenas de herramientas pequeñas, para trabajos de prototipos y en lotes bajos de piezas complejas. Sandvik Coromant

Cada rotación de la herramienta donde el filo toca la pared deja una cresta en la pared del agujero similar a las marcas dejadas durante una operación de torneado. Un inserto con rascador elimina estas líneas de cresta.

"Un limpiador es sólo una pequeña microfunción en el inserto que elimina estas líneas y deja una superficie lisa", dijo Hacker.

En el caso de las brocas de carburo sólido, el vástago está rectificado con precisión para proporcionar la mejor potencia de agarre y descentramiento en un soporte de alto rendimiento.

"Los mangos también están preparados para la entrada de refrigerante específico para alta presión estándar y algunos están preparados para MQL", explicó Randy McEachern, director de producto/especialista en mecanizado de Sandvik Coromant Canadá. "Las brocas indexables cuentan con las mismas características con la norma ISO 9766 agregada que proporciona un hombro que se une al soporte, lo que proporciona mayor estabilidad".

La perforación es esencialmente una operación de desbaste. En la mayoría de los casos, va seguido de roscado, roscado, taladrado o escariado. A veces, esas operaciones secundarias pueden salvar un agujero defectuoso, pero muchas veces un agujero defectuoso significa una pieza desechada.

Algunas brocas de carburo sólido tienen características que producen orificios de buena calidad y, en ocasiones, las geometrías modificadas pueden reemplazar una herramienta de perforación fina. Sin embargo, las brocas más grandes normalmente no deben usarse como herramientas de acabado.

La optimización de la operación de perforación comienza en la fase de planificación, que debe incluir cortes de prueba. Durante esta fase, puede hacerse una idea de la vida útil de la herramienta, ajustar las velocidades y avances y aprender cómo se desgastarán las plaquitas.

El objetivo es aprender durante cuánto tiempo y con qué intensidad se deben presionar sus herramientas para obtener la máxima productividad, y al mismo tiempo obtener información sobre su previsibilidad.

"La previsibilidad es muy importante", dijo McEachern. “Por lo tanto, seleccionar la geometría y la calidad correctas que mejor se adapten al material que se está perforando es un componente importante del proceso de planificación. Luego, se optimizan los datos de corte ejecutando algunos cortes de prueba para establecer una buena acción de corte y rotura de viruta”.

La potencia de su máquina herramienta también es una parte integral de la ecuación.

Una broca indexable suele tener dos insertos (pero puede tener más). Se clasifican como insertos centrales (o internos) y periféricos (o externos), y los limpiadores suelen ser características estándar en los insertos periféricos. Kennametal

"Una vez establecido un rendimiento satisfactorio, controle la potencia de la máquina y preste mucha atención a cualquier cambio en el sonido y la vibración", dijo McEachern.

La vibración no sólo provoca ruidos no deseados. Mata los insertos.

“Las pruebas ayudan a identificar la vida útil máxima de la herramienta. Luego, se aplica un búfer seguro a la vida útil de esta herramienta identificada para proporcionar un tiempo seguro y predecible para indexar las plaquitas”, dijo McEachern. “Cuando se ha optimizado la broca, normalmente se controla el desgaste en función de un número predeterminado de orificios o piezas para gestionar la vida útil de la plaquita. Por supuesto, un maquinista experimentado siempre estará escuchando la acción de corte para detectar cualquier sonido anormal y tal vez apoyándose en la máquina para detectar vibraciones anormales, en caso de que ocurra algo anormal”.

La lección: escuche a sus operadores, porque ellos están escuchando la máquina.

"Esto es especialmente importante cuando se utilizan taladros nuevos", dijo Hacker. “El operador de la máquina es muy sensible al sonido que hace la máquina. Los operadores saben muy bien cómo debe sonar un taladro y, si algo anda mal, el sonido es el primer indicio de ello. Eso y la vibración misma”.

Durante el taladrado, la interfaz herramienta-pieza queda oculta a la vista. Esto dificulta la resolución rápida de problemas.

Por ejemplo, en otras operaciones de mecanizado, una simple mirada a las virutas que se producen puede brindarle mucha información basada en su tamaño, forma y color.

En una operación de perforación, el trabajo ocurre debajo de la superficie de la pieza de trabajo. Si ocurre un problema en el fondo del pozo, probablemente sea demasiado tarde para hacer algo al respecto una vez que vea las astillas.

"En el peor de los casos, si esperas hasta que salgan los chips, será demasiado tarde", dijo Hacker. “Es posible que haya soldado su taladro a la pieza de trabajo. Así que presta atención a tus vibraciones”.

Observar y escuchar la máquina también le permitirá saber si la herramienta tiene problemas con su funcionamiento. Esto se puede solucionar cambiando una plaquita y cambiando los datos de corte.

La plataforma de perforación indexable Drill Fix PRO de Kennametal viene de serie con un limpiador incluido en cada inserto exterior. La herramienta tiene cuatro filos de corte tanto en sus insertos interiores como exteriores. También tiene grandes canales de refrigerante para un flujo de refrigerante de mayor volumen. El taladro puede producir orificios con diámetros de entre 0,500 y 2,125 pulgadas en 2, 3, 4 y 5xD. Kennametal

"Si una máquina no tiene suficiente potencia para impulsar adecuadamente un taladro, se pueden aplicar geometrías de corte más ligeras, junto con datos de corte modificados que ayudarán a realizar el trabajo", dijo McEachern.

Hay poca velocidad en la zona central del agujero porque el diámetro es muy pequeño. La velocidad puede ser bastante alta hacia el borde exterior del OD.

Los insertos exteriores están diseñados para estas velocidades más altas y pueden tener un revestimiento CVD para soportar altas velocidades.

Como era de esperar, cuando se utilizan herramientas indexables, la indexación de las plaquitas es importante. Aunque este es el momento en que la máquina no corta metal, es una buena oportunidad para examinar las inserciones en busca de patrones de desgaste no deseados, limpiar el asiento y asegurarse de que la herramienta aún esté a la altura.

McEachern ofreció un par de consejos de mantenimiento que pueden ayudar a que su operación funcione sin problemas.

“El desgaste de flanco es el tipo de desgaste preferible cuando es uniforme en ambas inserciones. Sin embargo, un desgaste excesivo de los flancos puede provocar un acabado superficial deficiente, agujeros de gran tamaño y una mayor potencia”, dijo McEachern.

El desgaste excesivo de los flancos a menudo se debe a una velocidad de corte demasiado alta. Disminuir su Vc puede resolver esto. También puede deberse al uso de un grado que no tiene suficiente resistencia al desgaste.

Las otras formas de desgaste, como el desgaste en cráter, la deformación plástica, el desconchado y el filo reconstruido, pueden ocurrir durante la perforación. Es importante poder detectarlos, idealmente durante la fase de prueba, para eliminar la rotura de la herramienta y alargar (predecible) su vida útil.

El departamento de aplicaciones de su proveedor de herramientas es un buen recurso al que puede recurrir cuando se encuentre con un desgaste de plaquita no deseado o de rápido desarrollo.

Las fuerzas axiales, el par y el consumo de energía del husillo normalmente aumentan muy lenta y suavemente. Si esta subida se vuelve muy empinada, es una indicación de que ha alcanzado el límite real de la vida útil de su herramienta.

Esta combinación y combinación de insertos permite a los maquinistas ajustar realmente la herramienta para su aplicación. Sandvik Coromant

"Si se sigue este principio, se puede exprimir al máximo la vida útil de la herramienta con los filos de corte", dijo Hacker. “Esto es común en operaciones de mecanizado que producen miles de piezas en un lote. Pero cuando se mecanizan agujeros grandes, existen otras formas de garantizar una larga vida útil de la herramienta y ser productivo”.

Si comienza a vibrar cuando aumentan las fuerzas de corte y si el acabado de la superficie comienza a deteriorarse, puede ser una indicación de que su plaquita podría romperse pronto. Y, si tiene dos (o más) insertos diferentes cargados en el taladro, es probable que no se desgasten igual.

"Si solo tienes dos insertos que cubren todo el diámetro, el desgaste es completamente diferente en el centro", dijo Hacker.

Una vez más, existen dos escuelas de pensamiento. La mayoría de los maquinistas cambiarán ambos insertos al mismo tiempo para a) realizar un seguimiento de su indexación yb) proteger su previsibilidad. Sin embargo, en un entorno de taller, es bastante común cambiar una plaquita a la vez, pero esto requiere una observación más cuidadosa del proceso de corte.

Las fuerzas creadas al cortar están muy relacionadas con el tipo de plaquita que se utiliza. Las plaquitas con rompevirutas aplican altas fuerzas de corte para romper la viruta. Por otro lado, los materiales de las piezas de trabajo que son muy resistentes, como las aleaciones de alta temperatura, requieren una acción de corte suave.

"Estas aleaciones requieren un filo que sea muy positivo y, por lo tanto, las fuerzas de corte son menores", dijo Hacker. “Incluso se puede optimizar la situación utilizando diferentes plaquitas con distintos filos de corte. Recomiendo obtener ayuda del ingeniero de aplicaciones de su proveedor para una selección perfecta. Lo bueno de la broca indexable es que usted obtiene la libertad de mezclar geometrías, topografía de las plaquitas, así como calidades, recubrimientos y preparación de bordes. Realmente puedes optimizar el proceso cuando haces esto”.

Toda esta mezcla y combinación también se puede realizar utilizando un solo cuerpo de acero.

Si tiene algún problema con su operación de perforación, lo aprenderá con bastante rapidez.

Según Hacker, si las virutas de la primera parte del corte se ven mal, seguirán estando mal durante todo el proceso. Probablemente esté utilizando la geometría o los parámetros de corte incorrectos.

"Por lo general, se aprende muy rápidamente si hay algún problema porque las virutas se vuelven demasiado largas, y es necesario tener una geometría o topografía de las inserciones que ayude a descomponer las virutas en longitudes más cortas", dijo Hacker.

Elegir la longitud correcta de broca para su aplicación ayudará a reducir la vibración. Kennametal

Con una broca de carburo sólido, se pone mucha atención en el diseño de la herramienta, incluido el número, el tamaño y el volumen de las ranuras de la broca. Se trata de sacar las astillas del agujero.

Pero otros factores también ayudan a la evacuación de las virutas.

"Lo mejor que se puede hacer en un proceso de perforación indexable para eliminar virutas es tener mucho volumen de refrigerante", dijo Hacker.

Un volumen elevado de refrigerante tiene dos efectos:

En una operación productiva, se producen muchas virutas en un corto período de tiempo. Sin el lujo de presenciar la zona de corte, es imperativo que las virutas salgan del hoyo rápidamente.

“El refrigerante es mi opción número uno para ayudar a levantar las virutas de la zona de corte y sacarlas del orificio para evitar que se atasquen dentro del orificio. Muchas máquinas están equipadas con presión y volumen variables para evacuar las virutas de manera eficiente, evitando vibraciones desagradables y manchas”, dijo McEachern.

Los atascos, las soldaduras y las herramientas rotas son el resultado de una mala manipulación de las virutas.

“Los agujeros de gran diámetro suelen encontrarse dentro de piezas preciosas. Entonces, en lugar de correr el riesgo de que se rompa una plaquita durante la operación de mecanizado, lo que puede destruir la pieza de trabajo, los maquinistas tienden a ser un poco más cautelosos e indexar las herramientas cuando hay alguna duda”, dijo Hacker.

Hacker explicó que es muy típico determinar un tiempo de indexación durante las pruebas, generalmente basado en una métrica como la cantidad de orificios creados o la cantidad de piezas ejecutadas, y luego reducir el número en un 10 por ciento o más para la producción.

"Durante la producción cambian cosas que no se ven durante las pruebas", dijo Hacker. "Puede haber un cambio de temperatura en la zona de trabajo e incluso un cambio en el estado de dureza de la pieza de trabajo cuando el material en sí no es consistente".

No existe una forma correcta o incorrecta de decidir cuándo es el momento de indexar las inserciones. Entran en juego muchos factores, incluido el volumen parcial. Si está creando miles de piezas pequeñas y económicas, desechar una puede no ser tan importante para maximizar la vida útil de la herramienta y reducir sus costos. La otra cara de esa moneda es la producción de lotes muy pequeños de piezas muy caras. Desguazar una pieza porque se rompe una broca en un agujero es casi imperdonable si se compara el coste de la herramienta con el valor de la pieza.

Después de todo, no vale la pena desechar una pieza de $10,000 por un inserto de $10.

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

Kennametal, www.kennametal.com

Sandvik Coromant Canadá, www.sandvik.coromant.com