Claves para operaciones de fresado exitosas

No es difícil llegar a un acuerdo sobre cómo debe ser una aplicación de fresado exitosa. La aplicación presenta una máquina capaz con herramientas de corte y accesorios adaptados al material de la pieza de trabajo y la configuración de la pieza para producir el acabado superficial, el desgaste y la vida útil de la herramienta deseados y esperados.

Pero para cualquier taller, el desafío es tomar la decisión correcta entre una gran cantidad de tecnologías competidoras, identificar las ventajas y desventajas y, siempre que sea posible, incorporar las últimas tecnologías avanzadas y estrategias de programación. Así es como algunos proveedores líderes de tecnología ven el proceso de fresado y las opciones asociadas.

En un podcast reciente de SME Advanced Manufacturing Now, Chuck Somerville, ingeniero de ventas de herramientas de corte de Ceratizit USA, Schaumburg, Illinois, describió lo que él llama las “Seis claves para una aplicación de fresado exitosa”. Incluyen:

Entre las consideraciones se encuentran la complejidad de la pieza de trabajo, el nivel de habilidad del taller y la necesidad de comunicación entre los operadores de la máquina, los programadores y el personal de configuración. "Todos los cuales no comparten un conocimiento común", dijo Somerville.

“El programador sabe generar código. El operador de la máquina sabe cómo cargar la máquina y presionar los botones”, explicó. “Pero, en muchos casos. el programador no entiende lo que sucede cuando el operador presiona el botón y las herramientas comienzan a cortar”.

Por eso la flexibilidad de la máquina es tan importante. El nuevo sistema de herramientas MaxiMill 273 de Ceratizit, por ejemplo, presenta una plaquita prismática de alta precisión con un ángulo libre positivo en ambos lados. La plaquita combina la ventaja de las plaquitas negativas, en las que se pueden utilizar ambos lados de los filos de corte, con las de las plaquitas positivas, con sus bajas fuerzas de corte. El nuevo sistema de herramientas está dirigido a la mayoría de piezas de trabajo de fresado que requieren una eliminación de material de menos de 0,140” [3,6 mm].

La MaxiMill 273 versión 2 presenta un paso particularmente cerrado con el número máximo de dientes en cada diámetro que hacen posibles altas velocidades de avance. Es especialmente adecuado para la producción de gran volumen de piezas de hierro fundido, principalmente en el sector automovilístico, describió lo que él llama las "Seis claves para una aplicación de fresado exitosa". Incluyen:

Entre las consideraciones se encuentran la complejidad de la pieza de trabajo, el nivel de habilidad del taller y la necesidad de comunicación entre los operadores de la máquina, los programadores y el personal de configuración. "Todos los cuales no comparten un conocimiento común", dijo Somerville.

“El programador sabe generar código. El operador de la máquina sabe cómo cargar la máquina y presionar los botones”, explicó. “Pero, en muchos casos. el programador no entiende lo que sucede cuando el operador presiona el botón y las herramientas comienzan a cortar”.

Por eso la flexibilidad de la máquina es tan importante. El nuevo sistema de herramientas MaxiMill 273 de Ceratizit, por ejemplo, presenta una plaquita prismática de alta precisión con un ángulo libre positivo en ambos lados. La plaquita combina la ventaja de las plaquitas negativas, en las que se pueden utilizar ambos lados de los filos de corte, con las de las plaquitas positivas, con sus bajas fuerzas de corte. El nuevo sistema de herramientas está dirigido a la mayoría de piezas de trabajo de fresado que requieren una eliminación de material de menos de 0,140” [3,6 mm].

La MaxiMill 273 versión 2 presenta un paso particularmente cerrado con el número máximo de dientes en cada diámetro que hacen posibles altas velocidades de avance. Según Ceratizit, es especialmente adecuado para la producción de grandes volúmenes de piezas de hierro fundido, principalmente en el sector de la automoción, donde se requieren tiempos de mecanizado cortos a profundidades de corte moderadas.

Bryan Stusak, gerente nacional de producto – fresado, Iscar USA, Arlington, Texas, describió los conceptos básicos para abordar la maquinabilidad, que se ve muy afectada por la condición de dureza del material de la pieza de trabajo (Rc). Elegir la geometría de la herramienta de corte y el recubrimiento apropiados para un material y una aplicación de pieza de trabajo determinados, señaló, es esencial para el éxito.

Las herramientas de corte deben cortar en lugar de "arar" el material de la pieza de trabajo para evitar el endurecimiento por trabajo y el exceso de calor mientras se forma la viruta, explicó Stusak. “La sujeción de piezas debe ser sólida para que el proceso sea estable y seguro. Cualquier ruido y/o vibración puede provocar una mala calidad de las piezas y reducir el rendimiento de la herramienta de corte”, añadió.

“Incorporar principios y estrategias básicas de aplicación de fresado con CAD/CAM es esencial para obtener una pieza de calidad con una vida útil optimizada de la herramienta. Para determinadas aplicaciones/materiales, el refrigerante es imprescindible, ya que actúa como lubricante, ayuda a evacuar las virutas y enfría la zona de corte. Siempre se recomienda el refrigerante de alta presión (HPC) si la máquina herramienta ofrece esta capacidad. HPC actúa como una cuña hidráulica para la cara de viruta/inclinación de la interfaz de la herramienta de corte, levantando así la viruta con menos esfuerzo para reducir el BUE y aumentar la acción de enfriamiento de la herramienta de corte y la pieza de trabajo”, dijo Stusak.

Para aplicaciones tan diversas como automoción, ingeniería general y medicina, los diseños de fresas indexables de Iscar se pueden clasificar como una solución versátil o específica para aplicaciones. Para los talleres, señaló Stusak, tener una fresa versátil con una inclinación alta y positiva de la cavidad de la fresa (axial/radial) permite operaciones como refrentado, escuadrado, ranurado cerrado y abierto, interpolación helicoidal, rampas, perfilado y fresado de copia.

El diseño Heli3Mill de Iscar tiene ventajas sobre el inserto de estilo tradicional APKT que existe desde hace “eones”, según la empresa. En primer lugar, la cortadora tiene un ángulo de filo real de 90° con tres filos de corte helicoidales para reducir el costo por filo en comparación con una plaquita de dos esquinas. La cavidad en forma de V del Heli3Mill captura la plaquita en dos puntos de contacto en orientación radial para una mayor rigidez de sujeción.

"Esta cortadora es ideal para máquinas de trabajo liviano debido a los altos ángulos de ataque axial incorporados en el diseño de la cortadora", dijo Stusak. Las ofertas de geometría de borde de plaquita de forma triangular de Heli3Mill, junto con numerosas opciones de calidad, están disponibles en cinco tamaños de CI: 5, 7, 10, 15 y 19 mm. Estos insertos están disponibles en diámetros de cuerpo de cortador que van desde 0,236”- 6,00” (6-152 mm).

Para operaciones de aplicaciones específicas, Iscar ofrece la línea de herramientas HELIDO H690 con un inserto triangular o trígono de doble cara. Esto reduce el costo por borde para los entornos de producción, señaló Stusak. Para operaciones de servicio pesado, dijo, el HELIDO H490 y el HELITANG T490 exhiben un inserto de cuatro esquinas con una sección transversal más gruesa para mayores avances para tasas de eliminación de metales pesados ​​(MRR).

Iscar introdujo recientemente plaquitas de ocho esquinas, como LOGIQ8TANG y NEODO S890, para "expectativas casi netas para cualquier segmento de la industria si se realiza un análisis de costos por adelantado para comparar los costos de mecanizado, el costo/borde y la vida útil de la herramienta para un aplicación dada”, añadió Stusak.

También destacó la popularidad de las máquinas más ligeras. “La menor eliminación de material en la fabricación aditiva y las piezas fundidas/forjadas casi en forma neta se están volviendo algo común. Las fresas de extremo diseñadas para aplicaciones de acabado, es decir, los molinos de barril, pueden reducir los tiempos de ciclo del 50 al 90 por ciento en comparación con los diseños de fresas de extremo de bola tradicionales”.

Los molinos de barril de Iscar vienen en carburo sólido y Multi-Master. Las plaquitas de fresado diseñadas con ofertas de profundidad de corte reducida también abordan esta necesidad. Las minifresadoras de Iscar (NANMILL, Heli3Mill y Heli4Mill) ofrecen una profundidad de corte reducida para aplicaciones de fresado de 90°. Para una MRR más rápida, la oferta de Mini Mill indexable de Iscar también se expande a alimentación rápida, es decir, Micro3Feed y NANFEED.

Además, las fresas con divisores de viruta se han vuelto comunes en los talleres y entornos de producción. Esta tecnología reduce las fuerzas de corte radiales expuestas en la pieza de trabajo y gestiona el control de la viruta.

Los factores más importantes a la hora de mecanizar una pieza para imprimirla con éxito comienzan con “literalmente todo”, afirmó Brian Baker, gerente de producto de Walter USA LLC, Waukesha, Wisconsin. “Es necesario comenzar con la máquina herramienta correcta, una equipada con una máquina lo suficientemente grande. envolvente de trabajo, hp, torque y velocidad de husillo adecuados para las herramientas modernas de hoy. Luego, la programación debe utilizar los métodos adecuados de mejores prácticas, como fresas de ranurar o fresas de escuadrar que se introducen suavemente en el material. Y cuando corresponda, sí, el volumen, la presión, la ubicación y la concentración adecuados del refrigerante también son importantes”, aconsejó Baker.

“Pero no olvidemos las herramientas. Definitivamente es imprescindible contar con la herramienta correcta para la aplicación”, continuó Baker.

“Un fallo en cualquiera de estas áreas hará que el mecanizado exitoso sea una batalla cuesta arriba, si no imposible”. Para este propósito, Walter tiene una amplia selección de productos de fresado para todas las aplicaciones, con microfresas de carburo sólido a partir de 0,0157”. [0,4 mm] para uso médico; Fresas de mango de largo alcance de 7 flautas diseñadas específicamente para aleaciones de titanio; hasta una gran selección de fresas insertables para casi todas las aplicaciones imaginables.

El catálogo actual de herramientas estándar de Walter tiene más de 44.000 artículos individuales. En cuanto a los dibujos y modelos de herramientas, dijo Baker, la mayoría de los productos estándar de Walter ya tienen dibujos accesibles en el sitio web de la compañía en formato PDF, DXF, STP o los tres. El software Xpress de Walter permite a los ingenieros de ventas diseñar y cotizar algunas herramientas especiales en las instalaciones del cliente, entregando una cotización, impresión y modelo en cuestión de minutos.

El proveedor también está desarrollando herramientas nuevas y mejoradas para manejar velocidades y caballos de fuerza más altos de la máquina para cumplir con los requisitos cambiantes, dijo Baker.

“Un ejemplo es nuestra fresadora M2131 para mecanizado de aluminio a alta velocidad. Literalmente mecanizamos llaves en cada asiento de inserto y moldeamos chaveteros en cada inserto para asegurarlos en el cuerpo de las fuerzas centrífugas de los husillos de alta velocidad actuales, permitiéndoles funcionar a 40,000 rpm o incluso más. Pero nuestra especialidad son nuestras calificaciones. WHH15X es nuestra nueva calidad de vanguardia para materiales endurecidos destinados a moldes y matrices, así como a las industrias aeroespacial y energética”.

También hay importantes cambios en el mercado que las herramientas deben abordar. En la industria automotriz, por ejemplo, Baker citó el “cambio masivo” hacia los vehículos eléctricos, paneles de carrocería compuestos, marcos de aluminio y carcasas de motores. "La composición de 90 por ciento de acero y hierro de décadas pasadas está desapareciendo rápidamente, y las necesidades de herramientas lo reflejan", continuó. "Walter se centra principalmente en el mecanizado de aluminio y titanio para el sector automovilístico y aeroespacial, así como en el mecanizado de materiales duros para moldes y matrices y el sector energético, que también se encuentra en una transformación similar".

La tendencia en el diseño de máquinas es hacia una mayor velocidad, mayor productividad, mayor precisión, plazos de entrega más cortos, costos reducidos y una operación ecológica. Todo lo cual se considera en el diseño de herramientas mediante la estabilidad de la plaquita en la cavidad, la precisión de la cavidad, el material del cuerpo de la cortadora y la excentricidad.

La eficiencia es primordial para permitir la fabricación eficiente o talleres con lotes pequeños producidos en máquinas de uso general, según Gil Getz, gerente senior de productos globales de Kennametal Inc., Latrobe, Pensilvania.

El taller está sujeto al alto costo de la gestión de materiales, el seguimiento y el almacenamiento de materiales, el mayor tiempo de producción y la distancia en el flujo de materiales, lo que genera altos costos de producción, explicó Getz. El enfoque de Kennametal, dijo, comienza con una amplia selección de herramientas de fresado que proporciona "una solución eficiente y de alto rendimiento" para cualquier material u requisito de operación de fresado.

Los talleres pueden requerir herramientas de diseño personalizado por varias razones. "La pieza puede tener una necesidad especial que no se puede realizar con una herramienta estándar, como un largo alcance, una tolerancia extremadamente ajustada o incluso un tamaño particular", señaló Getz. “La razón más común para una solución personalizada es combinar varias operaciones en una sola herramienta. A menudo, esto puede reducir significativamente el tiempo del ciclo al eliminar múltiples pasadas, el tiempo de cambio de herramienta y tener que realizar varias operaciones.

Según Getz, el principal beneficio de las herramientas de diseño personalizado es el ahorro de tiempo de husillo. Como beneficio adicional, citó la simplificación de procesos. "La implementación de una herramienta de solución personalizada traslada la complejidad de la fabricación del operador o programador al fabricante de la herramienta", continuó. "La herramienta ya viene equipada para afrontar los desafíos de la operación".

El diseño de la herramienta depende en gran medida de su función, dijo Getz, y señaló que es necesario tener en cuenta varios factores, algunos de los cuales tendrán un gran impacto. Éstas incluyen:

Muchas tiendas también necesitan versatilidad, afirmó Getz. Esto podría incluir mecanizar diferentes materiales con una sola herramienta o realizar múltiples operaciones con una sola herramienta, así como versatilidad para un solo material de pieza de trabajo.

"Una fresa indexable puede trabajar en todos los materiales para una amplia variedad de aplicaciones como fresado de escuadra, rampa, ranura, inmersión y helicoidal", explicó Getz. "Con la misma fresa, los clientes pueden montar diferentes geometrías de plaquita en cavidades sin modificaciones y diferentes calidades de plaquita para mecanizar distintos materiales, mejorando la productividad y reduciendo el tiempo de ciclo y los costes de mecanizado".

La serie Mill 4-15 de Kennametal está diseñada para múltiples funciones. Por ejemplo, Getz señaló “excelente calidad de superficie y altas tasas de eliminación de metal en aplicaciones de escuadrado” y una “inserción de doble cara con cuatro filos de corte garantiza un bajo costo por filo”.

Al describir la Mill 4-15 como un “cambio definitivo de juego”, Getz dijo que las máquinas son capaces de realizar muchas operaciones y pueden acomodar la mayoría de los materiales. La nueva geometría de plaquita SGE-R también añade rampa e interpolación helicoidal, lo que hace que la herramienta sea aún más versátil.

Otro ejemplo es la fresa frontal KCFM45, que según Getz está diseñada para un solo material de pieza de trabajo (hierro fundido), una plaquita inteligente y un desarrollo de calidad que proporciona versatilidad en su espacio. Cuenta con asientos tipo bolsillo fijos y ajustables, lo que brinda la opción para aplicaciones de semiacabado y acabado fino. Con insertos de carburo, cerámica y PcBN, esta herramienta es una solución flexible, rentable y fácil de usar que es ideal para cualquier tipo de centro de mecanizado CNC, según Kennametal. Las plaquitas de carburo son ideales para mecanizar a bajas revoluciones o en piezas de pared delgada y condiciones menos estables, mientras que las plaquitas de cerámica proporcionan velocidades superficiales elevadas, lo que resulta en una mayor productividad.

Según Jason Lutch, ingeniero de aplicaciones de Absolute Machine Tools, Lorain, Ohio, existe una tendencia a que los talleres utilicen aplicaciones de fresado de alto avance. “Como resultado, nos vemos obligados a configurar muchas de nuestras nuevas máquinas con una alta capacidad de avance. Eso significa tomar profundidades de corte más ligeras (DOC) de 0,020” a 0,036” [0,5-0,9 mm], compromiso radial de 5 o 6” [127, 152 mm] y empujarlas entre 180 y 300 ipm. 4,5-7,6 m/min. Para la industria de moldes metálicos, especialmente para cavidades de moldes con formas cada vez más complejas, el fresado dinámico logra una alta tasa de eliminación de metal (MRR), eliminando la mayor cantidad de material posible de la cavidad y luego introduciéndolo con herramientas de acabado”.

En algo que es una aplicación de pared recta con cavidades simples, por ejemplo, el fresado dinámico generalmente produce las tasas de eliminación más rápidas, dijo Lutch. “También nos topamos con otras aplicaciones que utilizan los mismos principios. Pero en lugar de tener un DOC de 0,015” a 0,030” [0,38-0,76 mm] o 040” [1,02 mm], tendrán un cargador lateral con un DOC axial de 0,020” a 0,040 [0,5-1,02 mm]. ] por lo que enterrarán una fresa de ranurar de media pulgada a una pulgada y cuarto de profundidad y tomarán 0,020” [0,5 mm] en una pasada, pero a unas rpm muy altas y una velocidad de avance muy alta. Existe una desventaja de utilizar un DOC profundo cuando los moldes tienen diferentes pendientes y contornos. Se deja un poco más de material para las pasadas de acabado porque el DOC realmente no se adapta a la pared tan bien como lo haría una cortadora de alto avance”, señaló Lutch.

“Se ha adaptado una gran cantidad de software CAM y de fresado dinámico a los husillos de gama baja con un rango de 8.000 a 15.000 rpm”, dijo. “Por ejemplo, gran parte del fresado dinámico o trocoidal que se puede realizar con software CAM como Mastercam permite controlar el avance y la velocidad según las limitaciones de potencia de la máquina. Ya sean 10 hp o 50 hp, el MRR máximo se puede ajustar para no sobrecargar la máquina”.

Según Lutch, con el fresado trocoidal o dinámico usted puede elegir su bolsillo, el paso, el DOC y las rpm que mantendrán la cortadora activada para maximizar la eliminación de metal.

El software CAM ha recorrido un largo camino con hojas de configuración y hojas de datos. El programador ahora es la persona clave cuando se trata de MRR alto, dijo Lutch, señalando que los operadores solían controlar mucho con el código G y cómo programaban en la máquina. "Lo que hemos descubierto en el mundo de la fresado es que se ha desplazado hacia el software CAM", continuó. “Hay muchas cosas que puedes hacer con el software. Puede configurar tablas de herramientas y operaciones, lo que permite que la parte frontal del CAM sea mucho más sencilla.

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