Desarrollo de herramientas de corte para mecanizado de piezas pequeñas

15/02/2004
La industria de fabricación de piezas pequeñas, en su mayor parte torneadas, para la que se emplea mecanizado de precisión está experimentando grandes avances en el desarrollo de métodos y herramientas para el sector de máquina-herramienta. Tanto los proveedores ya establecidos como los nuevos en este sector están mejorando la producción para lograr gradualmente un mayor rendimiento en las máquinas operadas mediante control numérico, especialmente en máquinas con cabezal deslizante. Las mejoras en las herramientas de corte en este área son un factor importante para lograr un mayor rendimiento continuo en un negocio creciente de fabricación y muy competitivo.
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La fabricación de piezas pequeñas es un sector que crece rápidamente. De acuerdo con las crecientes demandas de dichas piezas para productos fabricados por industrias como la médica, la automovilística, la de conectores, la de tecnologías de la información y la de electrodomésticos, entre otras, los usuarios de la industria de precisión tradicional de herramientas de corte de precisión, como la fabricación de relojes e instrumental ya no se sentirán solos con esta aplicación. Cada vez más proveedores de la industria aeroespacial y de defensa utilizan herramientas pequeñas debido al creciente protagonismo de la electrónica e hidráulica en unidades y mecanismos de control.

El número de piezas pequeñas mecanizadas está creciendo, y si bien la mayoría de ellas son de mayor tamaño que las que van en relojes, estas piezas son en su mayoría mucho menores que aquellas que se fabrican generalmente para la industria de la ingeniería. Fabricadas normalmente en máquinas con cabezal deslizante a partir de metal en barras, las piezas mecanizadas mediante herramientas suizas entran dentro del rango de diámetro de 0,5 a 32 mm, siendo de 5 a 20 mm el rango de diámetro más común.

Son necesarias nuevas soluciones

Cuando se trata de piezas pequeñas, el área de mecanizado en máquinas herramienta automáticas con cabezal deslizante CNC es más reducida que en otras máquinas. Las herramientas deben ser pequeñas y el acceso para ajustar y cambiar el utillaje es limitado. Las herramientas de corte se colocan a menudo sobre torretas de forma que sea posible mecanizar cerca del husillo y reducir el tiempo de cambio de herramienta. Las herramientas de corte en este área eran bastante complejas y sus diseños muy especiales - a menudo eran innecesariamente caras - haciendo que el coste en herramientas en proporción al coste de producción fuese mayor que en otras áreas de mecanizado. Además, la tecnología de herramientas en el área de piezas pequeñas de gran precisión había empleado hasta ahora conceptos obsoletos en comparación con herramientas para otras áreas.

Las demandas de mejora en las herramientas y métodos por parte de los establecimientos de maquinaria que emplean máquinas con cabezal deslizante e incluso máquinas herramienta automáticas más antiguas para mantener la competitividad, son cada vez mayores. Muchos fabricantes han sido proveedores en otras áreas de mecanizado y a la hora de invertir en un torno CNC con cabezal deslizante, encuentran que en la mayoría de los casos parece que existe una diferencia considerable en los niveles disponibles de tecnología de herramientas.

Una demanda creciente

Los principales aspectos que han de tenerse en cuenta son sobre todo los niveles de productividad y la capacidad para sacar el máximo provecho de las máquinas con cabezal deslizante. Estas máquinas disponen de velocidades de husillo más altas y más posibilidades de movimiento que pueden hacer un buen uso de los conceptos modernos en utillaje de precisión que incluyen inserciones de torneado de avance rápido e inserciones de carburo cementado para aumentar la velocidad de corte.

También es importante la capacidad de predicción de la vida útil de la herramienta y un control de virutas satisfactorio para el mecanizado automático, cuando los operarios son responsables de varios tornos CNC y han de confiar en las condiciones de la herramienta de corte. De este modo se evitan cambios extra de herramienta que interrumpen la producción. La accesibilidad para mantener las herramientas de corte en la máquina y el tiempo que lleva cambiar los filos son importantes en el mecanizado de precisión ya que éstos son reducidos y por lo tanto tienen un efecto mayor en los tiempos de producción a gran escala.

“El utillaje correcto es un factor fundamental para que las máquinas CNC modernas rindan satisfactoriamente ya que el mecanizado de lotes puede optimizarse con respecto a los tiempos de ciclo y vida útil predecible de las herramientas,” explica Geoffrey Bryant, Director General de NC Engineering en Watford, Reino Unido, distribuidores de máquinas con cabezal deslizante Citizen. “Las herramientas modernas también pueden proporcionar una flexibilidad añadida ya que pueden realizar varias operaciones con sólo modificar el material y el programa de la máquina.”

“Ya que las máquinas con cabezal deslizante modernas hacen que los lotes de piezas menores sean más rentables y permitan aumentar la complejidad de las piezas, también el mecanizado de precisión debería beneficiarse de las ventajas de la tecnología de herramientas de corte moderna. Con el desarrollo de insertos rotativos y utillaje de carburo sólido, es fácil observar que en un área como el mecanizado de precisión, que sólo recientemente ha experimentado una amplia expansión, puede beneficiarse considerablemente de nuevos métodos y medios también desde el lado del utillaje.”

“Nuevas formas de adquisición han llevado a la logística de la industria de fabricación a lotes cada vez menores incluso cuando son necesarios grandes volúmenes de piezas. La industria de fabricación final no precisa almacenar lotes de piezas ni por consiguiente superar requisitos logísticos de los proveedores de piezas. De hecho, en la actualidad, sólo una máquina de cuarenta se compra para producir realmente grandes volúmenes de piezas continuamente. El resto de las máquinas con cabezal deslizante se adquiere para producir lotes mucho menores que los que se asocian tradicionalmente a esta industria.”

Desarrollo de utillaje para el mecanizado de precisión

Los nuevos insertos romboides, en ángulo de 35 grados (VCEX) en la gama CoroTurn están rectificados tangencialmente y disponen de un largo plano en ángulo de 4 grados. Estos tienen tolerancias (E) muy limitadas para operaciones de acabado y superacabado con un rango de profundidad de corte muy amplio, hasta 0,03 mm. Pueden emplearse para combinaciones de corte de desbastado y acabado, a la vez que en cortes que requieren un buen acabado de superficie (p. ej. Ra 0,3 micrones), incluyendo torneado, revestimiento y corte. Además de las geometrías F, el acabado de espejo de estos insertos facilita el flujo de viruta. A esto habra que añadir, un filo afilado, unos radios de filo hasta cero, insertos de cerametal y revestidos que proporcionan los medios para generar formas de piezas pequeñas más precisas y con un mejor acabado.

Los insertos para aplicaciones múltiples CorTurn 107 (con tolerancias de inserto G- y M-), forman un programa de formas de inserto ISO muy extenso para el mecanizado de precisión. Estos incluyen un desbastado especializado, geometrías de acabado en los últimos grados del inserto de cerametal y carburo revestido. Proporcionan niveles elevados de rendimiento para una amplia gama de operaciones de torneado

La geometría Wiper proporciona un medio importante para lograr combinaciones de avances elevados y acabado de superficie mejorado. Desarrollado originalmente por Sandvik Coromant, al permitir que se duplique el régimen de avance, los insertos Wiper pueden reducir notablemente los tiempos de mecanizado, a la mitad, y mejorar tanto el acabado de superficie como el control de virutas.

Nuevos avances en tronzado y ranurado

Frecuentemente se dan operaciones en el mecanizado de precisión que han sido llevadas a cabo durante años con herramientas que no forman parte de una máquina moderna con cabezal deslizante. En la actualidad, existen soluciones de alto rendimiento para este área dentro del programa CoroCut. Se trata de una herramienta especialmente diseñada para satisfacer los criterios de las máquinas con cabezal deslizante de hoy en día, tales como permitir una fácil rotación de inserto en espacios reducidos y la necesidad de una máxima longitud de corte. La estabilidad incorporada del portaherramientas y la combinación de inserto permite el torneado para ensanchar ranuras, entre otras cosas y, al hacerlo, ayudar a reducir el número de herramientas necesarias. También aquí se ha tenido en cuenta la gran precisión de mecanizado con la versión de inserto de precisión (GF) y la versión redondeada (CM).

El desarrollo del concepto CoroCut continúa. Sandvik Coromant lanzó la primera herramienta de tronzado de inserto rotativo en los setenta y ha mostrado el camino en este área con Q-Cut y CoroCut. CoroCut 3 es la fase siguiente de este desarrollo muy adecuada para el mecanizado de precisión con sus anchuras de tronzado mínimas de 1 mm. Desarrollado para ser versátil tanto en el tronzado superficial de tubos y barras como también en el ranurado, proporciona una productividad mejorada, un ahorro en materiales, un sencillo mantenimiento y alta seguridad. El inserto es diferente de otro utillaje CoroCut montado tangencialmente con un tornillo central, brindándole al inserto precisión rotativa. El concepto de insertos montados tangencialmente no es nuevo por supuesto, pero en CoroCut 3 se emplea un nuevo nivel de tecnología.

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El resultado

El resultado son operaciones de mecanizado internas que dependen en gran medida de la calidad de la barra de mandrinar, geometría del inserto, ajuste de precisión de la herramienta y fijación de la herramienta a la máquina. Las barras de mandrinar CoroTurn proporcionan altos niveles de accesibilidad y estabilidad. Una larga experiencia en el desarrollo de barras de mandrinar y el conocimiento de las necesidades en las máquinas de cabezal deslizante han contribuido al diseño. Se complementan con manguitos portaherramientas EasyFix, que garantizan un fácil ajuste de la altura del centro del mismo modo que proporcionan una excelente estabilidad a la hora de sujetar la herramienta, esta combinación de características garantizan que ninguna fase del proceso de mecanizado se deje al azar.

Las herramientas CoroTurn 111 han incluido geometrías positivas que las hacen especialmente adecuadas para operaciones internas donde pueden producirse vibraciones. Con diámetros de la barra de mandrinar de hasta 5 mm, las aplicaciones de mecanizado de precisión que son sensibles a la fuerza de corte pueden optimizarse con la ayuda de estas herramientas. Mediante los insertos CoroTurn 111 se pueden resolver y mejorar muchas operaciones exigentes producidas por la dureza de los materiales.

Otra faceta del torneado que se da frecuentemente y que está siendo adaptada a la moderna tecnología de inserto rotativo es la de roscado. El sistema de bloqueo en U dispone de un amplio programa de tipos de insertos y roscas así como de un servicio a medida. También se han venido desarrollando dispositivos de fijación para su adaptación al mecanizado de precisión y proporcionar a los usuarios las ventajas que el sistema ha brindado al campo del torneado general durante tantos años.

Para fresado y taladrado

En centros de torneado que realicen mecanizado de precisión con herramientas accionadas, los conceptos CoroMill y CoroDrill son especialmente adecuados para satisfacer las demandas de una producción de alto rendimiento. Los conceptos de inserto rotativo en forma de fresas tipo 390 para utillaje de mayor diámetro cuentan con un rendimiento probado en máquinas multitarea así como en centros de mecanizado. Proporcionan un mecanizado versátil y suave para una amplia gama de aplicaciones. Se complementan con un utillaje de carburo sólido de menor tamaño, en forma de fresas CoroMill Plura y taladros CoroDrill Delta C, con los últimos avances en geometría de herramientas y grados, la mayoría de los materiales y operaciones pueden efectuarse con resultados y velocidades de mecanizado mejoradas.

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