Mecanizado de alta precisión y acabados a espejo

En la fabricación de herramientas de corte de alta precisión, la iQ500 ahora reemplaza a las rectificadoras con dispositivo de sujeción, que de otro modo se hubieran utilizado en este campo. Incluso los procesos de rectificación pendular ahora se pueden reemplazar con la función de corte inteligente de la máquina. El fresado y la rectificación con dispositivo de sujeción ahora se llevan a cabo en una sola configuración sin la pérdida habitual de tiempo y, sobre todo, se logra el mayor grado de precisión posible. Además, se evitan los errores del cambio de utillaje que ocurren con frecuencia al cambiar de una tecnología a otra.

En comparación con su hermana menor, la Makino iQ300, esta versión puede desplazar 50% más rápido todos los ejes y lograr así niveles de precisión y calidad de superficie de piezas grandes sin precedentes.

El objetivo general de la máquina es la eliminación completa de la necesidad del reprocesamiento manual. La máquina produce piezas listas para usar de modo que no sean necesarios los procesos como recortado, nivelado, punteado y pulido.

La estabilidad de este proceso, combinada con la calidad del mecanizado, reduce los tiempos de espera, garantiza el cumplimiento de las fechas de entrega y permite el cálculo de gastos, todos los factores que desempeñan una función principal en el desarrollo de fabricantes de herramientas actuales más competitivos.

Gracias a su experiencia en el campo de la fabricación de husillos, Makino ha sido capaz de desarrollar un husillo husillo con núcleo refrigerado para la serie iQ. Con velocidades del husillo de hasta 45.000 rpm, el husillo de baja vibración mantiene una temperatura sumamente estable, incluso en procesos en los que los tiempos prolongados de mecanizado se convierten en un problema crítico. La precarga constante del cojinete así como la lubricación bajo carrera patentada de Makino, que lubrica la carrera interna del cojinete del husillo, garantizan la concentricidad perfecta, aumentan la rigidez y proporcionan una vida útil del husillo excepcionalmente prolongada. La excelente calidad de las superficies y la prolongada vida útil de las herramientas se logran a través de la mejora en la rigidez y la operación sumamente suave con una baja vibración del husillo de menos de 1 μm a 45.000 rpm.

La construcción del bastidor en C probada y evaluada, está diseñada sin voladizos, con el eje Y en la mesa y los ejes X y Z en la columna, lo que garantiza un alto rendimiento de corte y calidad de la superficie de manera constante a lo largo del rango completo de desplazamiento. La iQ500 se fabrica y se instala con la mayor precisión geométrica. De este modo, Makino amplía los límites de lo que es mecánicamente factible en la fabricación, lo que asegura que la rectitud y la perpendicularidad no sean solo el resultado de cualquier compensación electrónica. La máquina posee una base y una columna de fundición Meehanite de alta calidad, lo que garantiza la mayor precisión durante toda la vida útil de la máquina.

Una característica compartida tanto por la iQ300 como por la iQ500 es que todos los ejes se accionan mediante motores lineales especiales. El diseño de motores duales en el que los motores actúan en direcciones opuestas asegura que se eliminen las fuerzas magnéticas no deseadas y que no tengan impacto sobre las guías de conducción o la mesa.

El diseño especial de las guías de conducción de los rodillos proporciona una calidad superior, que logra un rectitud del eje X de < 3 μm en un desplazamiento total de 600 mm. Las guías de conducción de los rodillos proporcionan la agilidad requerida para dicha máquina, mientras muestra también características de amortiguación similares a las de una guía de deslizamiento. El alto grado de amortiguación suprime las vibraciones que de otro modo deteriorarían la calidad de la superficie así como la vida útil de las herramientas.

Vista frontal del centro de micromecanizado iQ500.

Dado que el husillo y los accionamientos de los ejes son las principales fuentes de calor en el mecanizado, son la causa más probable de imprecisiones, especialmente durante procesos de mecanizado de larga duración.

Originalmente desarrollado por Makino y luego mejorado de manera constante, el sistema de refrigeración del núcleo del husillo con motor elimina directamente todo el calor que se acumule en el núcleo o la camisa del husillo, de ese modo se previene cualquier impacto térmico negativo en la bancada de la máquina.

Después de solo un par de minutos de funcionamiento, el husillo alcanza un estado estable continuo, lo que suprime cualquier deformación térmica adicional del husillo. Independientemente del tiempo de mecanizado, el comportamiento térmico del husillo permanece estable. Este estado estable está determinado por el uso de sistemas de medición de longitud de herramienta que proporcionan una precisión de ±1 μm entre herramientas diferentes a lo largo del eje Z, independientemente de la velocidad del husillo.

Por motivos de construcción, la estructura del motor lineal crea una cantidad de calor relativamente alta, que en la máquina iQ500 se elimina en dos etapas: en primer lugar, el aceite refrigerante absorbe directamente el calor generado por los serpentines; en segundo lugar, el elemento de fundición adyacente al motor se enfría a una temperatura de referencia.

Además, opcionalmente la pieza de fundición completa se puede sellar y rellenar con un agente refrigerante especial que circula lentamente a través de la bancada y la columna de la máquina, y que distribuye el calor de manera óptima a través de la estructura integral de la máquina. Este detalle proporciona un método muy eficaz para lograr el máximo nivel posible de estabilidad térmica durante los tiempos de mecanizado prolongados que son bastante habituales en la fabricación de herramientas.

La combinación de estas características de la serie iQ garantiza un nivel de estabilidad térmica, de la máquina herramienta completa, sin precedentes, lo cual es la condición previa para lograr los mayores niveles de precisión con respecto al contorno y a la calidad superficial.

Con la opción de acabado espejo de superficies, el operario puede preparar la herramienta directamente en el husillo. Con la ayuda de esta tecnología se obtienen resultados de referencia para la precisión del contorno y la calidad superficial en piezas de acero y carburo. Al presionar un botón, la máquina produce el acabado espejo de superficies de hasta Ra < 1 nm así como la precisión tridimensional de ±1 μm, lo que proporciona el máximo nivel posible de repetibilidad. Con esta opción, la máquina proporciona un pulido de la superficie de alta de precisión que no requiere intervención manual, uno de los requisitos principales en la industria de productos ópticos. A su vez, esta opción reduce drásticamente los costes de herramientas, dado que las mismas se pueden reprocesar varias veces.

Una característica estándar de la serie iQ es el sistema de medición híbrido desarrollado por Makino para las mediciones de longitud de herramienta. Un sensor de contacto toma las mediciones, con fuerzas sumamente bajas que afectan a las herramientas. Incluso las herramientas de PCD altamente sensibles se pueden medir de manera segura y fiable mediante el sistema de medición híbrido de Makino, sin correr el riesgo de destruir la herramienta. El sistema de medición de Makino proporciona mayor exactitud de medición que los sistemas de medición láser de pequeñas herramientas con un diámetro de menos de 0,5 mm. Como una opción integrada, el sistema híbrido de Makino no solo mide la longitud de la herramienta sino que también ofrece la posibilidad de medir la deformación del husillo antes de que este último alcance su estado estable.

Otra opción que ofrece Makino es el sistema de medición de imagen de la herramienta de precisión (PTIM) que está equipado con una cámara de alta resolución y puede medir la longitud de la herramienta así como el diámetro de la herramienta y la deformación del husillo. Mediante el uso de PTIM, el operario puede comprobar el perfil de la herramienta en la imagen proporcionada por la cámara. Este sistema tiene una repetibilidad de ±0,5 μm.

La IQ500 se puede equipar opcionalmente con hasta tres turbinas de aire comprimido que alcanzan velocidades de 80.000 ó 120.000 rpm. Las turbinas se cambian y reemplazan de forma automática. La alta precisión a lo largo del eje Z se logra al utilizar aire comprimido termorregulado. Estos husillos reducen drásticamente los tiempos de mecanizado con las herramientas más pequeñas. Además, los sistemas de medición de longitud de herramienta se pueden utilizar con esta opción. Esta combinación de tecnologías permite que se utilicen turbinas de aire comprimido totalmente de manera automática, lo que elimina los errores evidentes del cambiador de herramientas que suelen ocurrir en esta estructura.

Aplicaciones

Los centros de mecanizado vertical iQ de Makino cumplen los requisitos más escrictos en términos de precisión y calidad de la superficie, especialmente cuando se realiza el mecanizado de materiales duros y muy duros. El cono del husillo HSK-E32 puede sostener herramientas de entre 12 y 0,03 mm. Estas máquinas brindan a los fabricantes de diferentes industrias, molde y matriz, matrices de estampado, óptica y médica, y automoción, todo lo necesario para abordar toda la variedad de aplicaciones de alta tecnología.