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m PRODUCTiVi CON SOLUCIONES INNOVADORAS Podemos obtener un elevado nivel de productividad aplicando las soluciones de herramientas adecuadas, junto con con la estrategia de mecanizado idónea y adoptando las características más avanzadas. Moshe Goldberg Manager, Marketing Training and Engineering ISCAR Ltd
Introducción La clave de una elevada productividad reside en las herramientas y en la estrategia de mecanizado utilizadas. En este mundo competitivo, los fabricantes intentan continuamente aumentar su productividad. Este reto constante implica el aumento del volumen de material extraído. Esta estrategia requiere impulsar el avance, aumentando la profundidad de corte y maximizando la velocidad. Para obtener todo esto, las operaciones de mecanizado deben gestionarse adecuadamente y aplicarse de la manera más efectiva, utilizando la más avanzada tecnología. Las herramientas de corte ocupan un lugar importante en el conjunto del mecanizado. Aunque las herramientas de corte sólo suponen un 3% del coste total de la producción, la elección correcta puede significar un ahorro efectivo del 15% de los gastos totales, mejorando la productividad del mecanizado un 20%. Por el efecto dominó, aumentando el rendimiento del mecanizado un 15‐20%, se obtiene un sustancial aumento de la productividad, que contribuye directamente a obtener un mayor nivel de rentabilidad y una posición más competitiva. Sin embargo, estos objetivos sólo se obtienen combinando las innovadoras herramientas de corte con avanzadas máquinas CNC y un software CAD/CAM inteligente.
Seleccionar la estrategia de mecanizado adecuada La selección de las herramientas y parámetros de corte adecuados puede reducir la duración del ciclo de mecanizado y por tanto el consumo de energía por pieza. Un proceso rápido no sólo proporciona una elevada productividad, también ahorra energía. En términos generales, cuanto menor es el tiempo de corte, mayor es la productividad y el ahorro de energía. Esta característica se puede mejorar aplicando un sistema CAD/ CAM que defina la trayectoria más corta, a la vez que se optimizan las condiciones de corte. Aplicar soluciones de mecanizado que eliminen vibraciones La combinación de mejores sistemas de corte, mayor precisión y una eficiente distribución de las fuerzas de corte, a la vez que se eliminan vibraciones y se facilita la evacuación de viruta, posibilita una sustancial reducción en el consumo de energía y una mayor productividad. Los dos factores principales que contribuyen a un elevado volumen de extracción de metal con el mínimo consumo de energía, son la geometría helicoidal del filo de corte y la configuración de paso diferencial. Las herramientas con paso diferencial representan patrones que eliminan la oscilación armónica, la mayor fuente de vibraciones.
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En cuanto el operario detecte cualquier indicio de oscilación o vibración, disminuye inmediatamente la velocidad, el avance o la profundidad de corte, aunque comprometa el rendimiento. El objetivo de ISCAR es desarrollar propiedades innovadoras para aumentar la productividad. Las fresas CHATTERFREE FINISHRED de ISCAR es una opción diseñada específicamente para eliminar problemas de vibraciones en fresado, realizando operaciones de desbaste y acabado en una sola pasada. El paso diferencial de estas fresas representa patrones que eliminan la oscilación armónica, la mayor fuente de vibraciones. Esto permite un mecanizado más rápido y un acabado más fino con condiciones de desbaste. La configuración CHATTERFREE FINISHRED está disponible en fresas de metal duro integral y en cabezas de fresado intercambiables MULTI‐MASTER. Estas fresas son especialmente útiles en máquinas de escasa potencia con husillo ISO40 ó BT50. La versión integral puede realizar ranuras completas de una profundidad de 2 veces el diámetro. La combinación de desbaste y acabado en una sola herramienta reduce enormemente el ciclo de mecanizado, mientras que los 4 labios de paso diferencial, hélice de 38º y longitud media, elimina las vibraciones, proporcionando una calidad superficial de acabado con condiciones de corte de desbaste y grandes cargas. El concepto CHATTERFREE también se aplica a plaquitas intercambiables, con objeto de reducir vibraciones en aplicaciones de fresado con grandes voladizos. Estas nuevas plaquitas disponen de la exclusiva geometría CHATTERFREE, y pueden montar en fresas con mango HM90 E90AD, fresas frontales HM90 F90A, fresas huecas HELIMILL o fresas multidiente. Se caracterizan por un sistema de corte asimétrico con 2 filos de corte diferentes para reducir vibraciones y prolongar su duración. Los filos de corte rectificados y con preparación especial ofrecen una mayor precisión perpendicular y un consumo de potencia un 10% menor que una plaquita convencional, así como una mejor evacuación de viruta. Este exclusivo diseño de filos de corte variables es más eficiente que el de filos uniformes. La amplia faceta wiper ofrece un mejor acabado superficial y las calidades de metal duro SUMO TEC IC830/IC380 afrontan todos los retos derivados de las condiciones de corte más duras y tenaces
Acelerar la productividad en operaciones de mecanizado de agujeros La revolución que ISCAR generó hace una década con el desarrollo de CHAMDRILLJET y la última versión de SUMOCHAM ha cambiado el concepto del mecanizado de agujeros y ha contribuido en gran medida al incremento de la productividad en los talleres. El nuevo diseño de puntas intercambiables no necesita puesta a punto, ya que la sustitución de la punta se hace sin desmontar la herramienta del husillo. Por tanto, elimina los tiempos muertos de máquina y la repetibilidad de la línea de centro es de +/‐1 micra. Las puntas de taladrar son compatibles con todo tipo de materiales, con geometrías específicamente diseñadas para ello, poniendo especial atención en el diseño de los labios para una rápida y fácil evacuación de viruta. Esta fácil evacuación de viruta en SUMOCHAM permite un índice de penetración increíble que acelera el proceso de taladrado, e impulsa el nivel de productividad. La gama de diámetros de las puntas de taladrar es de 6mm a 33mm, en incrementos de 0.1mm. La relación de longitud de los mango va de 1.5XD a 12XD, para un taladrado rápido y profundo, y en la mayoría de los casos se fabrican en acero para compensar cualquier posible salto durante la entrada a la pieza. Soluciones para incrementar la productividad en torneado La opción más popular para aumentar la productividad en torneado es la utilización de geometrías de filos de corte helicoidales, para obtener elevados índices de extracción de metal. Debido a la exclusiva configuración de los filos de corte y de la cara de desprendimiento de las plaquitas ISCAR, estas herramientas de torneado pueden trabajar con parámetros de corte muy elevados (especialmente en avance), a la vez que ejerce muy bajas fuerzas de corte sobre el filo, y en consecuencia se reducen las vibraciones. La punta de la plaquita tiene configuración wiper que produce un excelente acabado superficial incluso con grandes avances, por lo que en ocasiones se evita la operación de acabado. El ángulo de punta es 88º, lo que le confiere robustez. Estas plaquitas con filos de corte helicoidales montan en portaherramientas ISO estándar, simplemente cambiando el soporte de la plaquita.
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Utilizar la reducción del tamaño de viruta para aumentar la productividad en fresado La reducción del tamaño de la viruta se asocia con frecuencia con el mecanizado a alta velocidad, pero el mismo efecto se puede aplicar para aumentar el índice de extracción de metal con una fresa de tamaño estándar en una máquina con velocidad moderada, con una plaquita con radio.
Este diseño ofrece una elevada estabilidad y permite el mecanizado con avances extremadamente altos, incluso en aplicaciones con grandes voladizos. Además, la plaquita monta en un asiento en cola de milano con una fijación extremadamente firme. Las fresas de este tipo deben disponer de refrigeración interna, especialmente cuando se utilizan para aplicaciones con grandes avances, en rampa, plongé e interpolación helicoidal. El espesor de la viruta está determinado por los la combinación de la profundidad de corte axial de la fresa y el contacto radial, así como por su ángulo de posición. Un ángulo de 45º reparte la viruta por una superficie mayor y produce sólo un 70% de la carga de viruta programada.
La reducción del tamaño de la viruta ocurre debido a la poca profundidad de corte que encuentra la plaquita en su curva, permitiendo que aumente el avance. El término “mecanizado a alta velocidad”, especialmente en aplicaciones relacionadas con el acero, con frecuencia se refiere a pequeñas herramientas trabajando a elevada velocidad del husillo y gran avance, con pequeñas profundidades de corte. A pesar del mecanizado ligero, se obtiene un elevado índice de extracción de metal dando pasadas muy rápidamente. Debido a este efecto, el espesor de la viruta es menor que el avance por diente. Esto significa que se puede aumentar mucho el avance por diente, y por tanto el índice de avance lineal en mm por minuto se incrementa.
La preparación estándar de los filos de corte de las plaquitas para aplicaciones de fresado duro consiste en un bisel estrecho y un rectificado ligero. Algunas aplicaciones, como interrupciones severas o piezas que se caracterizan por generar cantidad de rebaba, requieren un bisel mayor. El avance por diente debe ser de mayor tamaño que el rectificado del filo para garantizar que la fresa corta y no desgarra la pieza, y que se obtiene el espesor de viruta adecuado. El conocimiento y control del fenómeno del espesor de viruta puede impulsar la productividad.
El tiempo de corte del labio con el material es muy corto, lo que permite un incremento también de la velocidad de corte, que junto al incremento del avance antes descrito, proporciona avances reales que alcanzan los 8÷10.00 mm/min en aceros.
Resumen Se puede obtener un elevado nivel de productividad aplicando la solución de herramientas más adecuada, combinada con la correcta estrategia de mecanizado y aplicando las más avanzadas propiedades detalladas con anterioridad.
El material, que está en contacto con la curva de la herramienta en un punto por debajo del radio de la fresa, ejerce una fuerza de corte que no es del todo lateral, si no dirigida hacia el centro de la plaquita. Hasta este momento, sólo parte de la fuerza de corte se distribuye a lo largo de X e Y. El resto se dirige a lo largo de Z, la dirección del husillo, que es el eje más rígido de los tres. Debido a que la fuerza dirigida sobre el lateral de la herramienta es menor, es más difícil que la fresa se deforme, siendo el corte más estable. La amplia gama de fresas ISCAR de avance rápido está específicamente diseñada para mejorar la productividad en aplicaciones de fresado, a la vez que el consumo de potencia es menor.
La clave para una elevada productividad está en manos del usuario, y se debe tomar la decisión de adoptar esta tecnología, soluciones de herramientas y otras estrategias de mecanizado no tradicionales. Para ser competitivos, los mecánicos deben cambiar su forma de pensar y utilizar las soluciones de herramientas más avanzadas. La implementación de las soluciones eficientes de mecanizado contribuirá a la reducción de las fuerzas de corte, a distribuir estas fuerzas efectivamente, eliminar vibraciones y facilitar la evacuación de viruta. Esto posibilita un elevado índice de extracción de metal por pieza con el mínimo consumo de energía.