Las altas velocidades de corte son una característica esencial del maquinado de alta velocidad. Resulta obvio que la herramienta también debe ser precisa; lo requieren la precisión de maquinado y también la mecánica de un cuerpo de rotación rápida. Sin embargo, en los últimos años, el tema de la precisión de la herramienta se ha convertido en un punto más que tener en cuenta. ¿Cuál es la razón? ¿Por qué el maquinado de alta velocidad se utiliza cada vez más en el procesamiento de desbaste? ¿Cómo plantean los productores de herramientas de corte las soluciones para satisfacer estas nuevas demandas de la industria?
La industria metalmecánica adoptó el maquinado de alta velocidad (HSM) en la década de 1990. Este método se ha afianzado en diversas ramas industriales y ha creado fuertes cambios en la tecnología y la ingeniería de las máquinas herramienta. Las conocidas ventajas del maquinado de alta velocidad se mencionan frecuentemente en libros, guías, revistas y otras fuentes de información. Recientemente, se ha creado un interés importante en el maquinado de precisión a alta velocidad y, más específicamente, en la precisión y otras características de las herramientas de corte y los dispositivos de sujeción de las herramientas destinadas a este propósito.
El maquinado de precisión significa mantener tolerancias cerradas y repetibles en las operaciones de corte. El nivel de "rigurosidad" depende del método de maquinado, por ejemplo: fresado, torneado o barrenado, y el tipo de operación: desbaste, semiacabado o acabado. Los avances tecnológicos, especialmente en la producción de piezas de trabajo, que son productos semi-acabados y pre-formados, ponen especial énfasis en el maquinado preciso a alta velocidad.
La fundición de piezas de precisión, el moldeado por inyección de metales y la impresión 3D aseguran que la producción de piezas de trabajo esté muy cerca de la forma final deseada. Como resultado, se reduce la necesidad de remover grandes volúmenes de material por medio del corte/desbaste. En la fabricación de moldes y troqueles, la utilización del maquinado de alta velocidad para reducir tiempos de producción ofrece una alternativa real a los métodos tradicionales. En la industria aeroespacial ya es común el maquinado de superaleaciones termorresistentes difíciles de maquinar con herramientas cerámicas a velocidades de corte extremadamente altas, en combinación con la remoción de pequeñas cantidades de material. En cuanto a la fabricación de componentes de aluminio, el maquinado de alta velocidad se ha convertido ya en una realidad diaria.
Las operaciones de maquinado con poco material a remover en cada pasada tienen ventajas distintas, como un menor consumo de energía, menos generación de calor y un mejor acabado superficial. El maquinado preciso a alta velocidad, que presenta una baja remoción de material, es la extensión lógica de la producción de piezas de trabajo mediante métodos modernos de alta precisión. Por lo general, el maquinado de alta velocidad se relaciona con el corte mediante herramientas rotativas, principalmente con los cortadores para fresado. En muchos casos, cuando una pieza con perfiles y ranuras complejas se produce a partir de un material sólido, el maquinado de alta velocidad proporciona un desbaste productivo de baja carga mediante un fresado trocoidal. Según esta técnica, un cortadores para fresado de rotación rápida se mueve a lo largo de una trayectoria compleja y corta capas de material delgadas y anchas. Esto da como resultado un pre-formado de la pieza muy cercano a su forma final. El pequeño margen restante se elimina en la siguiente etapa: fresado de alta velocidad para acabados. La producción de turbinas de hélice integral (blisks) y paletas impulsoras es un ejemplo típico de este proceso, que podría definirse con el término más bien contradictorio: "desbaste preciso".
El maquinado exitoso a alta velocidad se basa en una cadena de elementos clave que comprende una máquina herramienta, una estrategia de maquinado efectiva, un mantenimiento adecuado de la herramienta y una herramienta de corte. Las máquinas-herramienta multi-eje de baja potencia diseñadas especialmente para maquinado de alta velocidad cuentan con características de alto par, alta velocidad, controladores efectivos y software inteligente. Son capaces de realizar diversas estrategias de maquinado diseñadas para garantizar una máxima eficiencia. Hoy día, la industria metalmecánica cuenta en su arsenal con portaherramientas altamente confiables diseñados para la sujeción segura de herramientas, en una gama cada vez mayor de velocidades de rotación. Bajo estas condiciones, la herramienta de corte, elemento que hace contacto directo con la pieza durante las operaciones de corte, puede ser un factor limitante para maximizar el potencial de las máquinas herramienta avanzadas. Este elemento es mucho más pequeño y sencillo que las máquinas herramienta y los portaherramientas. Cada mejora en el último elemento de la cadena, la herramienta de corte, puede ser crucial. La industria de herramientas de corte está lejos de estancarse; nuestras filiales trabajan constantemente en desarrollar nuevas soluciones que satisfagan los requerimientos de las cambiantes tecnologías de la industria metalmecánica.
El tiempo no ha cambiado radicalmente los requisitos esenciales de la herramienta: se espera que sea más duradera y eficiente al maquinar a velocidades de corte y velocidades de avance considerablemente mayores. Reducir los márgenes de maquinado genera parámetros de precisión adicionales, más cerrados, para la herramienta. Un producto ideal será entonces una herramienta precisa y de alto equilibrio que asegure un alto desempeño, en combinación con una excelente vida útil de la herramienta al maquinar a altas velocidades de rotación. ISCAR, fiel a su lema "¡Donde la innovación nunca se detiene!", ha desarrollado una gama de soluciones que dan un nuevo impulso a los conceptos de maquinado de alta velocidad, y muchos diseños propuestos se relacionan con el campo de las herramientas de carburo sólido.

Más gavilanes, menos vibración.
Los cortadores verticales de carburo sólido con gavilanes múltiples de la línea "CHATTERFREE" de ISCAR se desarrollaron especialmente para operaciones de maquinado de alta velocidad sin vibraciones. Su diseño presenta un ángulo de hélice variable, paso de diente variable y un canal para la evacuación de viruta de forma especial, diseñados para aplicaciones como el fresado de alta velocidad de semiacabado y acabado, así como desbaste trocoidal. La gama CHATTERFREE comprende varias familias de cortadores verticales para diferentes aplicaciones. Los cortadores verticales de 7 gavilanes, producidas en un grado de carburo ultra-fino, se diseñaron para materiales templados y operaciones de acabado. Los cortadores verticales de múltiples gavilanes para uso general incorporan un concepto interesante, según el cual el número de dientes es igual al diámetro nominal en mm. Los cortadores verticales de 7 y 9 gavilanes se diseñaron originalmente para operaciones de fresado trocoidal en piezas complejas de titanio, y hoy forman la familia de productos Ti-TURBO: Nombre que refleja una verdadera tasa de remoción de metal "turbo" al fresar titanio. El paso más reciente del desarrollo de esta línea de productos integra ranuras divisoras de viruta al diseño del cortador (Fig.1). La nueva geometría tiene una apariencia inusual debido a que el maquinado de alta velocidad (HSM) forma viruta delgada que no parecen necesitar la acción adicional de división de viruta. Sin embargo, las ranuras incrementan la resistencia a la vibración y reducen las fuerzas de corte, mejorando significativamente el rendimiento del fresado y el maquinado trocoidal con grandes voladizos. En las operaciones de fresado trocoidal, la viruta producida es delgada y ancha. La división de la viruta en segmentos más angostos contribuye a una mejor evacuación y un mejor acabado superficial, lo que aumenta la precisión y la efectividad en el maquinado/desbaste de alta velocidad.

Cerámicas de corte rápido
El fresado de superaleaciones termorresistentes difíciles de maquinar (HTSA) con herramientas de carburo requiere velocidades de corte bajas, normalmente 20-40 m/min (65-130 pie/min). Cuando el ancho de corte es hasta 10% del diámetro del cortador, el maquinado a alta velocidad de contacto radial pequeño generalmente presenta velocidades de corte de 70-80 m/min (230-265 pie/min). La industria metalmecánica siempre busca formas de incrementar la productividad al fabricar piezas de HTSA; y la baja velocidad de corte es una de las barreras existentes para este objetivo. Una solución puede ser aplicar herramienta cerámica para el maquinado de alta velocidad. ISCAR ha desarrollado cortadores verticales sólidos de cerámica que permiten un aumento importante en las velocidades de corte, de hasta 1000 m/min (3280 pie/min) en comparación con las herramientas de carburo cementado. Los nuevos cortadores verticales tienen un diámetro de 6-20 mm (0.236-0.787 in) y están diseñadas con 3 o 7 gavilanes. (Fig. 2). La introducción de cortadores verticales cerámicos en operaciones de fresado de desbaste ha demostrado disminuir drásticamente el tiempo de maquinado y permitir el rápido pre-formado de piezas para operaciones posteriores de acabado.

Maestro de la alta velocidad - High speed master
Las operaciones de fresado de alta velocidad y largo voladizo requieren herramientas de mayor longitud total. El concepto de herramienta sólido no resulta una opción económicamente atractiva. Un cortador ensamblado con un cuerpo y una cabeza de corte de carburo es una solución de mayor economía. Este enfoque es el centro de MULTI-MASTER de ISCAR; Una familia de herramientas con cabezas intercambiables. Una amplia variedad de cuerpos de herramienta, cabezas, extensiones y reductores asegura diversas configuraciones de herramienta y reduce fundamentalmente la necesidad de herramientas especiales. Una ventaja importante de la línea de productos MULTI-MASTER es su principio "sin tiempo de puesta a punto", por lo que reemplazar una cabeza desgastada no requiere mediciones adicionales o un ajuste del programa de control numérico: el inserto se puede reemplazar sin retirar la herramienta del husillo de la máquina. La alta rigidez del ensamblaje, una estructura equilibrada y una alta precisión geométrica hacen que MULTI-MASTER sea adecuado para el maquinado de alta velocidad. Un ejemplo típico de esta aplicación es el fresado de acabado en superficies 3D de piezas producidas a partir de materiales duros. La cabeza en forma de bulbo "MM HBR" de ISCAR (Fig. 3) se desarrolló para este tipo de operación. La cabeza tiene un filo esférico a 240°, capacidad de corte central y límites de tolerancia cerrados de grado ISO h7 para el diámetro de la cabeza.

Sujeción confiable de la herramienta
El maquinado de alta velocidad es imposible de realizar sin el uso de portaherramientas confiables, de alto grado, equilibrados y precisos. Los porta boquillas por contracción térmica son uno de los tipos más populares de portaherramientas. La línea de porta boquillas tipo 'shrink' de ISCAR incluye la familia de boquillas de sujeción térmica X-STREAM, con canales para 'jets' de refrigerante a lo largo del barreno del zanco. El nuevo diseño proporciona un flujo de refrigerante dirigido a los filos de corte de la herramienta. En el fresado a alta velocidad de componentes aeroespaciales [Ej., las turbinas de hélice integral (blisks) mencionados anteriormente], el refrigerante bien dirigido mejora significativamente el rendimiento. Para cavidades y cavidades profundas, los nuevos porta boquillas con flujo de refrigerante de precisión evitan el recorte, mejorando la evacuación de viruta e incrementando su vida útil.
El refrigerante líquido puede ser una forma de actualizar las máquinas herramienta de baja velocidad a alta velocidad. SPINJET, una familia de husillos compactos de alta velocidad impulsados por refrigerante (Fig. 4), puede mantener velocidades rotativas de hasta 55,000 rpm, facilitando el maquinado a alta velocidad, incluso en las máquinas de baja velocidad que aún son tan comunes en los talleres de maquinado.
Las cambiantes tecnologías requieren nuevos conceptos de maquinado: más productivos, más económicos, más sostenibles. El maquinado de alta velocidad ha demostrado ser un método que satisface las actuales necesidades industriales. El progreso en la producción de piezas de trabajo mediante procesos diferentes al maquinado subraya la importancia del desbaste de alta velocidad y baja potencia. Por ello, los fabricantes de herramientas de corte están conscientes de la creciente demanda de productos apropiados. Es una tendencia definitiva, que, sin duda, debe tomarse en cuenta.

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