La manufactura está en vísperas de la digitalización integral; esto de una forma u otra impactará casi todas sus etapas: diseño del producto, planeación de procesos, maquinado, ensamblaje y otras. El impulso detrás de los cambios es una serie de avances tecnológicos relacionados con la cuarta revolución industrial, conocida como Industria 4.0.
Con el uso de las comunicaciones en red, las nuevas tecnologías digitales combinan sistemas de manufactura física con mundos virtuales de conocimiento y modelado 3D. El objetivo es aumentar significativamente la producción, pero a medida que los sistemas de manufactura mejoran considerablemente sus características inteligentes y capacidades de toma de decisiones, necesariamente se vuelven más complejos y costosos. Minimizar los tiempos muertos de dichos sistemas es indispensable para el desarrollo de cada componente del sistema, como máquinas herramienta, dispositivos de sujeción o herramientas de corte. Las herramientas de corte no solo pueden cortar metal sino también reducir los tiempos muertos, dependiendo de su concepto de diseño.
Actualmente son muy comunes las herramientas de corte ensambladas con cabezas intercambiables de carburos cementados en la industria metalmecánica. Hace dos décadas había muy pocos sistemas basados en el principio de cabezas intercambiables; ahora casi todos los fabricantes de herramienta de corte líderes ofrecen este tipo de sistema en su gama de productos.
Los avances en las máquinas de rectificado y reafilado de herramientas han simplificado la producción de herramienta de carburo sólido y su rectificado. Esto ha dado como resultado un mayor número de fabricantes de herramientas medianos y pequeños, y un incremento en los servicios de rectificación. Hubiera sido de esperarse que el enfoque de diseño en el carburo sólido retara la alternativa intercambiable y recuperara rápidamente el terreno perdido. Sin embargo, esto no ha sucedido y, de hecho, la situación se ha invertido: el progreso en la ingeniería de máquinas herramienta y la tendencia actual hacia la manufactura inteligente prometen un futuro brillante a las herramientas de corte ensambladas con cabezas intercambiables.
Un ejemplo de este aparente contraste puede ser ISCAR, empresa líder en el campo de la manufactura de herramienta de corte. ISCAR introdujo el principio "sin tiempo de puesta a punto" para su herramienta con cabezas intercambiables; bajo este principio, reemplazar una cabeza desgastada no requiere ninguna operación de puesta a punto adicional para su ajuste y, por lo tanto, la cabeza puede cambiarse sin retirar la herramienta de la máquina. Esta característica de "sin puesta a punto" surge de la alta repetibilidad de las cabezas intercambiables, garantizada mediante el contacto frontal entre la cabeza y el cuerpo de la herramienta, y las estrictas tolerancias para el área de la cabeza que sobresale del cuerpo. El principio "sin puesta a punto" se aplica con éxito en las familias de herramientas rotativas MULTI-MASTER (Fig. 1) y SUMOCHAM (Fig. 2) de ISCAR. En productos no rotativos, las nuevas familias de herramientas de ranurado y tronzado MULTI-F-GRIP (Fig. 3) y LOGIQ-5-GRIP representan los frutos de un enfoque diferente en el que la herramienta ensamblada comprende un porta-cuchillas y un adaptador intercambiable con múltiples alojamientos que utilizan insertos reemplazables. Gracias a la alta precisión de los componentes del ensamble, los cambios de herramienta del alojamiento no requieren configuración adicional. Ambos conceptos "sin puesta a punto" proporcionan reducciones significativas en el tiempo de inactividad de la máquina.
Junto con los beneficios de reducir los tiempos muertos, estas herramientas ofrecen una versatilidad verdaderamente excepcional. Por ejemplo, las herramientas MULTI-MASTER, cuyos cuerpos de herramienta pueden sujetar diferentes cabezas. Las cabezas mismas pueden sujetarse a diversos cuerpos de herramienta; permitiendo miles de combinaciones de herramienta para una amplia gama de aplicaciones, incluyendo fresado de hombros, maquinado frontal, ranurado, maquinado de superficies complejas y maquinado de agujeros o chaflanes. MULTI-F-GRIP, una familia de porta-cuchillas no rotativos y adaptadores de 4 alojamientos, integra los insertos TANG- y DO-GRIP. No hace mucho tiempo, la versatilidad se consideraba la principal ventaja de las herramientas con cabezas intercambiables; sin embargo, el progreso reciente en la construcción de máquinas herramienta y, especialmente, la tendencia hacia la manufactura inteligente basada en los conceptos de la Industria 4.0, ha traído de vuelta las capacidades "sin puesta a punto" al escenario.
El rectificado avanzado permite la restauración de alta precisión de la geometría de corte de una herramienta de carburo sólido desgastada. Sin embargo, la herramienta cambia las dimensiones; y ponerla en funcionamiento requiere una configuración preliminar y correcciones apropiadas en un programa CNC. Esto reduce el tiempo de corte efectivo, disminuyendo la productividad, lo que a su vez incrementa los costos de producción.
Sin embargo, un cabeza de corte de cambio rápido "sin puesta a punto" elimina la necesidad de mediciones suplementarias o correcciones al programa y no requiere unidades de configuración adicionales. Esta es la razón por la que la capacidad "sin puesta a punto" de una herramienta de corte juega un papel importante en una fábrica metalmecánica inteligente. Desde este punto de vista, las herramientas ensambladas "sin puesta a punto" con cabezas de carburo intercambiables, como MULTI-MASTER y SUMOCHAM, son una buena combinación para una fábrica inteligente. Los beneficios de esta capacidad dejan en claro por qué ISCAR consideró límites de tolerancia estrictos para el voladizo un requisito de diseño esencial cuando comenzó a desarrollar estas dos líneas, hace cerca de veinte años.
Una ventaja adicional de usar herramientas con cabezas intercambiables es la capacidad de personalizar la configuración de la herramienta según los requisitos para maquinar una pieza específica. Las máquinas multitarea que permiten diversos tipos de corte en un solo proceso se han vuelto muy populares en la industria. Estas máquinas cuentan con capacidades de cabezales rotativos y combinan el maquinado mediante herramientas rotativas y no rotativas, lo que puede mejorar la productividad significativamente. Además, los fabricantes de máquinas herramienta ofrecen una gama de opciones para complementar un torno CNC estándar, con funciones de cabezales rotativos, transformando así un torno en una máquina de tareas múltiples. Las características de potencia de una unidad de cabezales rotativos típica son similares a los de un centro de maquinado pequeño típico. La línea MULTI-MASTER ofrece una gran variedad de cuerpos de herramienta ("zancos") con diferentes adaptaciones, reductores y extensiones, que aseguran una configuración óptima y minimizan el voladizo de la herramienta (Fig. 4). Esto contribuye en gran medida a reducir la carga de torsión en el mecanismo de la unidad de cabezales rotativos para mejorar el desempeño y la vida útil de la herramienta.
La integración del principio "sin puesta a punto" a las herramientas ensambladas con cabezas intercambiables es un buen ejemplo de la implementación de los conceptos de Industria 4.0 en la industria metalmecánica. Y no se trata solo de ahorrar carburo cementado; Los nuevos desarrollos han generado capacidades importantes para maximizar la producción de maquinado y disminuir los costos de producción.
Al mismo tiempo, son precisamente estas capacidades las que pueden exigir requerimientos más estrictos y los parámetros de diseño apropiados, especialmente para tolerancias de repetibilidad axial más cerradas.

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