Ventajas de alta presión para el mecanizado de materiales aeroespaciales
El papel del refrigerante en el mecanizado de piezas aeroespaciales está sufriendo una evolución. Los talleres de mecanizado han utilizado durante muchos años refrigerantes a través de tubos que inundan la zona de mecanizado, en especial en los materiales que necesitan refrigerante para mecanizarse. Pero ahora, al aplicar refrigerante a alta presión de forma precisa en la zona de mecanizado, existen nuevas ventajas. El acceso a esta tecnología ha sido posible gracias a la mayor capacidad de suministro de refrigerante de muchas máquinas CNC, así como a las nuevas gamas de herramientas
Marcando la diferencia
Si los refrigerantes deben aplicarse de forma efectiva y marcar la diferencia en el proceso moderno de mecanizado, deben aplicarse con mayor frecuencia como chorros a alta presión, utilizarse un volumen suficiente y dirigirse del modo correcto. Un caudal de refrigerante o incluso la inundación de la zona de refrigerante ya no es suficiente. La aplicación cualificada de refrigerante a alta presión (HPC) puede, por otro lado, marcar la diferencia con respecto a:
Estos factores básicos de mecanizado afectan a su vez al proceso de fabricación a través de los puntos de mejora para lograr una mayor competitividad:
La aplicación de HPC puede marcar la diferencia en el mecanizado general, en especial en el acero inoxidable y el acero con bajo nivel de carbono. Sin embargo, es al mecanizar los materiales más exigentes, como aleaciones de titanio y superaleaciones resistentes al calor, cuando la práctica establece una clara diferencia. Por consiguiente, numerosos desarrollos recientes han convertido al HPC en un producto aún más interesante y fácil de encontrar.
Jetbreak, pionero del concepto
Durante los 80 y los 90, SANDVIK COROMANT desarrolló la primera versión de Jetbreak, un sistema refrigerante de alta presión. Según las investigaciones, los chorros de refrigerante dirigidos con precisión a una presión altísima (entre 100 y 1000 bares) se convirtieron en parte de la herramienta de corte utilizada para mecanizar materiales exigentes en cuanto a facilidad de mecanizado y control de virutas. Los chorros de refrigerante se hicieron un hueco y formaron una cuña de fluido entre la viruta y el filo de corte. La longitud de contacto se redujo con una disminución de la temperatura de la zona de mecanizado.
Otro resultado interesante fue cómo podía influir sobre el rizo de la viruta, mejorando el control de la viruta y, en algunos casos, incluso provocando la rotura de la misma. En numerosas aplicaciones de herramientas especiales, Jetbreak se convirtió en la solución de mecanizado de materiales con poca facilidad de mecanizado y/o virutas metálicas problemáticas.
Se obtuvo mucha información sobre el efecto de la distribución de la presión del refrigerante y el tamaño de la boquilla del refrigerante. Al variar los datos del chorro, se consiguió una morfología de las virutas variable y fue posible guiar las virutas fibrosas por la dirección deseada, e incluso mejorar la longitud de las mismas. Las instalaciones se llevaron a cabo en una escala limitada con el fin de solucionar problemas, especialmente en los sectores petrolero, aeroespacial y de los rodamientos. Sin embargo, Jetbreak debe instalarse con portaherramientas especiales y se han utilizado principalmente en máquinas de torneado verticales.
HPC de serie Muchas máquinas
CNC modernas cuentan con suministros de refrigerante a presiones que oscilan entre los 70 y los 100 bares de serie o de forma opcional con bombas y depósitos adecuados. Esto es suficiente para incorporar HPC, que supone una diferencia importante de rendimiento y resultados en los centros de mecanizado, los centros de torneado, los tornos verticales y las máquinas multitarea más utilizadas. El equipo de serie es suficiente con una sencilla canalización de refrigerante hacia el lugar en el que se aplica el chorro.
Un aspecto importante del mecanizado HPC son las herramientas modulares, en parte para garantizar cambios rápidos en la herramienta y minimizar las paradas de la máquina, pero también para proteger de forma eficiente los canales y las conexiones de refrigerante desde la máquina hasta el filo de corte. El sistema de herramientas de cambio rápido modular Coromant Capto fue la base del desarrollo de Jetbreak y hoy en día es la base de CoroTurn HP, la nueva herramienta de refrigerante de alta presión de serie. Este sistema es idóneo como plataforma modular, está diseñado con suministro de refrigerante interno y también es adecuado como medio a través del cual suministrar refrigerante a alta presión. Es una normativa ISO establecida y una opción en muchas máquinas CNC con herramientas fijas y giratorias.
Las fresas para HPC tienen refrigerante y están equipadas con boquillas colocadas y dirigidas en función del tipo de herramienta y la aplicación para la que estén destinadas. Los canales están conectados a la máquina-herramienta o a un equipo adicional de bombeo que le suministra refrigerante a presiones que rondan los 70 bares.
Este suministro es muy fácil de encontrar hoy en día y, aunque la presión no es altísima, en aplicaciones especiales como Jetbreak, al alcance es sin duda suficiente para mejorar significativamente el rendimiento y los resultados. La gama hace un buen uso de un recurso con el que ya cuentan muchos talleres de mecanizado o en el que pueden invertir en un futuro.
HPC para torneado
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CoroTurn HP es una nueva gama de herramientas Coromant Capto estándar con la que HPC se aplica al proceso de torneado. Está equipada para suministrar chorros de refrigerante precisos con un caudal paralelo laminado. Los chorros forman una cuña hidráulica entre la plaquita y la viruta, lo que afecta al caudal y a la forma de la viruta y reduce la temperatura de la zona de mecanizado. Al utilizar boquillas, colocadas cerca del filo de corte, se proyectan los chorros de alta velocidad de forma precisa, la viruta sale de la superficie de la plaquita y se refrigera y se rompe en fragmentos más pequeños, por lo que se evacuará más fácilmente. El tamaño de boquilla estándar es de 1 mm, aunque existen boquillas desde 0,6 hasta 1,2 mm para obtener un nivel de optimización específico. Las ventajas de las operaciones de acabado se han establecido incluso a presiones más bajas, hasta 10 bares en materiales entre los que se incluyen el acero, el acero inoxidable, el aluminio, el titanio y las superaleaciones resistentes al calor. Aparte de la mayor seguridad que proporciona un mejor control de virutas, el HPC puede prolongar considerablemente la vida útil de la herramienta y puede proporcionar una mayor velocidad de corte. Al aplicar HPC, a menudo la vida útil de la herramienta aumenta un 50%. La velocidad de corte afecta a la temperatura y, por lo tanto, al desgaste de la herramienta mucho más que cualquier otro factor. El aumento de la velocidad de corte en titanio más allá del umbral de facilidad de mecanizado reduce drásticamente la vida útil de la herramienta. Sin embargo, cuando el avance aumenta a una escala similar, la vida útil de la herramienta suele reducirse un poco menos. |
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Por ello, a menudo el avance es una ruta interesante para aumentar la velocidad de arranque de viruta afectando poco a la vida útil de la herramienta. Sin embargo, un avance elevado no siempre es una opción en estas máquinas debido a las mayores fuerzas de corte y al efecto en el control de virutas.
Por lo tanto, el efecto del HPC puede aumentar el rendimiento a través de mayores velocidades de corte sin la habitual subida de la temperatura y la reducción de la vida útil de la herramienta. Se produce un claro efecto de refrigerante y no fuerzas de corte mayores a través de avances más elevados. En los materiales con clasificación ISO S, la velocidad de corte puede aumentar un 20% manteniendo la misma longitud de corte.
El torneado interior también es un área en el que el HPC puede jugar un papel importante a la hora de garantizar un proceso adecuado de formación de virutas, así como para mejorar las propiedades de corte en materiales exigentes como el titanio. De esta forma el concepto añade seguridad y prolonga la vida útil de la herramienta en las operaciones de mandrinado. Al mecanizar agujeros relativamente grandes y profundos con barras de mandrinar, tales como los que encontramos en los componentes de los trenes de aterrizaje, las herramientas modulares situadas en la parte posterior y en el extremo delantero de la herramienta pueden resultar beneficiosas. Al poder cambiar la cabeza de corte pequeña de la barra fijada podrá cambiar la herramienta de una forma rápida, sencilla y precisa, añadiendo una gran flexibilidad para realizar varios cortes en una configuración. CoroTurn SL combina barras de mandrinado antivibratorias con bloqueo acanalado de cabezas de corte para mandrinar agujeros más grandes con profundidades que correspondan a diez veces su diámetro, y también incluye recursos de HPC.
HPC para fresado
El efecto que HPC provoca a través del chorro de refrigerante también puede ser una ventaja en el fresado. CoroMill 690 es una fresa de filo largo para aleaciones de titanio con recursos para el mecanizado de HPC. Con numerosas plaquitas que forman los filos radiales largos, las boquillas de refrigerante se han colocado para proporcionar las ventajas de los chorros de alta presión en cada plaquita. En los casos en los que no se utiliza toda la profundidad axial de la fresa, pueden utilizarse tapones en lugar de boquillas, así evitará desperdiciar presión del refrigerante a través de chorros innecesarios. Las boquillas de las plaquitas de corte de la superficie plana están colocadas para ayudar a evacuar las virutas, con lo que se evita que las virutas vuelvan a cortarse, especialmente en las cavidades.
Para garantizar unos valores adecuados en el caudal de refrigerante y en la presión, se utiliza una calculadora específica para aplicar mejor el HPC en la fresa con información sobre la medida del caudal y la presión de la máquina, los datos de corte y la profundidad de corte axial específicos de la herramienta. La calculadora llega al tamaño de boquilla que optimizará el efecto y puede reducir los requisitos de caudal y, al mismo tiempo, mantener un caudal de refrigerante a alta presión a través de los orificios seleccionados.
El titanio es químicamente reactivo y, como tal, es propenso a soldar el material de la pieza en el filo de corte durante el mecanizado. Este fenómeno suele ser un problema, ya que afecta a la vida útil de la herramienta y provoca que las virutas se vuelvan a cortar y que las virutas cementadas se atasquen. A menudo HPC puede ser una solución para evitar que al mecanizar titanio y otros materiales pastosos estos se fusionen en el filo.
La variación de la integridad de la superficie de los componentes queda afectada por la temperatura y las fuerzas que se generan durante el proceso de mecanizado. Sin duda, el refrigerante juega un papel importante a la hora de controlar la temperatura y, por ello, el HPC ha demostrado unos resultados más fiables en superficie. Las boquillas de la herramienta están destinadas directamente a la parte de la plaquita que está en contacto con la superficie acabada. Dado que las boquillas de CoroTurn HP no son ajustables, se eliminan muchas de las variables, lo que da paso a un proceso de mecanizado más seguro y sistemático.
Optimización de operaciones correctamente establecidas
Equipado con Coromant Capto, CoroTurn HP se añade fácilmente y hace frente a estas aplicaciones. Con la capacidad de forzar una cuña de fluido hacia la zona de mecanizado, especialmente en operaciones clasificadas como torneado de medio a acabado, el grosor de las virutas se puede controlar mejor y la cuña de fluido es más fácil de aplicar que en operaciones de desbaste.
La aplicación de mecanizado a alta presión no debería verse como una forma de compensar las deficiencias debido a otros factores de aplicación, como plaquitas poco adecuadas, inestabilidad, datos de corte incorrectos, etc. HPC es un optimizador cuando las operaciones están correctamente establecidas de forma básica. La gama proporcionará la forma de reducir la duración de los ciclos, mejorar la consistencia de la calidad de los componentes y aumentar la seguridad del proceso en las tareas de torneado y fresado.
La necesidad de optimizar varias operaciones de mecanizado, especialmente cuando predominan la formación de virutas y los efectos de los materiales exigentes, convierten al HPC en una opción interesante, especialmente porque está fácilmente disponible en las máquinas actuales. El número cada vez mayor de máquinas multitarea, junto con la nueva generación de máquinas de torneado verticales, han destacado los beneficios del mecanizado con refrigerante a alta presión, especialmente desde el punto de vista del control de virutas. El problema que supone la acumulación de virutas metálicas es un factor fundamental a tener en cuenta, ya que estas máquinas se utilizan cada vez más en talleres de mecanizado que fabrican componentes aeroespaciales con materiales exigentes.
SANDVIK COROMANT IBÉRICA
tel. 91 6605100
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