Por Andrei Petrilin, Director Técnico Senior

El diseño de herramienta de largo alcance con cuerpo integral ofrece soluciones de la máxima rigidez. Las aplicaciones de este concepto son limitadas debido a los significativos costes de producción y alto riesgo de pérdidas. Por ejemplo, la rotura de una plaquita puede ocasionar daños en el cuerpo de la herramienta, y esta puede suponer una gran pérdida cuando se trata de herramientas costosas. Las herramientas modulares ayudan pero…

El problema de los voladizos importantes

Las operaciones de fresado con largos voladizos son habituales en los procesos productivos, en función de la configuración de la herramienta y del sistema de fijación. Por ejemplo, en el fresado de cavidades profundas, donde hay escuadras, paredes inclinadas, amplios planos y cajeado, es necesario utilizar herramientas con grandes voladizos. A medida que aumenta el voladizo de la herramienta, disminuye la rigidez, afectando a la estabilidad del mecanizado. Esto da como resultado un mecanizado con vibraciones, mala calidad superficial y una baja duración de la herramienta.

El inicio de las soluciones

Los diseños de conjuntos de herramientas modulares son muy habituales y se utilizan para evitar el riesgo de rotura de la herramienta. Una herramienta de largo alcance está compuesta por una fresa de tamaño normal que monta en un portaherramientas. En caso necesario, el propio portahtas. es modular y está formado por elementos estándar, como una unidad base para el husillo de la máquina, extensiones y reductores, entre otros. Estos conjuntos presentan importantes ventajas, como una gran versatilidad, una configuración óptima de la herramienta, específica y efectiva. Ventaja inicial: Si la fresa resulta dañada, se puede sustituir fácilmente, mientras que otros elementos del conjunto permanecen en su posición de trabajo.

El diseño modular conlleva una pérdida de rigidez de la herramienta, lo que puede repercutir en el comportamiento dinámico de la herramienta en comparación con un cuerpo integral. Estos conjuntos pueden incluir portaherramientas antivibratorios que mejoran significativamente la respuesta dinámica de todo el conjunto. En estos casos, las condiciones de corte suelen reducirse para eliminar el ruido y las vibraciones que reducen la productividad.

 Incrementos de la productividad

1.- El rendimiento del fresado intercambiable puede aumentar si se implementan algunos factores, como filos de corte fragmentadores de viruta, pasos angulares desiguales y filos de corte con diferente inclinación. Estos atributos están relacionados con la geometría de corte y asociados a la propia herramienta.

2.- La reducción del peso del cuerpo de una fresa contribuye a una mayor estabilidad dinámica. Sin embargo, este aligeramiento no debe comprometer la solidez de la herramienta. Aunque tradicionalmente siempre se ha utilizado el acero para fabricar herramientas, en algunas aplicaciones se sustituye por el titanio, de menor densidad, pero con una elevada resistencia. El titanio también se caracteriza por su excelente resistencia a la corrosión y al desgaste, ambos factores muy importantes para una mayor duración del cuerpo de la fresa. Como contrapartida, el titanio tiene peor maquinabilidad que el acero, lo que inevitablemente incrementa los costes de producción. Un cuerpo de fresa diseñado con cavidades reduce la masa de la herramienta, pero aumenta los costes de producción.

Las tecnologías productivas actuales permiten soluciones para salvar estos obstáculos. La fabricación aditiva es un efectivo método para producir cuerpos de fresas con configuraciones complejas, minimizando el número de operaciones de mecanizado. La impresión 3D facilita la producción de herramientas de titanio, a la vez que garantiza la sostenibilidad.

Los principales fabricantes de herramientas han adoptado procesos de fabricación aditiva para producir fresas diseñadas para el mecanizado con grandes voladizos. Cada vez son más habituales los diseños de fresas intercambiables ligeras con cuerpos de titanio para fabricación aditiva. Uno de estos diseños de fresa hueca ha sido recientemente desarrollado por ISCAR (Fig. 1). Estas herramientas amplían la gama de fresas a 90º HELI2000 que montan plaquitas con filos de corte helicoidales. Las fresas con cuerpo ligero de titanio y plaquitas helicoidales son un símbolo de ISCAR, conocida por sus originales e innovadoras soluciones de fresado.

 

El cuerpo de la fresa se moldea utilizando técnicas de fusión selectiva por láser (SLM), que forman parte de la impresión 3D. Como resultado, los canales de evacuación de virutas y las cavidades de reducción de peso presentan formas sofisticadas poco habituales en el mecanizado de metales (Fig. 2 y 3).

 

 

Las tecnologías de fabricación aditiva permiten aprovechar al máximo la dinámica de fluidos computacional para optimizar el perfil de los canales interiores, con el fin de garantizar una refrigeración eficiente a través del cuerpo de la fresa. Los procesos de mecanizado convencionales tienen limitaciones a la hora de dar forma a estos canales, mientras que la fabricación aditiva ofrece innumerables opciones.

El diseño de estas fresas también implementa el principio de paso angular desigual para aumentar la resistencia a las vibraciones.

El nuevo diseño, basado en la combinación de un material del cuerpo atípico y las ventajas de la fabricación aditiva, ha dado lugar a unas robustas y ligeras fresas de intercambiables diseñadas para aplicaciones de mecanizado de largo alcance. Las nuevas herramientas con grandes voladizos proporcionan un corte estable, garantizando una mayor productividad y duración de la herramienta. En la primera fase, ISCAR presenta las fresas huecas con cuerpo de titanio de 50 y 63 mm de diámetro. Para mejorar los resultados y conseguir un excelente acabado superficial, recomendamos montar estas fresas en portaherramientas con sistema antivibratorio, como los WHISPER LINE de ISCAR.

 

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