Acerca del fresado frontal

Las fresas de gran diámetro pueden utilizar una trayectoria con un gran ancho de corte. Herramientas de precisión KYOCERA

Existen tres certezas que son ineludibles para todo maquinista: La muerte, los impuestos y el desgaste de la plaquita.

Y, de los tres, desafortunadamente solo el desgaste del inserto es algo controlable. De hecho, debe planificarse y monitorearse, y se deben realizar ajustes cuando sea necesario porque el desgaste descontrolado de la plaquita acorta la vida útil de la herramienta, crea imprevisibilidad y, en el peor de los casos, genera tiempos de inactividad no planificados.

En una operación de torneado de un solo punto, la indexación de plaquitas no es gran cosa. Pero, ¿qué sucede si realiza una operación de planeado con una fresa que admite una docena de plaquitas?

El planeado es, por definición, un proceso de corte intermitente. Genera muchos impactos.

En primer lugar, definamos la operación. El fresado frontal es una de las operaciones de fresado más comunes que se encuentran en los talleres de fabricación de metales en la actualidad. En esta operación, el cortador se coloca perpendicular a la pieza de trabajo. Y, aunque se pueden usar muchos ángulos de entrada en esta operación, los dos más comunes son 45 grados y 90 grados.

Las fresas frontales normalmente se utilizan para fresar una superficie plana, o frontal, en una pieza de trabajo. Las fresas de gran diámetro pueden utilizar una trayectoria con un gran ancho de corte. Dependiendo del fabricante e incluso un poco de la preferencia del maquinista/taller, este ancho de corte puede variar.

"En el planeado, la combinación óptima de condiciones de formación de virutas y carga de los dientes del molino se observa cuando el ancho de corte es del 70 al 80 por ciento del diámetro del molino", dijo Andrei Petrilin, gerente técnico de ISCAR Tools, Oakville, Ontario.

Según Petrilin, esta relación entre el ancho de corte y el diámetro de la herramienta sigue siendo la misma en las etapas de desbaste y acabado.

"El fresado de desbaste se enfoca en altas tasas de remoción de metal [MRR], mientras que el fresado de acabado asegura una precisión precisa de la superficie fresada. El fresado de acabado presenta profundidades de corte significativamente más pequeñas y características de precisión de la herramienta más altas en comparación con el fresado de desbaste. Sin embargo, la relación recomendada entre el ancho de corte y un diámetro de fresado sigue siendo el mismo", dijo.

Todd Rucker, gerente de ingeniería del centro técnico, División de Herramientas Indexables, Herramientas de Precisión de KYOCERA, Hendersonville NC, también recomienda utilizar un compromiso grande.

La evacuación eficaz de virutas es un factor clave para un alto rendimiento y una vida útil prolongada de la herramienta en el planeado. Herramientas ISCAR

"En general, recomiendo, y esto es cualquier fresa de planear, que debe acoplar al menos el 50 por ciento del diámetro de la fresa. Si está al menos la mitad acoplado al diámetro de la fresa, entonces está golpeando la parte fuerte del borde del inserto", dijo.

Entonces, en otras palabras, si está trabajando con al menos la mitad del diámetro de la herramienta, entonces cada inserto que entra en el corte golpea la parte más fuerte de un inserto.

"En lugar de entrar a 90 grados cuando golpea el material y golpea un inserto donde es más fuerte, causa un desgaste excesivo en el inserto e incluso puede dañarlo. Es por eso que generalmente recomendamos al menos un 50 por ciento de compromiso ”, dijo Rucker.

Una cosa que debe tener en cuenta cuando realiza varias pasadas con su fresadora es la creación de líneas de recolección. A medida que el molino atraviesa la pieza, se crea una pequeña "cresta" a medida que se deforma el material.

"Esta es una de las mayores fallas en el planeado cuando se deben realizar varias pasadas", dijo Rucker. "Siempre se crea una especie de línea de recogida entre pasadas. Para minimizar esto, debe observar cómo se diseñan sus cortadores específicos. Los que tienen una tolerancia más estrecha son los mejores".

El uso de una sola plaquita Wiper en el grupo de plaquitas también puede ayudar a mejorar el acabado superficial que queda tras la pasada de fresado. Según Rucker, solo se usa una plaquita Wiper, sin importar cuántas plaquitas haya en el cortador.

No olvide controlar la carga de su husillo. Como cualquier otra operación de fresado, puede ser un indicador de que algo no está bien.

La selección del tipo, la forma, el recubrimiento y el grado de un inserto depende de múltiples factores. Estas opciones funcionan juntas y dependen unas de otras para lograr sus objetivos (por lo general, pero no siempre significa un MMR alto o un acabado superficial fino).

"Un inserto indexable no es un elemento separado sino una parte integral de todo el sistema", dijo Petrilin. "En el fresado en desbaste, por ejemplo, el objetivo es un alto MRR mediante el uso de fresas frontales, lo que permite mayores profundidades de corte en condiciones de corte difíciles [altas cargas mecánicas y térmicas]. Cuando se utilizan fresas intercambiables, la profundidad máxima de corte es un función de las dimensiones del inserto, que, a su vez, determina el tamaño del inserto requerido. Para lograr el uso más económico del inserto intercambiable, se requiere el uso efectivo del filo. Si la profundidad de corte alcanza al menos el 70 por ciento del inserto longitud de corte, se asegura un resultado altamente eficiente".

Los insertos de carburo pueden ser de una o dos caras, lo que, naturalmente, afecta la cantidad de filos de corte intercambiables que se pueden usar. Durante el desbaste, la plaquita soporta una gran carga debido al gran DOC que se utiliza. Cuando se combina con un avance máximo por diente, esta carga aumenta. Las plaquitas que se utilizan para el desbaste deben ser robustas.

La inspección visual sigue siendo un método común para comprobar el desgaste. Herramientas ISCAR

Las plaquitas con un ángulo de posición de 45 grados tienen un efecto de adelgazamiento de la viruta que permite aumentar la productividad en parte porque reduce las vibraciones, especialmente en configuraciones con voladizos largos.

Las plaquitas con un ángulo de posición de 90 grados se utilizan cuando es necesario realizar un formulario de 90 grados. También se pueden utilizar con éxito en el fresado de componentes de paredes delgadas.

"Un inserto es probablemente menos del 2 por ciento del costo total de fabricación", dijo Rucker. "Se trata de cuántas piezas puede fabricar. Se trata de la eliminación de metal medida en pulgadas eliminadas por minuto. Preocúpese más por las tasas de eliminación de metal que por la cantidad de veces que indexa sus insertos".

Las matemáticas funcionan. Cuanto más material elimine por minuto, más piezas fabricará y más dinero podrá generar su taller en un día.

Una buena plaquita de fresado necesita una calidad resistente, pero también importan otros factores. Para operaciones de planeado, en particular, elija un inserto con recubrimiento PVD. Aunque, esta regla se puede romper para materiales específicos. Al fresar hierro fundido, por ejemplo, se puede usar una plaquita recubierta de CVD porque el hierro fundido no suele ser tan difícil de mecanizar como otros metales.

"Las operaciones de fresado son mucho más fáciles cuando se elige el grado correcto", dijo Rucker. "Tenemos un grado para acero y tenemos otro grado específicamente para acero inoxidable. Algunos de los aceros y el acero inoxidable se cruzan, especialmente si se trata de un acero inoxidable de la serie 300. Pero cuando llegue a un acero inoxidable con pH, querrá un acero diferente". , grado más duro".

Las aleaciones de alta temperatura también tienen grados especiales. Es necesario prestar atención a la recomendación del fabricante.

Elegir un cortador significa elegir cuántos insertos estarán activos en el corte. Menos insertos en el cortador significa que habrá menos presión en la herramienta, pero también significa menos remoción de metal.

Algunos fabricantes de herramientas designarán sus cortadores como gruesos, finos y extrafinos. Es probable que su operación en particular se preste a uno de estos tres cortadores. Grueso es el número más bajo de inserciones, fino aumenta el número de inserciones y extrafino aumenta aún más, normalmente en un salto de dos inserciones.

"Un cortador de paso más fino probablemente tenga más insertos", dijo Rucker. "Si coloca dos insertos más en ese cortador, también tiene que colocar más canales en ese cortador. Eso puede afectar la evacuación de virutas".

Las operaciones de fresado son mucho más sencillas cuando elige correctamente la fresa, la calidad, la plaquita y el revestimiento.

El paso y el número de canales afectan la presión de la herramienta. Podría significar la diferencia entre tener que ejecutar para proyectar en una máquina de cono 40 o una máquina de cono 50.

Las velocidades de corte y los avances se establecen según el material que se está mecanizando, el inserto con todas sus variables y la estabilidad operativa general. El fresado a velocidades y avances incorrectos conduce a un rendimiento de corte deficiente, a una vida útil reducida de la herramienta e incluso a la falla de la herramienta.

Durante la fase de preprocesamiento o prueba, se crean las condiciones para ayudar a determinar la vida útil del inserto y descubrir cuántas piezas o superficies de piezas se pueden fresar antes de que sea necesario indexar el inserto. Todos los insertos en el cortador deben indexarse ​​en este momento.

La mayoría de los insertos tienen esquinas numeradas para ayudar al maquinista a realizar un seguimiento de si el inserto ha sido indexado o no. Comenzar con el borde No. 1 y avanzar a través de cada borde numerado hasta que se haya utilizado todo el inserto facilita el seguimiento del número de índices que se han realizado.

"Para cada operación de corte [nueva], el maquinista debe confiar en las recomendaciones del fabricante de la herramienta como base para estimar la vida útil de la herramienta y luego 'ajustar' la vida útil de la herramienta verificando el desgaste mediante la inspección visual de los bordes de corte de los insertos". dijo Petrilin. "En condiciones de taller, los indicadores de reemplazo o indexación de plaquitas se basan en la inspección visual de las plaquitas, el aumento del consumo de energía, los cambios en la calidad de la superficie de las superficies mecanizadas, la formación de rebabas, las vibraciones e incluso un cambio en el sonido que se está produciendo. ."

La vida útil de la herramienta se ve afectada por muchos factores, incluidas las velocidades y los avances que se utilizan, el DOC, las propiedades físicas y químicas del material y la configuración de la máquina herramienta. La sujeción irregular puede ser tan perjudicial para el desgaste de la plaquita como hacer funcionar la herramienta con datos de corte incorrectos.

Los maquinistas buscan constantemente una vida más larga de sus plaquitas, pero la previsibilidad es igual de importante, si no más, en muchas operaciones.

"La previsibilidad de la vida útil de la herramienta de inserción es un factor importante para un corte exitoso. Garantiza resultados de mecanizado estables, permite una planificación eficaz del proceso y contribuye en gran medida a reducir los costos de producción", dijo Petrilin.

"El mayor asesino de los insertos de fresado son las muescas", dijo Rucker. "Esto sucede mucho cuando la línea de profundidad de corte de la plaquita sigue siendo golpeada en el mismo lugar y golpeada. Lo que ocurre con las muescas es que en realidad es una muesca visible que puede verse muy mal, pero eventualmente tendrá que voltea el inserto porque si dejas que la muesca progrese, la esquina del inserto se romperá".

El siguiente patrón de desgaste que es común en el planeado es el desgaste en cráter.

El fresado frontal cuando el ancho de corte es del 70 al 80 por ciento del diámetro del molino proporciona la combinación óptima para la formación de virutas y la carga del molino. Herramientas ISCAR

El desgaste del cráter ocurre cuando las virutas siguen lavando el inserto una y otra vez hasta que aparece un cráter en la cara superior del inserto.

Tanto el desgaste por muescas como por cráteres pueden conducir a una falla catastrófica de un inserto, y eso detendrá el proceso de mecanizado innecesariamente, también conocido como tiempo de inactividad no planificado.

Proporcionar una evacuación adecuada de la viruta es un factor clave para el fresado frontal exitoso. Se puede lograr de un par de maneras diferentes, dependiendo de si está cortando en húmedo o en seco.

Usa Geometría. Según Petrilin, el diseño de la cara de ataque de una plaquita contribuye tanto a la formación como al flujo de viruta. Las formas de corte y división de virutas en el filo de corte de una plaquita dividen las virutas anchas en pequeños segmentos que facilitan la evacuación de las virutas.

Utilice refrigerante. Se necesita refrigerante para reducir la carga térmica en el filo de una herramienta. Sin embargo, eso no es todo lo que hace.

"Otra función importante del refrigerante es la lubricación, que mejora la eliminación de material y mejora el flujo de virutas", dijo Petrilin.

Las estrategias de uso del refrigerante y la elección del refrigerante dependen del material de la pieza de trabajo y la elección de la herramienta, incluida la composición del material.

"La estrategia del refrigerante es importante", dijo Petrilin. “Por ejemplo, el enfriamiento a alta presión (HPC) crea virutas delgadas y manejables. La lubricación de cantidad mínima (MQL) en el fresado casi en seco crea una pieza de trabajo maquinada y virutas que están casi secas, lo que hace que la limpieza de piezas y la eliminación de virutas sean mucho más fáciles y rápidas. ."

Usa aire. En el verdadero corte en seco, la evacuación de virutas a veces se puede ayudar con una ráfaga de aire. La elección del uso de refrigerante depende de muchos factores, incluido el material que se está cortando y la preferencia del taller. Incluso las opiniones de los expertos varían.

Cuando se usa refrigerante, un inserto caliente se enfría muy rápidamente, lo que lo somete a un choque térmico. Según Rucker, este choque térmico aumenta el desgaste y reduce la vida útil de la herramienta.

"El refrigerante y el fresado generalmente no se mezclan", dijo Rucker. "No recomendamos usar refrigerante en ninguna operación de fresado, excepto cuando se fresan aleaciones de alta temperatura. El calor generado durante el corte no sale de la zona de trabajo en la viruta en componentes a base de titanio o níquel".

Si este calor generado permanece en la pieza de trabajo, estos metales ISO S se endurecerán.

"En estos casos, definitivamente recomendamos usar refrigerante", dijo Rucker.

Las tres opciones se utilizan para mantener la trayectoria despejada y el corte de la herramienta. Si las virutas siguen quedando atrapadas entre el molino y la superficie mecanizada, puede ser el momento de considerar el proceso como un todo. Las virutas atrapadas reducen la calidad de la superficie, provocan vibraciones y disminuyen el rendimiento general del fresado.

Según Petrilin, las fuerzas de corte generadas durante el mecanizado se reducen a la resistencia del material mecanizado a la herramienta de corte.

Estas fuerzas de corte se dividen en tres variantes: tangencial, radial y axial. La fuerza de corte tangencial determina el consumo de energía, y las otras dos afectan la carga del molino a lo largo de su eje y radialmente a su eje.

La interrelación entre estas fuerzas depende principalmente de la geometría de corte del molino y del ángulo del filo. Disminuir el ángulo del filo, por ejemplo, conduce a una fuerza de corte axial más alta y una fuerza de corte radial más baja. Aumentar el ángulo del filo reduce la fuerza axial pero provoca una fuerza radial mayor.

Petrilin dijo que el ángulo del filo de la herramienta de corte es una característica de diseño de las fresas frontales que se relaciona directamente con su aplicación. Por ejemplo, dijo, si una fresa frontal está diseñada para mecanizar superficies planas abiertas, es preferible un diseño de fresa con un ángulo de 45 grados. Sin embargo, cuando las caras de fresado están limitadas por un hombro, se requieren fresas de 90 grados.

El tipo de operación de fresado también importa. El planeado de desbaste con fresado de alto avance debe realizarse con fresas con un ángulo de corte de 10 a 17 grados, según Petrilin.

Por diseño, las fresas frontales se combinan con insertos que soportan la carga producida por estas fuerzas, ya sean radiales o axiales, para ayudar a garantizar que los maquinistas obtengan el rendimiento y la vida útil de la herramienta deseados.

Se puede contactar al editor Joe Thompson en [email protected]

Herramientas ISCAR, www.iscar.ca

Herramientas de precisión KYOCERA, www.kyoceraprecisiontools.com