Multi

Las fresas de extremo, tradicionalmente fabricadas con dos a cuatro flautas, se utilizan en uno de los procesos de mecanizado mecanizado más antiguos: el fresado. El software de vanguardia, las máquinas herramienta, las estrategias novedosas, las técnicas en constante mejora y las actualizaciones de diseño en las propias herramientas hacen que el fresado sea útil en el siglo XXI. El maquinista que domina el arte de estos comedores de metal puede ahorrarle tiempo y dinero a su taller mientras produce piezas superiores.

"En un enfoque típico y tradicional, cuando los maquinistas usan fresas de extremo para [eliminar] más material, más desbaste, y si la herramienta está más enterrada, usarían menos canales", dijo Drew Strauchen, vicepresidente ejecutivo de GWS Tool Group. , Tavares, Fla. "Con la sabiduría convencional, el desbaste usa fresas de dos o tres flautas y las operaciones de semiacabado y acabado usan más flautas: cuatro, cinco y más".

Sin embargo, la tradición y la convención están sujetas a cambios.

"Existen muchas técnicas y estrategias de mecanizado modernas que realmente dan la vuelta [a esa sabiduría]", dijo Strauchen. Ahora, máquinas más rápidas con más caballos de fuerza y ​​husillos más rápidos y precisos han hecho posible estrategias de mecanizado agresivas como el fresado de alta eficiencia (HEM), también conocido como fresado dinámico, y el fresado trocoidal.

"El fresado dinámico se define como un método que se realiza con una profundidad de corte axial (DOC) grande y una DOC radial pequeña para reducir el tiempo de enganche del filo de una fresa frontal, lo que reduce la carga de fuerza sobre la herramienta y el husillo y la generación de calor de corte, al tiempo que aumenta la cantidad de material eliminado", dijo Tyler Hashizume, ingeniero de producto II, OSG USA Inc., St. Charles, Illinois.

El fresado dinámico se basa en la capacidad del software CAD/CAM para crear un programa de fresado trocoidal; una fresadora para leer complicados programas trocoidales a alta velocidad; y una máquina que puede mover rápidamente el eje y la mesa.

"Una vez que se cumplan estas condiciones, es posible que no solo se logre una alta eficiencia, sino también que la vida útil de la herramienta y la vida útil del husillo de la máquina se prolonguen considerablemente", dijo Hashizume. "En tal entorno, es menos importante considerar la evacuación de virutas al agrandar el bolsillo de virutas de la fresa frontal, sino más bien cómo aumentar la cantidad de canales para aumentar la rigidez de la herramienta y la velocidad de avance para lograr una alta eficiencia".

A diferencia de la trayectoria radial lineal en el mecanizado convencional, el fresado trocoidal utiliza una trayectoria en espiral (o en forma de D) con un DOC radial bajo para reducir la carga y el desgaste de la herramienta. Dado que el fresado trocoidal utiliza una herramienta para mecanizar una ranura más ancha que su diámetro de corte, se puede utilizar la misma herramienta para crear ranuras de diferentes tamaños. Esto puede liberar espacio en el carrusel de herramientas y ahorrar tiempo en los cambios de herramientas, según los requisitos de la pieza.

Estas estrategias cambian la forma en que un maquinista aborda un trabajo, y se está volviendo popular que los maquinistas usen fresas de ranurar de varios canales, aquellas con cinco o más canales, para desbastar y terminar, eliminando la necesidad de llenar el carrusel de herramientas con un gama de diferentes molinos de extremo. Estas estrategias modernas mitigan la necesidad de enterrar la herramienta en una pieza y cualquier preocupación de que las virutas se atasquen en las gargantas de la flauta, lo que puede provocar la rotura de una fresa y la falla de la pieza en proceso.

Al eliminar la necesidad de cambiar una fresadora por otra y emplear técnicas más avanzadas, los maquinistas de hoy pueden trabajar más rápido, lo que conduce a una mayor productividad.

La pregunta es ¿cómo puede un maquinista aparentemente desafiar las leyes de la física y usar la velocidad de una herramienta de flauta más alta sin obstruirla con virutas y hacer que se rompa? La respuesta está en nuevas estrategias de programación. Hoy en día, el software CAD/CAM, con generación de trayectorias de herramientas sofisticadas incorporadas, permite a los programadores generar trayectorias de herramientas más eficientes que son rápidas pero evitan que la herramienta entre en zonas de peligro. El enfoque del software es muy específico, por lo que la fresadora nunca se involucra demasiado con la pieza. Los usuarios pueden decirle al software CAM: "No quiero exceder esta cantidad de compromiso de la herramienta", y la aplicación creará la trayectoria necesaria para garantizar que la herramienta nunca se enganche más allá del punto definido por él.

Edwin Tonne, especialista técnico y de capacitación, Horn USA Inc., Franklin, Tenn., dijo que la aplicación percibida para las fresas de extremo de varios canales es para piezas de trabajo de semiacabado y acabado. "Pero, en realidad, si el taller está dispuesto a reprogramar el trabajo, las flautas múltiples también se pueden usar para desbastar y embolsar", dijo.

Tonne estuvo de acuerdo con Strauchen en que el software CAM moderno es lo que ayuda a hacer posible procesos como el fresado trocoidal y el fresado de alta dinámica. "El software CAM se ha vuelto realmente bueno en el fresado de alta dinámica, donde gestiona el grosor de la viruta", dijo. "Entonces, puedes usar eso en una operación de desbaste".

Tonne también estuvo de acuerdo en que el software permite procesos que conducen a una mayor productividad. Con el fresado trocoidal, "tiene un tiempo improductivo en el corte, pero [el proceso] lo compensa con creces porque puede tomar un DOC axial realmente grande, incluso con una fresa de extremo pequeña", dijo.

Los procesos más nuevos habilitados por el software CAM moderno son una gran ayuda para el mecanizado de materiales duros que deben mecanizarse con un acoplamiento radial bajo, que de lo contrario correría el riesgo de romper la fresa frontal. Por ejemplo, cuando se mecaniza acero de más de 50-60 HRC, una fresa de dos canales probablemente se rompa.

"Pero al usar una fresa de extremo de varios canales con técnicas de alta velocidad y un compromiso radial bajo, puede fresar una ranura o cualquier tipo de característica", dijo Tonne.

El software y las técnicas de mecanizado más nuevos pueden incluso ayudar a que una máquina antigua funcione como un modelo nuevo y reluciente. "Si tienen máquinas incluso con una velocidad moderada, muchas veces una máquina más antigua que tiene capacidades moderadas, si está asociada con una nueva estrategia de mecanizado, aún puede aprovechar las estrategias modernas de mecanizado y trayectoria de alta eficiencia", dijo Strauchen. "La mejor manera de resolverlo es traer especialistas que conozcan las técnicas modernas de programación... y ayudar a los clientes a maximizar lo que tienen".

Hay noticias aún más alentadoras para los talleres más pequeños cuando se trata de fresas de ranurar de varios canales y software CAM. "Son excelentes herramientas para máquinas de baja potencia y cono más pequeño como el cono 40 porque con múltiples flautas estamos realizando cortes axiales profundos y equilibrando las fuerzas radiales usando la longitud de la herramienta para la estabilidad", dijo Matt Clynch, nacional especialista en productos-fresado, Iscar USA, Arlington, Texas. "Con esas máquinas cónicas más pequeñas, si realizamos cortes radiales profundos con grandes anchos de corte, comenzaría a doblarse y el conjunto se caería".

El uso de estas herramientas en un entorno HEM/VoluMill (software de trayectoria de herramientas de Celeritive Technologies, Moorpark, California) mitigará los desastres de ensamblaje, dijo. Este enfoque puede hacer que las máquinas cónicas más pequeñas sean competitivas con las máquinas cónicas más grandes. "Las tasas de remoción de metal que podemos lograr son muy parecidas si no superan la forma estándar de desbaste de material en máquinas con cono más grande como 50-taper y HSK A100", dijo Clynch. Como resultado, un segmento más amplio de la industria puede ser competitivo porque las máquinas cónicas más pequeñas son menos costosas y más fáciles de aprender.

“Todos los sistemas CAM tienen diferentes nombres para este tipo de programación”, dijo. "HEM, VoluMill, hay todo tipo de ellos. Si realmente quiere darle un nombre general, sería 'desbaste optimizado'. Estos sistemas CAM lo han hecho tan fácil, usted simplemente dice que este es mi porcentaje de ancho de diámetro de corte y hace muchos de los cálculos posteriores para metrajes de superficie elevados y corrige las velocidades de avance. Calcula la trayectoria de la herramienta para usted. Es simplemente hizo mucho más fácil para el chico pequeño ser competitivo".

Sin embargo, Clynch ofrece varias precauciones. Cuando se usa esta estrategia, las tasas de aceleración/desaceleración de una máquina herramienta tienen que ser más altas porque con los movimientos más pequeños que hace la herramienta, la máquina tiene que subir y bajar más para ajustar la velocidad. La máquina herramienta necesita más memoria para programas más largos y también necesita suficiente espacio de "búfer" para funcionar sin problemas. Si la máquina no puede leer el código lo suficientemente rápido, se sacude, se detiene o se detiene tratando de mantenerse al día, dijo.

¿Cómo puede el uso de fresas de ranurar de varios canales conducir a una mayor productividad si toman trozos de metal tan pequeños? "Debido a que el funcionamiento normal de los canales múltiples es un compromiso radial reducido, digamos menos del 25 por ciento del diámetro, el arco de contacto es más pequeño", dijo Horn's Tonne. Esto permite el uso de dos o tres veces el rango de velocidad de corte normal.

El DOC también se puede aumentar. Por ejemplo, el maquinista podría ejecutar un proceso con una fresa de extremo de dos canales de 5/8" (1,6 cm) de diámetro en titanio 6AL-4V a 130 sfm con ranurado completo y DOC de 1 × el diámetro para una productividad de 1,49 in³/ min. (24,4 cm3/min.). Hacer el mismo proceso con una fresa de ocho ranuras con 230 sfm y 0,019" (0,048 cm) de enganche radial o ancho de corte y 2 veces el diámetro de profundidad de corte aumenta la productividad a 1,57 pulg³/min. (25,7 cm3/min.). "Entonces, la ganancia neta en productividad es significativa", dijo Tonne.

Al agregar flautas, el maquinista puede disminuir el avance por flauta y aun así mantener el mismo avance en comparación con una fresa de extremo con un menor número de flautas. Por ejemplo, para una fresa de extremo de cuatro canales que funciona con 0,002" (0,005 cm) por canal, sustituya una fresa de extremo de cinco canales y mantenga el mismo avance con una presión reducida por canal. "Así, obtiene un poco más de flexibilidad en su desgaste de la herramienta sin disminuir su productividad”, dijo Tonne. “La tasa de avance lineal puede permanecer igual y el tiempo del ciclo permanecerá igual, pero está disminuyendo la sección que cada canal tiene que tomar”.

Sin embargo, no equipare el tiempo del ciclo con la vida útil de la herramienta, dijo Clynch. El hecho de que una máquina haya funcionado durante seis horas no significa que haya utilizado seis horas de vida útil de la herramienta. Es posible que la fresa frontal solo se haya enganchado con la pieza de trabajo una fracción de ese tiempo debido al arco corto de contacto. "Preste mucha atención a esto para asegurarse de obtener la máxima [vida útil] de sus herramientas", dijo. "Si no, ¡puedes estar dejando dinero sobre la mesa!"

Sin embargo, con un mayor número de flautas, la formación de virutas y la evacuación se convierten en preocupaciones. Mitigue estas preocupaciones ajustando el acoplamiento radial y los avances de la mesa a la aplicación y al material objetivo; elegir la herramienta correcta para una aplicación específica; y seleccionar herramientas diseñadas para una gran cantidad de canales, por ejemplo, aquellas con un diseño de núcleo específico que permite un espacio de canal más grande hacia el extremo frontal, o un diseño que optimiza la formación de virutas.

"Es muy importante la cantidad de refrigerante que se puede proporcionar y garantizar que la dirección del flujo de refrigerante maximice la evacuación de virutas fuera de la zona de corte", dijo Bernd Fiedler, gerente senior de productos de fresado de extremos sólidos en Kennametal, Fuerth, Alemania. "A veces, el aire a alta presión puede ser una buena opción para eliminar las virutas del área de trabajo y evitar la obstrucción de las virutas, especialmente en las cavidades".

Cuanto mayor sea el número de flautas por diámetro dado, menor será el espacio de la flauta en la fresa de extremo, dijo Fiedler. Según el material y su comportamiento específico de formación de virutas, la evacuación suficiente de virutas es fundamental y debe observarse de cerca. En general, el material cortado se mueve hacia el núcleo y luego se rompe o se enrolla en astillas, pero es útil saber cómo leer diferentes materiales y sus tendencias. Los aceros hasta 45 HRC, dependiendo del tipo de aleación, tienden a rodar y luego romperse. Los aceros endurecidos son quebradizos y crean virutas finas. En general, los aceros inoxidables tienen menos tendencia a rodar, pero esto también depende en gran medida de la aleación. El hierro fundido se rompe en partículas de polvo. El titanio tiende a curvarse y llena rápidamente el espacio de la flauta disponible.

"Hay varios indicadores generales de que la formación de virutas es insuficiente", dijo Fiedler. "Las virutas están muy rizadas u onduladas, no tienen un borde uniforme o tienen un color intenso. Por ejemplo, cuando el lado que rueda sobre el borde de corte ya no es brillante pero muestra cambios de color".

¿Qué hacer si la formación de virutas no se ve bien? "Desafortunadamente, no hay una respuesta simple para esto. Depende de la aplicación y el material", dijo Fiedler. En el caso de que las virutas cambien de color, se debe mejorar el suministro de refrigerante a la zona de trabajo. La vibración puede ser la causa de todo esto, por lo que es necesario comprobar la sujeción de la herramienta y la pieza de trabajo. La modificación de las velocidades de avance y DOC axial también puede ayudar. Las virutas onduladas y onduladas a menudo indican que las tasas de alimentación son demasiado altas, por lo que ajustar las tasas de alimentación puede ayudar, pero es importante mantener un grosor de viruta promedio suficiente

¿Existe un límite en el número de canales para una fresa de extremo? El principal método de fabricación de fresas de extremo es el rectificado mediante rectificadoras NC automáticas, dijo Hashizume de OSG. Siempre que se fabriquen con dichas máquinas, las capacidades de las aplicaciones CAD/CAM y las propias máquinas rectificadoras (especialmente el tamaño de la muela abrasiva) imponen limitaciones en la cantidad de canales que se pueden crear. "Cuanto mayor sea el diámetro exterior de la fresa frontal fabricada, mayor será el espacio que se puede usar para un filo de corte y más filos de corte se pueden fabricar", dijo Hashizume. El número máximo de canales depende del diámetro de la herramienta, estuvo de acuerdo Tonne.

Por lo que ha visto en la industria, 20 flautas en una herramienta de 1,25" (3,18 cm) es el máximo. "Con tantas flautas, el acoplamiento radial debido al volumen de flauta utilizable limitado es mucho menos del 10 por ciento", dijo. "Entonces, comienzas a disminuir la practicidad en la mayoría de las aplicaciones o limitas tu trabajo al acabado puro y no mucho más".

No te olvides del material que estás quitando, dijo Clynch. "En teoría, no hay un límite, pero debe haber algún lugar para que el chip se forme correctamente", dijo. Para materiales normales y cotidianos como ISO P, ISO M y aleaciones de alta temperatura, tiene que haber un límite en el número de canales. La regla general es que por cada milímetro de diámetro de una herramienta se obtiene una flauta, dijo. Por ejemplo, para herramientas con un diámetro de ½" (12,7 mm), el número máximo de canales efectivos es 12 y para herramientas con un diámetro de 1" (25,4 mm), el número máximo de canales efectivos es 25. "Para practicidad, esa es una buena manera de hacerlo", dijo Clynch.

Conéctate con nosotros