Más veloz que rápido: fresas para altas tasas de remoción de viruta

La industria de moldes y matrices fue una de las primeras en adoptar High Feed Milling (fresado de alto avance) en sus prácticas productivas, como consecuencia de un aumento masivo en la demanda de sus clientes por una reducción en los tiempos de manufactura.  El método HFM respondió a esta necesidad impulsando la productividad.

Iscar

El método de desbaste mediante avances por diente significativamente altos, conocido como FF por Fast Feed (avance rápido) o HFM por High Feed Milling (Fresado de Alto Avance en inglés), encontraron por primera vez aplicación en los años 90. Este método se basa en dos principios fundamentales: la geometría de la fresa y la alta velocidad de avances de la máquina herramienta.

Una típica herramienta de alto avance presenta un pequeño ángulo de corte, normalmente entre 9-17º. Esta característica de diseño genera tres resultados importantes. El primero es la posibilidad de incrementar considerablemente el avance por diente debido a un efecto de adelgazamiento de la viruta. Por ejemplo, en un planeado de un acero de baja aleación, un avance de 0,2 mm/diente está cercano al máximo valor posible, pero fresando el mismo material con una estrategia de alto avance, un avance de 2 mm/diente es considerado normal.

El segundo resultado es la baja profundidad de corte (DOC por sus siglas en inglés) que estas herramientas requieren. Este fresado con una reducida profundidad de corte reduce la fuerza de corte y el consumo de potencia.

Y el tercer resultado es la minimización de la componente radial de la fuerza de corte combinada con una maximización de su componente axial, es decir en el sentido del eje del husillo, que corresponde con el eje de mayor rigidez de la máquina. Esto mejora la estabilidad del mecanizado.

Incrementar el avance por diente significa una mayor velocidad de avance que requiere un apropiado controlador/driver en la máquina herramienta. En el ejemplo anterior de fresado por alto avance sobre acero de baja aleación, la velocidad de avance puede estar entre los 7000-9000 mm/min, lo cual contrasta fuertemente con los avances en mecanizados convencionales.

Reconociendo las necesidades del mercado, los fabricantes de máquinas desarrollaron una gran variedad de máquinas específicas para el fresado de alto avance. Estas máquinas de relativa baja potencia presentan varias características con valores 3 veces más alto: alto-torque, husillos de alto empuje, drivers con altas velocidades de avance. Estas máquinas presentan avanzados controles numéricos (hardware + software).

La introducción del concepto HFM cambió substancialmente el concepto de fresado de desbaste. En lugar de una remoción intensiva de material mediante una gran profundidad (DOC) y ancho (WOC) de pasada, utilizando máquinas de altas potencias, el nuevo método logra un fresado extremadamente productivo con poca pasada y máquinas de baja potencia junto a herramientas que permiten este rápido corte.

El método de fresado de alto avance ha sufrido algunos cambios interesantes. Originalmente considerada como un método efectivo para el mecanizado en bruto de cavidades y cajeras  que eran típicas de la fabricación de moldes y matrices, el método  HFM pronto demostró ser una ventaja en el fresado de caras (Fast Feed Facing en inglés o “Triple F”). Se incrementó el rango de diámetros de las fresas FF y se amplió el grupo de materiales de ingeniería adecuados para el corte mediante el método HFM. El fresado del alto avance penetró rápidamente en muchas ramas industriales.

Fresa
Figura 1

Comenzó a ser más que una técnica efectiva para las aplicaciones nicho de la fabricación de moldes y matrices, abarcando todas las áreas de corte de metales como un método productivo generalmente reconocido. El acero y el hierro fundido pueden ser conocidos como los principales “consumidores” de fresado de alto avance, pero el método también puede mecanizar con éxito acero inoxidable, titanio e incluso las superaleaciones de alta temperatura.

Esto, a su vez, llevó a los fabricantes de herramientas a introducir una variedad de fresas de avance rápido con  diferentes formas. De concepto indexable o sólido integral, pueden tener configuraciones de diseño tipo vástago o tipo brida, estructuras de cuerpo integrales o modulares y geometría de corte que varía según el grupo de material mecanizado.

La línea de fresas de alto avance de ISCAR ilustra esta diversidad con casi docenas de familias de fresas para avance rápido. Hoy en día, ISCAR es única en el campo con una amplia gama de opciones. Ya a fines de la década de los 90, la compañía introdujo una familia de herramientas indexables con insertos de una cara para el fresado rápido y continuó expandiendo su línea agregando más familias de fresado indexables, con diseños que proporcionaron valor agregado a los clientes.

En un caso, las herramientas llevaban rentables insertos de doble cara; en otro, una geometría de corte avanzada que mejoró considerablemente las capacidades de reducción para un mejor rendimiento en el fresado por interpolación helicoidal. Para aplicaciones que requieren fresas de tamaño pequeño, la compañía desarrolló fresas de metal duro integral FF y cabezales de fresado reemplazables para los productos “Multi-Master” de la compañía.

El uso eficiente de las herramientas HFM en las operaciones de fresado frontal generó nuevas demandas, y la empresa no solo introdujo las familias de fresas adecuadas, sino que también sugirió una solución adicional original: los insertos especialmente diseñados. Estos insertos, diseñados para el montaje en fresas de uso general en la línea de fresado estándar, transforman estas últimas en herramientas FF. La solución ganó particularmente el reconocimiento de los fabricantes pequeños y medianos, ya que permitió un uso más efectivo de las herramientas ya compradas.

En su última campaña “LOGIQ”, ISCAR presentó cuatro nuevas familias de herramientas FF y actualizó varias líneas existentes. ¿Cuál fue la motivación detrás de estos desarrollos? ISCAR es reconocido por su compromiso con las innovaciones, impulsado por los avances en I+D y las necesidades de los fabricantes.

La primera característica notable de las nuevas familias es una disminución sustancial en el tamaño de sus fresas FF indexables. Por ejemplo, el rango de diámetros de las fresas de punta “NAN3FEED” FFT3-02 es de 8-10 mm (.315-.394) – dimensiones “clásicas” para herramientas de carburo sólido. La compañía confía en que el concepto indexable representa una solución competitiva.

Estas fresas (Fig. 1) se caracterizan por su método de sujeción original de los insertos de carburo en miniatura. Los insertos no tienen un orificio pasante central tradicional que debilita la estructura del inserto. Una cabeza de tornillo, que actúa como cuña, asegura la inserción permitiendo que la indexación del inserto sea rápida y simple. Como el inserto es de tamaño muy pequeño, se coloca en el bolsillo a través de una llave con un saliente magnético en el mango de la llave. El diseño propuesto garantiza una configuración de herramienta de múltiples dientes: 2 y 3 dientes para diámetros de 8 y 10 mm (.315-.394”) correspondientemente; y 3 filos de corte indexables del inserto proporcionan un uso costo efectivo del metal duro.

Fresado rápido
Figura 2

Otro ejemplo es “TANG4FEED”, una familia de fresas para árbol con avance rápido que llevan insertos romboidales de sujeción tangencial (Fig. 2). Las fresas están diseñadas principalmente para el mecanizado en bruto de cavidades y cavidades de tamaño mediano y grande. El principio de sujeción tangencial, combinado con un perfil de cola de milano de superficies coincidentes para un seguro montaje del inserto, garantiza una duradera estructura de la fresa. La forma romboidal del inserto mejora significativamente el rendimiento de la fresa en operaciones de rampa descendente y mecanizado en “plunge” lateral. Los insertos TANG4FEED son de doble cara, lo que da como resultado 4 filos de corte.

Los insertos de ambas familias se ofrecen en varias geometrías de corte para un fresado óptimo de diferentes materiales de ingeniería.  La variedad de opciones de la familia de herramientas HFM inevitablemente plantea la pregunta: “¿Cómo elegir la herramienta más adecuada?”. Además del software ITA (Asesor de Herramientas Iscar) de ISCAR, la compañía desarrolló una guía de selección rápida de herramientas, una brújula para que los fabricantes encuentren la solución más efectiva para el fresado rápido.

El caso de la línea HFM de ISCAR es una buena evidencia de que el desarrollo de fresas FF aún está lejos de su punto más alto. Las familias de herramientas recién introducidas ofrecen respuestas lógicas a las demandas reales de los fabricantes. HFM, como método productivo de maquinado de desbaste, tiene perspectivas optimistas, y la industria metalúrgica continuará requiriendo fresas más rápidas para obtener altas tasas de remoción de metales.

Más información: www.iscar.com.ar

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