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Jul 14, 2023

¿Has probado el fresado trocoidal?

Por Joe Pizzoferrato, ingeniero de aplicaciones de Heidenhain El fresado trocoidal existe desde hace bastante tiempo. Muchos en la industria han visto impactos positivos directos en la longevidad de las herramientas y una mayor

Por Joe Pizzoferrato, ingeniero de aplicaciones de Heidenhain

El fresado trocoidal existe desde hace bastante tiempo. Muchos en la industria han visto impactos positivos directos en la longevidad de las herramientas y mayores tasas de eliminación (MRR) al utilizar sus fundamentos. Los métodos de mecanizado convencionales están obsoletos en muchas situaciones.

Debido a las mejoras continuas en el control de movimiento de la máquina, los sistemas CAM y el diseño de ciclos trocoidales simples y fáciles de usar disponibles en muchos controles, vale la pena analizar sus prácticas para una rutina de desbaste larga o para trabajos difíciles y difíciles de realizar. -materiales de la máquina.

El fresado trocoidal se ha convertido en una técnica popular para utilizar en ranurado, embolsado, desbaste y mecanizado de materiales duros que se encuentran en componentes aeroespaciales como el titanio y el Inconel, donde las virutas suelen ser difíciles de romper.

¿Como funciona?

Imaginemos un satélite orbitando la Tierra a una altura constante. Si se aplicara una fuerza lo suficientemente grande perpendicular a su trayectoria orbital para obligarlo a regresar a la Tierra, exhibiría un tipo de trayectoria circular. Con cada revolución, su velocidad de desplazamiento o paso en esta trayectoria orbital es su movimiento trocoidal. Un movimiento circular con un compromiso radial bajo y un paso constante (avance por diente) es la mejor manera de describir el movimiento trocoidal.

Otro tipo similar de movimiento de trayectoria de herramienta que también obtiene muchos de los beneficios que discutiremos es una trayectoria de tipo despegado. Estas trayectorias suelen tener un arco de entrada seguido de una línea recta o una línea que sigue la forma del contorno seguida de un arco de salida. Hay parámetros específicos que generalmente describen una trayectoria de herramienta de tipo pelado. Por lo general, se trata de un máximo de 10 % de compromiso de la herramienta con una profundidad Z máxima y velocidades de avance más altas entre los movimientos de transición. También hay una velocidad de avance reducida al entrar para mantener la relación apropiada en avance por diente entre el centro de la cortadora y el borde cortante exterior al momento del acoplamiento.

¿Capacidades y beneficios de estas estrategias?

Las ventajas del bajo compromiso radial en el fresado trocoidal crean un espesor de viruta reducido que reduce la carga sobre la herramienta, un subproducto positivo de esta estrategia. Una deflexión reducida proporciona un margen de stock más cercano al nominal en todas las áreas del contorno. Esto ayuda a garantizar que la herramienta elimine la misma cantidad de material al terminar las superficies, lo que garantizará una calidad o integridad uniforme del acabado de la superficie. La gran ventaja del bajo compromiso radial reduce la temperatura en la zona de corte, lo que proporciona una menor carga térmica en la herramienta. Esto crea una mejor previsibilidad en un proceso y simultáneamente proporciona una mejor vida útil de la herramienta.

Las técnicas de fresado trocoidal crean una eliminación de viruta superior, especialmente cuando van acompañadas de M8 o chorro de aire. Por tanto, se reduce la posibilidad de tener que volver a cortar virutas. El acoplamiento uniforme de la herramienta tanto radial como axialmente también es un beneficio del uso de estas estrategias. Esto se traduce en un desgaste uniforme a lo largo de los filos de corte y también mantiene la herramienta más afilada por más tiempo debido a las pequeñas estrategias de compromiso radial creadas por el control o el sistema CAM. También son posibles parámetros de corte más altos. Esto se debe a los principios del espesor de la viruta.

Los principios del espesor de la viruta dependen del tipo de herramienta que se utiliza, como un ángulo de corte de 90, 45 o 10 grados, y de si el usuario realiza un fresado periférico o planeado. Si se realiza un fresado periférico o un fresado lateral para una operación de estilo pelado con una fresa plana estándar (borde de 90 grados), se puede aplicar un factor o coeficiente que afectará y aumentará el avance por diente y, por lo tanto, mantendrá el mismo espesor de viruta que en una proceso de mecanizado convencional.

Este factor depende de la relación o proporción entre ae (el compromiso de trabajo) y (diámetro del cortador) D. Esto puede resultar en un aumento de entre un 10 y un 15 % en la MRR (tasa de eliminación de metal) para esa operación en particular con respecto a los métodos convencionales. .

Fuerzas de corte más bajas

Con un acoplamiento radial bajo y utilizando la mayor longitud posible de la ranura, la operación de mecanizado también generará fuerzas de corte más bajas. Esto, a su vez, ayuda al proceso de mecanizado al crear menos vibraciones y cargas en los cojinetes del husillo y un funcionamiento estable. El calor y la vibración son dos de los mayores problemas al cortar materiales exóticos difíciles de cortar.

Con operaciones de estilo Peel o trocoidal, el operador de la máquina puede cortar materiales más desafiantes, como titanio e Inconel, que se encuentran comúnmente en componentes y piezas fundidas aeroespaciales. Es muy ventajoso al cortar aleaciones aeroespaciales de alta resistencia utilizar este tipo de métodos cuando sea posible porque el mecanizado típico de estas aleaciones suele ser difícil de romper la viruta.

Algunos otros materiales que pueden beneficiarse de las operaciones de mecanizado de estilo trocoidal incluyen el acero para herramientas endurecido y cualquier material endurecido por trabajo o cementado o abrasivo, ya que estos tipos de materiales a menudo presentan astillas a lo largo de las ranuras.

Por lo tanto, al realizar cortes de gran profundidad con pasos superficiales, los operadores que utilizan fresado trocoidal pueden utilizar toda la herramienta durante gran parte de su vida útil. Esto, a su vez, genera fuerzas de corte más bajas con principios de adelgazamiento de viruta que crean un mejor resultado al mejorar la productividad y la longevidad de la herramienta.

Agregar herramientas HSM al portafolio

En los próximos años, más empresas de herramientas ampliarán su línea para incluir HSM o herramientas de mecanizado de alta velocidad que son especialmente útiles durante las operaciones de fresado trocoidal.

Un fabricante de herramientas de corte que me viene a la mente es FRAISA en Minnesota. Con sus herramientas de alta velocidad HX-RNVS y XSpeed-H, pueden adaptarse a una amplia gama de aplicaciones, desde acero para moldes hasta acero altamente endurecido. Algunas de estas herramientas incorporan más filos de corte (Z6 y Z8) y una profundidad de corte de hasta 5XD (por ejemplo, 10 mm de diámetro y 50 mm de profundidad de corte). Esto se debe al pequeño tamaño de la viruta creada y, por lo tanto, este tipo de herramientas pueden impulsar velocidades de avance aún mayores debido al aumento de los dientes.

Muchas empresas CAM han estado incorporando técnicas de desbaste de estilo trocoidal durante muchos años y seguramente esto continuará en los paquetes CAM más pequeños. Se espera que más empresas de control amplíen sus ciclos para incluir trayectorias de herramientas de estilo trocoidal; por lo tanto, para piezas simples o ese trabajo simple, se puede crear un programa en el control en poco tiempo si no hay disponible un modelo 3D o un paquete CAM.

El software NC de Heidenhain

Con la última generación de software NC de Heidenhain, la empresa ahora tiene la capacidad de desbastar una pieza con movimientos trocoidales utilizando su ciclo OCM (desbaste de contorno optimizado) más nuevo y más reciente. Esta es una opción para los controles TNC. Con estos ciclos, un usuario puede desbastar un contorno 2D y terminar paredes y pisos si es necesario.

Tampoco subestime la importancia de un buen sistema de control de movimiento o modo de alta velocidad en su máquina herramienta. Para que el fresado trocoidal sea eficaz, la máquina utilizada debe poder acelerar y ser rápida y con bastante precisión para mantener la tolerancia adecuada en la trayectoria del contorno.

Si la máquina no puede mantener la tolerancia, entonces el usuario puede encontrar que las técnicas de fresado trocoidal están causando hendiduras en las esquinas de las piezas donde la herramienta extrae material a una alta velocidad y donde la aceleración/desaceleración es máxima.

Para aumentar aún más la productividad con las técnicas de fresado trocoidal, el usuario puede adaptar la carga del husillo monitoreando la velocidad de avance. Para controlar esto, Heidenhain ofrece una opción de control AFC (control de alimentación adaptativo). Esto monitorea la carga del husillo y permite al usuario controlar la velocidad de avance con parámetros de entrada. Los usuarios también pueden ajustar la sensibilidad de esta velocidad de alimentación.

Por lo tanto, para herramientas más pequeñas, el AFC puede ayudar a prevenir el astillado en metales exóticos. Estos ajustes pueden ayudar a evitar una carga en los dientes incluso durante unas pocas fracciones de segundo, lo que puede evitar una reducción en la vida útil de la herramienta.

Resumen

Para terminar, las técnicas de estilo trocoidal/fresadora de pelado están bien probadas para ahorrar tiempo y vida útil de la herramienta en operaciones de mecanizado. Si aún no los está utilizando, le recomiendo que investigue esta posibilidad en su equipo actual si puede manejar requisitos rápidos y precisos o en su próxima compra.

Si tiene una máquina más nueva, busque las operaciones en las que pueda probar estas técnicas, luego encuentre la herramienta adecuada, sosténgala preferiblemente en un soporte hidráulico o de ajuste por contracción y experimente con las técnicas trocoidales disponibles en su control o en su CAM. sistema.

Para obtener más información sobre el fresado trocoidal y otras características del control TNC de Heidenhain, o para inscribirse en clases en línea o presenciales, haga clic aquí.

Sustancia utilizada para esmerilar, bruñir, lapear, superacabar y pulir. Los ejemplos incluyen granate, esmeril, corindón, carburo de silicio, nitruro de boro cúbico y diamante en varios tamaños de grano.

Sustancias que tienen propiedades metálicas y están compuestas por dos o más elementos químicos de los cuales al menos uno es un metal.

Uso de ordenadores para el control de procesos de mecanizado y fabricación.

Fresa sujeta por su vástago que corta por su periferia y, si así está configurada, por su extremo libre. Admite una variedad de formas (extremo simple y doble, desbaste, punta esférica y extremo en forma de copa) y tamaños (stub, mediano, largo y extralargo). También viene con diferentes números de flautas.

Tasa de cambio de posición de la herramienta en su conjunto, en relación con la pieza de trabajo durante el corte.

Superficie plana mecanizada en el vástago de una herramienta de corte para mejorar la sujeción de la herramienta.

Ranuras y espacios en el cuerpo de una herramienta que permiten la eliminación de virutas y la aplicación de fluido de corte en el punto de corte.

Mecanizado con varias fresas montadas en un único eje, generalmente para corte simultáneo.

Operación de mecanizado en la que se elimina metal u otro material aplicando potencia a un cortador giratorio. En el fresado vertical, la herramienta de corte se monta verticalmente sobre el husillo. En el fresado horizontal, la herramienta de corte se monta horizontalmente, ya sea directamente en el husillo o en un eje. El fresado horizontal se divide a su vez en fresado convencional, donde la fresa gira en dirección opuesta a la dirección de avance, o “hacia arriba” en la pieza de trabajo; y fresado ascendente, donde la fresa gira en la dirección de avance, o “hacia abajo” en la pieza de trabajo. Las operaciones de fresado incluyen fresado plano o de superficie, fresado final, fresado frontal, fresado en ángulo, fresado de formas y perfilado.

Ejecuta fresas y fresas montadas en eje. Las características incluyen un cabezal con un husillo que acciona las cortadoras; una columna, rodilla y mesa que proporcionan movimiento en los tres ejes cartesianos; y una base que soporta los componentes y alberga la bomba y el depósito de fluido de corte. El trabajo se monta sobre la mesa y se introduce en la cortadora o fresa giratoria para realizar los pasos de fresado; Las fresadoras verticales también introducen fresas en el trabajo mediante una pluma montada en el husillo. Los modelos van desde pequeñas máquinas manuales hasta grandes molinos de bancada y dúplex. Todos toman una de tres formas básicas: vertical, horizontal o convertible horizontal/vertical. Las máquinas verticales pueden ser de tipo rodilla (la mesa está montada sobre una rodilla que se puede elevar) o tipo cama (la mesa está firmemente apoyada y solo se mueve horizontalmente). En general, las máquinas horizontales son más grandes y potentes, mientras que las verticales son más ligeras pero más versátiles y más fáciles de configurar y operar.

Cualquier equipo controlado que permita a un operador programar su movimiento ingresando una serie de números y símbolos codificados. Ver CNC, control numérico por computadora; DNC, control numérico directo.

1. En una hoja de sierra, el número de dientes por pulgada. 2. En enhebrado, el número de hilos por pulgada.

Mecanizado, normalmente fresado, que crea ranuras, ranuras y huecos similares en piezas de trabajo, incluidas ranuras en T y colas de milano.

Distancia entre las pasadas de la trayectoria; el espaciamiento del camino. La distancia que la herramienta se moverá horizontalmente al realizar la siguiente pasada. Un paso demasiado grande causará dificultades en el mecanizado porque habrá demasiada presión sobre la herramienta mientras intenta cortar con demasiada superficie.

La cantidad mínima y máxima que se permite que la dimensión de una pieza de trabajo varíe de un estándar establecido y aún sea aceptable.

Ruta 2-D o 3-D generada por código de programa o un sistema CAM y seguida por la herramienta al mecanizar una pieza.