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Jul 09, 2023

Seguimiento de las micropiezas

La trazabilidad de principio a fin es esencial para los componentes de misión crítica, como los mecanizados para aplicaciones médicas y aeroespaciales. Y cuando las piezas son pequeñas, las herramientas de micrograbado con frecuencia

La trazabilidad de principio a fin es esencial para los componentes de misión crítica, como los mecanizados para aplicaciones médicas y aeroespaciales. Y cuando las piezas son pequeñas, con frecuencia se necesitan herramientas de micrograbado para crear letras y números de serie de forma permanente.

“Cualquier cosa que necesite trazabilidad, le pondrán un grabado”, dijo Kevin Jackson, gerente de ventas de soluciones de Kyocera Precision Tools Inc. en Hendersonville, Carolina del Norte. "Casi todas las personas que conozco utilizan el grabado para los números de serie".

Para el micromecanizado, el fabricante de herramientas ofrece tres series de herramientas de grabado de carburo sólido: EGR, HR (semicircular) y SPD o pala. Aunque las herramientas de pala son adecuadas para grabar, especialmente la versión con un ángulo incluido de 30°, están diseñadas principalmente para despuntar y biselar, explicó, añadiendo que su uso es limitado.

Kyocera Precision Tools ofrece herramientas de grabado de pala, semicirculares y de dos filos de carburo sólido. Imagen cortesía de Kyocera Precision Tools

Sin embargo, ese no es el caso de las otras dos series, dijo Jackson. Los grabadores EGR de dos canales tienen un diámetro de 1,27 mm (0,05"), tienen una parte inferior en forma de V y están disponibles con un ángulo incluido de 30°, 60° o 90°, mientras que las herramientas HR de un solo canal tienen un extremo plano. tan pequeño como 0,127 mm (0,005") para producir una altura de letra de hasta 1,59 mm (0,0625").

Tener una herramienta de dos flautas suele ser una opción atractiva al realizar micrograbado, especialmente cuando se utiliza en una máquina herramienta con rpm limitadas.

"La EGR es uno de nuestros mayores vendedores porque es de dos canales", dijo Jackson. "Si está de acuerdo con una parte inferior en V en sus letras o grabados, podrá alimentarlo el doble de rápido".

Por otro lado, dijo que la parte plana en la parte inferior de una herramienta de media caña produce un grabado más pronunciado y estéticamente agradable que una herramienta con una punta afilada.

“Solía ​​trabajar en un taller mecánico”, dijo Jackson, “y la mayoría de las veces usábamos la media caña con la parte plana porque se ve mejor cuando se pinta”.

Espíritus del Antiguo Egipto

BIG KAISER Precision Tooling Inc. es otro fabricante de herramientas de micrograbado. La empresa con sede en Hoffman Estates, Illinois, ofrece fresas de grabado de un solo filo Sphinx con punta plana o radial. Las herramientas de punta plana tienen un rango de diámetro de 0,02 mm a 0,15 mm (0,0008" a 0,0059") y están disponibles con un ángulo de punta de 30°, 40°, 50°, 60° o 90°. El otro estilo está disponible con un rango de radio de 0,04 mm a 0,1 mm (0,0016" a 0,0039") y la misma selección de ángulos de punta.

Las herramientas están destinadas a entornos de mecanizado que requieren un alto nivel de precisión, afirmó Cory Cetkovic, director de productos de Sphinx.

"Con respecto al grabado, es importante utilizar una herramienta de precisión porque se utilizan en aplicaciones de producción y prototipos para crear logotipos o marcas informativas en una pieza de trabajo, y se utilizan para el reconocimiento visual", dijo. "Por eso es importante mantener un alto nivel de coherencia y minimizar las variaciones de una pieza a otra".

Los usuarios finales frecuentemente graban con una punta esférica u otro tipo de fresa, pero incluso los más pequeños no necesariamente lograrán el resultado requerido cuando el grabado es difícil, si no imposible, de ver claramente a simple vista.

Esta herramienta de grabado de la serie EGR (abajo) y la herramienta de grabado de punto dividido (arriba) son de Kyocera Precision Tools. Imagen cortesía de Kyocera Precision Tools

"El desafío con una herramienta de precisión como esta es encontrar aplicaciones en las que alguien simplemente no puede hacerlo con una herramienta convencional", dijo Cetkovic. “Si estás produciendo una pieza de trabajo que termina en el cuerpo humano y necesitas grabarla con el nombre de tu empresa o un número de serie, ahí es donde una herramienta como esta es fundamental porque puedes crear una característica muy consistente pero muy pequeña en la pieza de trabajo”.

El gerente nacional de ventas, Todd White, de Scientific Cutting Tools Inc., estuvo de acuerdo. Dijo que un micrograbador con una parte plana en la parte inferior, por ejemplo, proporciona una mejor definición de grabado que una fresa de punta esférica, que genera una forma de radio en la pieza de trabajo.

“Puede que tampoco sobresalga tanto”, dijo sobre un grabado realizado con una fresa.

El fabricante de herramientas de Simi Valley, California, ofrece herramientas de grabado de un solo filo con diámetros de punta de 0,127 mm a 0,381 mm (0,015") y ángulos incluidos de 30°, 40°, 60°, 90° y 120°.

Resbaladizo y afilado

Para minimizar la cantidad de material de la pieza de trabajo que se adhiere a una herramienta, White señaló que SCT proporciona un acabado pulido en la cara de sus grabadores.

Además, los bordes cortantes deben estar afilados para crear un grabado uniforme y claramente visible. Por lo general, esto no es un problema para las herramientas de grabado sin recubrimiento, pero puede serlo para las herramientas recubiertas si no se emplea la tecnología de recubrimiento adecuada.

"En los viejos tiempos, los recubrimientos eran bastante gruesos porque eran recubrimientos CVD", dijo White. “Ahora, el recubrimiento PVD moderno es delgado: de 1 a 2 μm (de 0,00004" a 0,00008"). Puedes colocarlo en una herramienta realmente afilada y aún así mantener un filo afilado”.

Se muestran herramientas de grabado y piezas de trabajo grabadas. Imagen cortesía de Kyocera Precision Tools

Dijo que el fabricante de herramientas utiliza equipos de recubrimiento Platit para depositar el recubrimiento AlTiN+ o AlTiSiN de SCT, que incluye silicio además de los ingredientes típicos de la receta de aluminio, titanio y nitruro. Las herramientas recubiertas se utilizan principalmente para grabar materiales ferrosos. Pero debido a que el calor y la fricción generados durante el mecanizado mejoran las características protectoras de un recubrimiento a base de AlTiN a través de la oxidación, las herramientas recubiertas también son efectivas para grabar materiales no ferrosos, como plástico y aluminio. Esto permite al usuario final grabar piezas de trabajo de aluminio y acero con la misma herramienta.

Por el contrario, debido a que BIG KAISER Precision Tooling no recubre herramientas de menos de 0,2 mm (0,008") de diámetro, Cetkovic afirmó que todas las herramientas de grabado de la empresa no están recubiertas.

"Están muy por debajo del mínimo para una herramienta recubierta", afirmó.

Del mismo modo, todas las herramientas de grabado estándar de Kyocera Precision Tools no están recubiertas, pero el fabricante de herramientas ofrece grabadores revestidos, principalmente AlTiN, como especiales para mejorar la lubricidad y la vida útil de la herramienta, dijo Jackson. Sin embargo, además del plazo de entrega de 10 a 15 días para las herramientas recubiertas, dijo que un recubrimiento podría duplicar el costo de un grabador relativamente económico.

“El usuario tendría que mirarlo y preguntarse: '¿Voy a obtener suficiente vida útil de la herramienta para justificar el gasto del recubrimiento?'”, dijo. “Si estuvieras grabando todo el día y fuera por mí, te devolverán el dinero”.

Además del metal, el plástico e incluso la madera, Jackson dijo que un número significativo de clientes graban grafito para electroerosión en una matriz de acero utilizada para la fabricación de moldes.

"Luego, cuando se forma una pieza moldeada dentro de esa matriz de acero", dijo, "los números ya están integrados en esa pieza".

Rampa o inmersión

Debido a que los grabadores de SCT son herramientas pequeñas y relativamente delicadas que cuentan con una parte plana pequeña, White recomienda hacer rampas o formar arcos en el material de la pieza de trabajo para ayudar a evitar que la herramienta se rompa o astille.

"Es más fácil para la herramienta", dijo.

Pero si un usuario final elige fresar por inmersión una pieza, la SCT sugiere reducir la carga de viruta en un 50%.

Cetkovic estuvo de acuerdo en que la rampa es el método preferido, especialmente considerando que una herramienta de grabado requiere un DOC de menos de 0,15 mm (0,0059").

Se muestran las fresas de grabado de un solo filo Sphinx. Imagen cortesía de BIG KAISER Precision Tooling

"Va a avanzar muy rápido con profundidades de corte muy ligeras", dijo, "de modo que cuando baje, no lo haga en un ángulo muy alto".

Sin embargo, debido a que el micrograbado no penetra profundamente en una pieza de trabajo, Jackson dijo que la inmersión es más común que la rampa.

“Si entran, eso significa que tienen que volver a sobrepasarlo y volver a salir”, dijo. "Cuando te hundes, técnicamente estás perforando".

Jackson estuvo de acuerdo en que cuando se hace una caída, la carga de viruta debe ser la mitad de lo que es apropiado para una rampa.

"Siempre lo retrocedo para asegurarme de que las puntas pequeñas no tengan ninguna posibilidad de astillarse o romperse", dijo.

La aplicación o falta de refrigerante es otro aspecto del micrograbado que requiere consideración. Jackson recomienda principalmente limpiar las virutas con un chorro de aire, pero el refrigerante dirigido a la interfaz herramienta/pieza de trabajo a través del collar o portapiezas puede extender la vida útil de la herramienta y mejorar la lubricidad para reducir el filo acumulado, dependiendo del material de la pieza de trabajo.

“Si está grabando aluminio, latón, cobre o cualquier cosa que sea pegajosa, tendrá menos posibilidades de que se pegue a la herramienta”, dijo sobre el refrigerante de inundación. “Si se pega a la herramienta, empiezas a manchar el grabado”.

El refrigerante por inundación también evacua eficazmente las virutas.

"Todo es tan pequeño que cada vez que se acumulan astillas en el grabado, comenzarás a cortarlas dos veces", dijo Jackson, y agregó que el resultado será un grabado de baja calidad.

White dijo que aunque muchos talleres aplican refrigerante por inundación, algunos encuentran que una neblina de refrigerante o una cantidad mínima de lubricación son efectivas.

"Ya no se ven muchos cortes en seco", dijo. "Es una tendencia que no continúa".

Cetkovic señaló que MQL suele ser adecuado, dependiendo del material de la pieza de trabajo, pero podría ser necesario usar aire para limpiar las virutas, como en aplicaciones médicas para ayudar a evitar la contaminación del refrigerante.

Si bien el micrograbado continúa ganando terreno en numerosas industrias, incluidas la médica, la aeroespacial y la de defensa, sigue siendo un mercado relativamente especializado.

"Tenemos algunos clientes que los utilizan mucho, pero no son increíblemente comunes", dijo Cetkovic. "Lo que tenemos son productos muy exitosos para los tipos de clientes que los necesitan".

Número derivado del aumento neto en la profundidad de la impresión a medida que la carga sobre el penetrador aumenta de una carga menor fija a una carga mayor y luego regresa a la carga menor. El número de dureza Rockwell siempre se indica con un símbolo de escala que representa el penetrador, la carga y el dial utilizados. La báscula Rockwell A se utiliza junto con herramientas de corte de carburo. Las escalas Rockwell B y C se utilizan en relación con los materiales de las piezas de trabajo.

1. Dañar permanentemente un metal al calentarlo para provocar una fusión incipiente u oxidación intergranular. 2. Al esmerilar, calentar la pieza de trabajo lo suficiente como para causar decoloración o cambiar la microestructura mediante templado o endurecimiento.

Mecanizar un bisel en una pieza de trabajo o herramienta; Mejora la entrada de la herramienta al corte.

Proceso de alta temperatura (1000 °C o superior) y atmósfera controlada en el que se induce una reacción química con el fin de depositar un recubrimiento de 2 µm a 12 µm de espesor sobre la superficie de una herramienta. Ver herramientas recubiertas; PVD, deposición física de vapor.

Herramientas de carburo y acero rápido recubiertas con finas capas de óxido de aluminio, carburo de titanio, nitruro de titanio, nitruro de hafnio u otros compuestos. El recubrimiento mejora la resistencia al desgaste de una herramienta, permite velocidades de mecanizado más altas e imparte mejores acabados. Véase CVD, deposición química de vapor; PVD, deposición física de vapor.

Dispositivo de lados flexibles que asegura una herramienta o pieza de trabajo. Tiene una función similar a la de un mandril, pero solo puede adaptarse a un rango de tamaño reducido. Normalmente proporciona mayor fuerza de agarre y precisión que un mandril. Ver mandril.

Fluido que reduce la acumulación de temperatura en la interfaz herramienta/pieza de trabajo durante el mecanizado. Normalmente toma la forma de un líquido como soluble o mezclas químicas (semisintéticas, sintéticas) pero puede ser aire presurizado u otro gas. Debido a la capacidad del agua para absorber grandes cantidades de calor, se usa ampliamente como refrigerante y vehículo para diversos compuestos de corte, y la relación agua-compuesto varía según la tarea de mecanizado. Ver fluido de corte; fluido de corte semisintético; fluido de corte en aceite soluble; fluido de corte sintético.

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.

Medición del ángulo total dentro del interior de una pieza de trabajo o el ángulo entre dos líneas o superficies que se cruzan.

Medida de la eficiencia relativa con la que un fluido de corte o lubricante reduce la fricción entre superficies.

Proceso de recubrimiento de herramientas realizado a baja temperatura (500° C), en comparación con la deposición química de vapor (1.000° C). Emplea un campo eléctrico para generar el calor necesario para depositar el recubrimiento en la superficie de una herramienta. Ver CVD, deposición química de vapor.

Ángulo incluido en la punta de una broca helicoidal o herramienta similar; para herramientas de uso general, el ángulo de la punta suele ser de 118°.

Alan tiene una licenciatura en periodismo de la Universidad Carbondale del Sur de Illinois. Incluyendo sus 20 años en CTE, Alan tiene más de 30 años de experiencia en periodismo comercial.

BIG KAISER Precision Tooling Inc.888-866-5776 www.bigkaiser.com

Herramientas de precisión Kyocera Inc.800-823-7284 www.kyoceraprecisiontools.com

Herramientas de corte científicas Inc.805-584-9495 www.sct-usa.com