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Jul 01, 2023

Abordar los bolsillos en ángulo

Las fresas de extremo de segmento circular presentan un diseño único con radios grandes, lo que permite una profundidad de corte axial mucho mayor durante el preacabado y el acabado. Un núcleo o cavidad de molde con paredes planas empinadas se adapta a

Las fresas de extremo de segmento circular presentan un diseño único con radios grandes, lo que permite una profundidad de corte axial mucho mayor durante el preacabado y el acabado. Un núcleo o cavidad de molde con paredes planas empinadas se adapta a una trayectoria de herramienta de segmento circular agradable y fluida. EMUGE-FRANKEN USA

El fresado de cavidades puede ser una operación que consume mucho tiempo y, a menudo, es inevitable. Trabajar con bolsillos cerrados o en ángulo añade una capa de complejidad. Este tipo de bolsillos pueden resultar complicados debido a los muchos factores que deben tenerse en cuenta al abordar estas operaciones.

El fresado de cavidades cerradas o en ángulo es común en el mundo de los moldes y matrices, especialmente en las cavidades profundas del moldeo por inyección, que se pueden ver en casi todas las piezas. Los gabinetes y chasis electrónicos son otra área donde se producen muchos bolsillos profundos. Y, por supuesto, los componentes estructurales aeroespaciales también presentarán geometrías que tienen grandes cavidades con pequeños radios de esquina que tienden a ser más profundos de lo que puede alcanzar una herramienta promedio.

Los talleres de herramientas y troqueles suelen trabajar con muchos conos o paredes perfiladas, que son elementos que ayudan a expulsar las piezas de plástico del molde. Los moldes también se pueden diseñar con cavidades cónicas y núcleos cónicos que normalmente se utilizan como mecanismo de bloqueo para alinear con precisión en el cierre final de ambas mitades del molde durante la inyección del material. Los bolsillos levantadores también son una característica común si es necesario detalles adicionales de las piezas. Por ejemplo, tal vez una característica de clip a presión que se usaría en un ensamblaje final de piezas entrelazadas. También se utilizan elevadores para ayudar a expulsar la pieza del molde. Las bolsas deben cumplir tolerancias muy estrictas para evitar que el material se filtre o salte hacia los espacios abiertos.

Todas estas funciones de bolsillo pueden resultar problemáticas y producirlas de forma eficaz dependerá de las especificaciones. ¿Qué profundidad tienen los bolsillos? ¿Cuáles son las tolerancias necesarias? ¿Qué tipo de máquina se utilizará y cuánto torque tiene? ¿Qué herramientas de corte se necesitan y qué estrategia de corte funciona mejor? ¿Su software CAM admite las diferentes estrategias de corte?

No todas las fresadoras son iguales. Algunos están diseñados como opciones económicas para talleres que buscan algo que realice extremadamente bien una operación específica, mientras que otros están cargados de características y especificaciones que amplían las capacidades de un taller.

"Existe la idea errónea de que si se pueden fresar cavidades en ángulo en una máquina, debería poder hacerlo en cualquier otra", dijo Jason Rudbal, gerente de aplicaciones de Megatel CNC Solutions, Mississauga, Ontario. “Pero eso simplemente no es cierto. No todas las máquinas están diseñadas para realizar este tipo de operaciones. Y aunque muchas máquinas pueden hacerlo, no todas tienen sentido. ¿Cómo se construyó la máquina? ¿Qué pasa con el huso? ¿Cuáles son los ajustes de torsión?

Una máquina debe tener ciertas especificaciones para producir bolsas en ángulo de manera efectiva y, según las características de la máquina, es posible que sea necesario ajustarla y calibrarla para esta aplicación. No existe una máquina única para todos.

"Es importante ajustar su estrategia en función de la potencia del husillo y de la rigidez de la máquina que tiene", dijo John Donald, director de operaciones de Megatel CNC Solutions. “Además, no se puede utilizar una máquina de 5 ejes de la misma manera que lo haría con una máquina de 3 ejes. Cuantos más ejes, mayor será la posibilidad de que se produzcan fallos. Es importante tener eso en cuenta”.

Rudbal añadió que cuando se trata de cajeras en ángulo, algunas cajeras con una punta en un solo ángulo se pueden fresar en una máquina de 3 ejes. Sin embargo, cuando se componen ángulos, se pasa inmediatamente a una máquina de 5 ejes.

"Con las máquinas herramienta de 5 ejes y el software de programación adecuado, es posible inclinar la cabeza para evitar enganchar el portaherramientas a medida que se profundiza en el bolsillo", afirmó Ernie Dickieson, ingeniero de ventas de OPEN MIND Technologies, Boston, Massachusetts. “También significa que puedes mantenerlo corto en el portaherramientas a medida que profundizas en tu bolsillo. Estas cosas son fundamentales cuando se trata de mecanizar geometrías como ésta. Ser capaz de inclinarse automáticamente o con algún tipo de control en estas geometrías es fundamental”.

La función de inclinación automática en el ciclo de mecanizado de plano tangente de hyperMILL permite que la fresa cilíndrica cónica mecanice las paredes planas, así como los filetes de esquina más pequeños. Tecnologías MENTE ABIERTA.

Sin embargo, independientemente del tipo de máquina, hay que tener en cuenta los problemas relacionados con la evacuación de virutas. Cuanto mayor sea el par y los caballos de fuerza, más eliminación de viruta necesitará. Si presionas demasiado, se crean grandes fichas que no se pueden sacar del bolsillo, lo que puede ser problemático. El uso de refrigerante a alta presión, especialmente al cortar cavidades cerradas, hace que sea mucho más fácil fresar la cavidad, especialmente en máquinas de 5 ejes.

"No todas las máquinas tienen capacidades de refrigeración interna y puede ser difícil desbastar cavidades como las que se verían en una taladradora", dijo Rudbal. "Pero cuando se trata de cavidades anguladas mediante 5 ejes, más allá de la evacuación de virutas, la selección de la fresa es importante".

Se trata de trabajar de forma más inteligente, no más intensa. Los expertos coinciden en que es importante evitar sobrecargar la máquina. Ejecutarlo entre un 60 y un 70 por ciento es un buen punto de referencia.

“Algunos talleres quieren usar cortadores grandes y hacer cortes grandes y lentos, pero el nuevo estilo de cortadores significa que se puede tomar un cortador más pequeño y ejecutarlo más rápido”, dijo Rudbal. “Esto significa que la máquina funciona más rápido y más eficiente. Y cuando haces los cálculos, estás eliminando más material al hacerlo de esta manera en lugar de la otra opción".

Tener la herramienta adecuada para el trabajo correcto siempre es la mejor estrategia. Dedique tiempo a asegurarse de que la herramienta sea correcta. Investigue un poco, hable con los fabricantes de herramientas de corte y máquinas herramienta para obtener información que le permita hacer que el proceso sea lo más sencillo posible.

Al fresar cajeras en ángulo, existen dos métodos operativos comunes. La opción más tradicional es un corte de poca profundidad en capas pequeñas con una fresa de extremo toro/toroidal seguida de una fresa de extremo de bola para terminar las paredes cónicas.

"La herramienta que seleccione debe tener la geometría que le permitirá penetrar en rampa helicoidal en el material", dijo Dan Doiron, gerente de productos de fresado, EMUGE-FRANKEN USA, West Boylston, Massachusetts. "Si eso no es posible, taladre una agujero piloto en el bolsillo cónico como punto de entrada para que la herramienta se coloque en el interior y luego el proceso de mecanizado pueda comenzar desde allí”.

La profundidad del bolsillo afectará el tipo de herramienta necesaria. Usar una herramienta larga con una ranura larga no siempre es una buena idea, especialmente en una máquina de 3 ejes, cuando se trata de la vida útil de la herramienta al fresar cavidades profundas. La mayoría de las herramientas con longitudes de corte de flauta largas están diseñadas específicamente para estrategias de trayectoria de herramientas más modernas, como un método de pelado de corte ascendente trocoidal que utiliza toda la longitud de compromiso con un paso radial del cinco al 10 por ciento para mayor estabilidad. La combinación de una herramienta con una longitud de corte de flauta larga que crea virutas de igual longitud en una cavidad cerrada y profunda será, en última instancia, desastrosa, lo que provocará que las virutas se enreden y, en última instancia, causará que los filos de corte de la herramienta se rompan, debido a la incapacidad de eliminar las virutas largas. papas fritas.

"Busque algo que ofrezca un gran alcance y longitudes de flauta cortas, con una geometría de alto avance en la parte inferior de la herramienta", dijo Doiron. Por ejemplo, una herramienta Dúplex es una buena opción que admite dos funciones clave. La longitud más pequeña de la profundidad de corte de la ranura creará virutas de menor longitud que serán más manejables para eliminar con refrigerante o aire.

Cuanto más profundo sea el bolsillo, más tiempo se necesitará la herramienta. Sin embargo, las herramientas más largas requieren un corte más lento y menos agresivo para limitar la deflexión, y la evacuación de virutas es aún más crucial ya que las virutas tienden a volver a caer en la cavidad.

Emuge JET-CUT Duplex es una herramienta de doble función. La geometría de la cara de corte es un diseño de alto avance, que puede realizar cortes de poca profundidad para dar forma a un núcleo o cavidad a una velocidad de avance muy alta. También puede funcionar como una fresa de ranurar tradicional, realizando fresado de ranuras y trocoidales. EMUGE-FRANKEN USA

Una herramienta que admita métodos de mecanizado de alto avance permite una profundidad de corte reducida que podría usarse para agregar las paredes perfiladas de la cavidad.

"Algo como un molino de alto alimento puede funcionar bien", dijo Doiron. “Si se trata de un bolsillo profundo, definitivamente busque algo con refrigerante pasante. Si la herramienta no tiene refrigerante pasante, busque un portaherramientas con capacidades de refrigerante pasante por el portaherramientas. El objetivo es buscar una longitud de alcance de la herramienta que sea lo más cercana a la profundidad de la cavidad. Esto aumentará la eficiencia del fresado para el desbaste y el semiacabado y acabado. Para un acabado más avanzado, y si hay disponible una máquina de 5 ejes, la introducción de herramientas de segmento circular podría reducir aún más el tiempo del ciclo”.

Habrá una combinación de superficies verticales y horizontales con un enfoque tradicional de corte de punta esférica, por lo que la combinación entre esas dos áreas es fundamental.

"Con la tecnología CAM adecuada, la programación puede extender automáticamente las superficies y superponerlas suavemente", dijo Dickieson. “Con esta extensión, hay una transición gradual en la trayectoria entre las dos áreas. Eso es muy crítico. Cuando trabaje en la esquina, debe regresar y realizar una operación secundaria para eliminar el material sobrante en la esquina donde no cabe el cortador más grande. Tener una máquina multieje, no solo de 5 ejes simultáneos, y también controles como el auto index, que mira automáticamente la esquina e indexa la herramienta de forma automatizada, marca la diferencia. Elige el ángulo correcto donde la herramienta puede encajar desde la parte superior de la esquina hasta la parte inferior, minimiza el movimiento simultáneo real y básicamente lo mantiene en una orientación fija”.

Dependiendo del software CAM, las técnicas de trayectoria pueden facilitar mucho el fresado de cavidades en ángulo. Por ejemplo, el mecanizado de restos de 5 ejes detecta automáticamente las esquinas donde no cabe una punta esférica o un molino de bolas más grande y crea una trayectoria en esa área específica. O una rutina secundaria, como el mecanizado de descansos de esquinas de 5 ejes, puede seleccionar las esquinas y, en superficies verticales o geometría simple, crear trayectorias para redondeos básicos.

"Probablemente sería más fácil simplificarlo en una situación de 3 ejes", dijo Doiron. “Puede inclinar la pieza en consecuencia si es necesario, pero la mayor parte del desbaste probablemente se realizará en los 3 ejes. Y luego, cuando se trata de terminar las paredes laterales, puedes hacer una de dos cosas. Puede usar una fresa de ranurar o una fresa insertable de alto avance y luego comenzar a incorporar esas paredes en el cono, o puede complementarla con una herramienta de segmento circular (cortador de barril cónico) para realizar el acabado de la pared lateral”.

La herramienta se introduce en forma de rampa helicoidal en el material, a medida que desciende y alcanza una cierta profundidad, forma una espiral hasta alcanzar la forma indicada en el modelo CAD. La herramienta desciende en secciones o niveles y realiza pequeños cortes en profundidad en Z para darle la forma cónica, y se puede usar a una velocidad de avance alta para crear la forma cónica final y alisar la pared.

En lugar de trabajar con una fresa tradicional, algunos talleres optan por una estrategia de corte de barril cónico, que tiene la capacidad de mecanizar paredes laterales y luego inclinar automáticamente la punta más pequeña del barril cónico hacia la esquina.

“Para esta estrategia de herramienta de corte, se utiliza el radio de cilindro más grande del cortador para mecanizar la superficie plana, y luego colocar automáticamente la punta más pequeña del cortador en la esquina ayuda a lograr ese radio de esquina más pequeño”, dijo Dickieson. “El mecanizado en plano tangente de cinco ejes es un ciclo que corta las paredes y luego inclina automáticamente la punta más pequeña del cortador de barril cónico hacia la esquina. O el acabado de filete prismático de 5 ejes ahora utiliza el cortador de cilindro cónico para mecanizar automáticamente el filete, ya sea usando la punta del cortador y acariciando el filete a lo largo hacia arriba y hacia abajo, o usando el radio del cilindro para hacerlo”.

La geometría del bolsillo dictará la estrategia necesaria. Las cortadoras de barril cónicas no siempre son la elección correcta. En cualquier situación en la que pueda conseguir una herramienta más grande para mecanizar las paredes laterales, pero el filete de esquina sea más pequeño que la herramienta, una cortadora de barril cónica puede ser la opción correcta.

“Si puede colocar una cortadora más grande para hacer las paredes laterales, pero el radio de la cortadora también cabe en la esquina, entonces no se necesita una cortadora de barril cónica”, dijo Dickieson. "Usar un enfoque tradicional de cortar virutas en las paredes laterales y luego hacer que la herramienta forme ese radio de filete es probablemente el enfoque más eficiente".

Elegir la herramienta y la estrategia adecuadas para el bolsillo en ángulo puede significar la diferencia entre el éxito y el fracaso. Sin embargo, también es importante garantizar que todos los demás factores, incluidos la sujeción de herramientas, la sujeción de piezas, el refrigerante y las velocidades y el avance, se ajusten adecuadamente.

"Con un enfoque de 5 ejes, utilice las cargas en todos los ejes, no sólo en el husillo", dijo Rudbal. “No conviene sobrecargar la máquina y tener el eje Z descalibrado. Los errores se agravan con los 5 ejes, por lo que es importante calibrar y mantener la máquina herramienta y monitorear las cargas en los ejes. Cuando fresas un bolsillo, quieres poder repetir ese proceso con los mismos resultados día tras día con precisión y exactitud”.

Puede comunicarse con la editora asociada Lindsay Luminoso en [email protected].

EMUGE-FRANKEN EE.UU., www.emuge.com

Soluciones CNC Megatel, www.megatelcnc.com

Tecnologías OPEN MIND, www.openmind-tech.com