Cómo eliminar el desprendimiento de la herramienta en el fresado de titanio

Por lo general, los portaherramientas para centros de mecanizado trabajan por compresión de un cilindro alrededor del vástago de la herramienta. Este es el caso de las pinzas de sujeción o de los sistemas de apriete por encogimiento. En ambos casos, la debilidad de estos mecanismos para sujetar la herramienta está en su dirección axial.

En esta dirección, lo cual es en el eje Z para una máquina de tres ejes, lo único que restringe a la herramienta es la fricción con la pinza de sujeción o con la perforación del sujetador. Si la fuerza de corte en la dirección Z alcanza un valor suficientemente alto, la herramienta puede deslizarse dentro del sujetador.

Technicut, proveedor de herramientas de corte ubicado en Reino Unido, ha obtenido una alta fuerza de corte en su desarrollo de una fresa escariadora diseñada para corte agresivo sobre titanio. Las fuerzas de corte de tracción en el eje Z podrían causar que su nueva herramienta se deslice paulatinamente dentro del sujetador, cambiando la longitud del corte medio de la herramienta.

El proveedor de portaherramientas Nikken fue involucrado para ayudar a resolver el problema y las dos compañías trabajaron juntas en el Centro de Investigación de Manufactura Avanzada de Sheffield, Inglaterra. Stephen Eckersall, responsable del grupo de ingeniería en Nikken, indica que el resultado de este trabajo, el mandril para fresado de bloqueo múltiple X-Treme, es el primer producto de la compañía que ha sido investigado, desarrollado y probado en Europa antes de su diseño final y producción en Japón.

Un sujetador existente fue el punto de inicio del trabajo de desarrollo. El Multi-Lock de Nikken emplea un anillo de apriete con rodillos de precisión para comprimir la perforación del portaherramientas. El resultado es un apriete concéntrico y fuerte con características favorables de amortiguamiento, que se mantiene sujeto a la misma limitación de deslizamiento de la herramienta, como otros portaherramientas cuando la fuerza de corte es extrema.

Para dichos cortes extremos, el grupo del Reino Unido agregó un sistema secundario de bloqueo complementario que se basa en modificaciones al vástago de la fresa escariadora. Dos tornillos prisioneros aprietan las caras anguladas sobre el vástago de la herramienta para acuñar la herramienta contra un tope.

La palanca mecánica de este sistema, el apriete “X-Treme”, ahora patentado, ha comprobado prevenir de forma adecuada el cambio de posición en el portaherramientas, incluso bajo las condiciones más agresivas de corte que Technicut ha implementado con su nueva herramienta “TiTan Rippa”.

Cuando la nueva herramienta y el nuevo portaherramientas se usan juntos, según indica Eckersall, la diferencia en el desempeño es audible. La estabilidad del apriete del portaherramientas en fresas escariadoras para corte sobre titanio es tal que los cortes sobre titanio son silenciosos, incluso ante altas tasas de remoción de metal.

La diferencia es también medible, indica. Un fabricante de la industria de aeronaves ha adoptado la nueva combinación de herramental para fresado de ranuras en diferentes tamaños de discos de ventilación de motores en titanio. La mejora en la tasa de remoción de metal de esta herramienta ha reducido el tiempo de ciclo para una de estas piezas de 36 a 11 horas.

Entre tanto, la estabilidad del sistema contribuye a generar ahorros al mejorar la vida útil de la herramienta, con lo cual se ha reducido el número de recambios, de manera que ahora sólo seis fresas realizan la cantidad de mecanizado para esta pieza que anteriormente necesitaba 30 herramientas.

Hasta ahora, el nuevo portaherramientas X-Treme de Nikken está disponible solo para titanio. Está siendo vendido con la fresa escariadora de Technicut como un sistema para fresado de titanio. Eckersall indica que el siguiente paso es hacerlo de forma similar para Inconel. Actualmente, el portaherramientas está siendo usado como corte de prueba para evaluar una nueva herramienta de alta tasa de remoción de material para la aleación a base de níquel.