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Agosto de 2017 Página 1 de 2

HSC: rápido, preciso y confiable

Dr. -Ing. Miguel Garzón

El mecanizado de alta velocidad mejora la confiabilidad de los resultados y permite que los operarios dediquen más tiempo a trabajos de optimización del desempeño.

Los nuevos diseños de equipos de maquinado y de herramientas están enfocados en permitir que los pisos de producción sean más eficientes, con mayores índices de productividad y rentabilidad. Variables tales como la reducción del desgaste en las herramientas y el combate a las altas temperaturas, a partir de la disminución de las fuerzas de fricción, son tomadas en cuenta en las tecnologías nacientes. En este texto, el autor nos invita a reflexionar sobre los beneficios ofrecidos por el mecanizado de alta velocidad: la precisión, la velocidad y la confiabilidad del proceso.

La historia se remonta a la década de los 30 del siglo pasado, cuando el investigador alemán Carl Salomon predijo que para bajas profundidades de corte existiría un valor de velocidad de avance a partir del cual la temperatura generada en los filos de las herramientas disminuiría entre más rápido sucediera el corte. Todo esto permitiría tener una mayor vida útil de las herramientas, al igual que un menor efecto negativo del calor sobre las piezas mecanizadas; sin embargo, esto solo pudo comprobarse varias décadas después, cuando los avances en los sistemas mecánicos de las máquinas herramienta permitieron alcanzar valores de corte en el orden de varios centenares (e incluso miles) de m/min.

A partir de allí, se ha generado todo un movimiento especializado en el aprovechamiento de esta interesante propiedad de reducción de temperatura (y fuerzas de corte) a mayores velocidades, el cual se ha denominado comúnmente como HSC (High Speed Cutting, por su abreviatura en inglés).

Aun cuando se intenta relacionar el HSC con husillos que superan cierto rango de velocidades de rotación (más de 18.000 o 20.000 rpm, popularmente) es importante entender que los beneficios de cortar a bajas profundidades pero con muy altos avances, dependen de muchas más variables, que incluyen la combinación de material de corte y del inserto, el diámetro de la herramienta, el aprovechamiento de la geometría del filo de corte a lo largo de la trayectoria determinada por el CAM, entre muchas otras.

Más rápido

Los beneficios del HSC, inicialmente aprovechados por la industria aeronáutica para la remoción de grandes volúmenes de aluminio en la fabricación de partes estructurales a tasas de hasta 12,800 mm3/min (equivalente a 35 kg de aluminio por minuto), se han expandido cada vez más hacia el mecanizado de partes para la industria en general, en materiales de mucha mayor dureza, como los aceros aleados.

De manera interesante, la disminución de desgaste en las herramientas, gracias a la reducción de temperaturas y fuerzas de corte, se logra disminuyendo el espesor de la viruta removida. Esto se puede alcanzar dando pasadas de la fresadora que solo utilizan de 5 a 20% del diámetro de la herramienta, compensándolo con pasadas mucho más rápidas de los ejes. De igual forma, entre más insertos de corte tenga la cabeza de la fresa, menor avance por diente se tiene y más tiempo de enfriamiento en el aire se logra hasta el punto en que el mismo filo vuelve a entrar en el material.

Todo esto unido al hecho que los materiales de los insertos y sus recubrimientos son cada vez más resistentes al impacto, a los choques térmicos, entre otros, y se pueden trabajar materiales de mucha mayor dureza a velocidades más altas.

Con respecto al tema de los recubrimientos, es importante asesorarse de la mejor manera posible sobre el tipo exacto que tienen los insertos adquiridos para cada aplicación específica. Esto debido a que algunos requieren altas temperaturas para activar sus mejores propiedades de protección contra el desgaste.

Debido a esto, la necesidad de usar refrigerantes durante el mecanizado puede ser altamente reducida, o incluso no ser recomendable al causar grandes choques térmicos en la herramienta, generando así micro-fracturas en el recubrimiento y reduciendo la vida útil del inserto exponencialmente. No siempre, usar más refrigerante es mejor para el mecanizado.

Un punto crucial con respecto al tema de aumentar la productividad es el del software CAM que se utiliza para calcular la cantidad de material que está cortando la herramienta en cada momento. Este es un tema que se vuelve aún más crítico en geometrías donde el trabajo con 4 o 5 ejes es necesario.

En términos generales, el software debe calcular en todo momento el ángulo de inclinación de la herramienta con respecto a la pieza con el fin de mantener un

tamaño de viruta constante durante el tiempo de mecanizado, e incluso durante las aproximaciones y salidas. Esto depende por supuesto de la forma de los insertos, pero sobre todo del tipo de trayectorias que se calculen para recorrer una cavidad.

Aquí entran en juego las trayectorias trocoidales, ofrecidas por la mayoría de programas CAM hoy en día. Estas aseguran que en ningún punto de la geometría se recorren esquinas de manera continua, en las que se obligue a la herramienta a aumentar su avance de corte de manera drástica y gracias a las cuales se obliga a frenar la velocidad de los ejes.

Lo que se hace en cambio, es que se recorren trayectorias que simulan helicoides (o trocoides), en los que siempre se mantiene el mismo avance por diente y se garantiza un espesor de viruta constante manteniendo la velocidad de movimiento de los ejes en el máximo posible, aumentando así los valores de remoción de volumen de material notablemente con respecto a estrategias convencionales.


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Centros de precisión, mecanizado HSC, aplicaciones de corte de alta velocidad, mecanizado para la industria aeronáutica, mecanizado de alta velocidad, sistemas de fresado, herramientas y portaherramientas, HSC con husillos, máquinas herramientas, sistemas de mecanizado rápido.
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