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Abril de 2005 Página 1 de 3

Mecanizado ultrasónico para materiales difíciles

Peter Zelinski

Un pionero en el uso de mecanizado ultrasónico busca piezas difíciles de mecanizar en otras máquinas-herramienta, como zirconio y otros de alta dureza.

BC Instruments es un taller de servicios suficientemente grande para ocupar tres edificios con un área de casi 14.000 metros cuadrados. Esta empresa recibe una gran variedad de trabajo de mecanizado de alto valor, gracias a la capacidad de uno de sus procesos que la convierte en un taller especial en toda Norteamérica.

Un paseo por la planta no necesariamente revela esta capacidad. Las unidades de negocio de BCI incluyen el torneado de grandes piezas, de piezas pequeñas, fresado y también unidades de proyectos especiales. Mientras la compañía se ha enfocado siempre en trabajos especializados (su nombre tiene que ver con esto), todas esas unidades de negocio utilizan equipo que podría ser familiar para muchos talleres. La única máquina-herramienta diferente está aislada en un pequeño y tranquilo cuarto que aloja otras unidades de negocio. BCI fue el primer fabricante en Norteamérica que investigó el mecanizado ultrasónico, tecnología desarrollada por Sauer (en Alemania), que ahora es mercadeada por DMG America.

El por qué BCI compró esta máquina-herramienta no está enteramente claro. Pero el mercado ya se ha revelado por sí mismo -y BCI sabía que esto ocurriría-. Anthony Pinder, el administrador de la nueva unidad de negocios para mecanizar materiales de ingeniería, tiene trabajo de sobra. Luego de un período de ensayo y error en el cual BCI desarrolló su habilidad con la nueva tecnología, Pinder dirigió su atención hacia mercados que pudieran pagar por esta experiencia.

Tradicionalmente, el mecanizado ultrasónico había sido muy utilizado en piezas duras de cerámica, muchas de las cuales se usan en aplicaciones de plantas nucleares. Uno de esos componentes era una pieza fabricada en un cerámico particularmente difícil, zirconio parcialmente estabilizado con magnesio. Mientras el mecanizado con métodos tradicionales de este material en su estado duro es prohibitivamente difícil, la alternativa de mecanizar el material en su estado más blando, en 'verde', no es mejor porque la alta tasa de contracción del material hace imposible mantener las tolerancias. El cliente tenía el material en mente desde hacía 10 años, pero no había podido encontrar la manera de fabricar con él una pieza de precisión. Mediante el mecanizado ultrasónico, BCI tuvo éxito en la fabricación de una pieza de este material, manteniendo tolerancias de 0,0005" sin mucha dificultad.

Encontrar mercados puede tomar algún tiempo. Para muchos de los mecanizados que pueden hacerse con esta tecnología, hay muy pocos precedentes. "Yo les pregunto a los clientes y a posibles compradores, qué piezas abandonaron porque pensaban que no podían ser fabricadas", comenta Pinder. Las respuestas a preguntas como esta muchas veces se convierten en prospectos de nuevos trabajos.

20.000 hercios
En el mecanizado ultrasónico el diamante efectúa el corte. La vibración ultrasónica hace que una herramienta recubierta de diamante pulse a una frecuencia de aproximadamente 20.000 ciclos por segundo. La expansión y contracción rápida de la herramienta produce impactos igualmente rápidos de las partículas de diamante sobre la pieza de trabajo. El resultado es un proceso de mecanizado para materiales duros que involucra muy poca fricción o calor. No sólo la máquina-herramienta es diseñada específicamente para este proceso, también lo son el portaherramientas y la herramienta, y todos ellos son suministrados por DMG. Pinder dice que el sistema combinado puede mecanizar materiales de cualquier dureza, hasta la del diamante de la herramienta.

La máquina ultrasónica se parece mucho a un centro de mecanizado. La máquina también puede ser programada como un centro de mecanizado y, en algunos casos, ofrece algunas opciones de centro de mecanizado. Entre estas se incluyen un cuarto y quinto eje en la mesa. Los ejes son programables en la máquina de BCI, y tienen las capacidades de contorneado de cuatro y cinco ejes de otros modelos.

El trabajo siempre viene de los centros de mecanizado verticales. Por ejemplo, BCI antes utilizaba el fresado CNC para producir una compleja placa de herramientas para un cliente de energía nuclear, cuando la pieza era fabricada de aluminio. Pero ahora la pieza es de cerámica y mecanizada por ultrasonido. Con el suministro de esta pieza, BCI perdió una fuente de recursos. La pieza cerámica no se desgasta rutinariamente como lo hacía la pieza de aluminio.

Mecanizado de cerámicos
En cerámicos, BCI ve el mecanizado ultrasónico como un complemento a opciones más tradicionales de mecanizado que muchos proveedores de cerámicos ofrecen en la actualidad. BCI aún trabaja con estas compañías para definir exactamente las aplicaciones a las que esta tecnología se ajusta logística y económicamente, junto con las opciones tradicionales.

Acerca del autor

Peter Zelinski

Desde hace ocho años, Peter Zelinski colabora con la casa editorial de Gardner Publications. En la actualidad es el editor ejecutivo de la Revista Modern Machine Shop.
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