Últimas tendencias en el mecanizado de cigüeñales HDC

En cuanto a eficiencia y seguridad del proceso, un paso atrás en el diseño puede significar un importante avance tecnológico. Los materiales de corte disponibles actualmente en el mercado para aplicación de fresado de cigüeñales a alta velocidad no son totalmente satisfactorios en este campo.

El sistema de fresado HDC (High Density Cutter, cortador de fresado con alto número de insertos efectivos de corte) de Boehlerit, retoma los conceptos básicos y produce un sistema de corte que incorpora un alto número de filos efectivos de corte. No obstante, reproduce parámetros de corte convencionales.

El cigüeñal es uno de los componentes estructurales más complicados de los motores de combustión interna y, debido a las grandes dificultades para maquinar su forma, ha dado lugar al desarrollo de diferentes operaciones y máquinas especiales. Por lo tanto, esto ha obligado al desarrollo de herramientas apropiadas.

En las primeras producciones de cigüeñales se usaron máquinas convencionales de tornear. A estas les siguieron máquinas especiales con mecanismo central para el maquinado de todos los diámetros de los asientos de bancada, máquinas para fresado externo con control de copiado para el maquinado excéntrico de los ejes de biela, máquinas de torneado/brochado y máquinas de torneado/torneado/brochado para obtener mejores superficies y tolerancias.

El último desarrollo es la máquina de fresado externo, construida esencialmente en la misma forma que las máquinas de torneado/torneado/brochado. Esto corrige los problemas asociados con la falta de flexibilidad y la generación de tensiones en el maquinado de los ejes de biela mediante la operación de torneado/brochado. La necesidad de una alta eficiencia de corte condujo a un giro en los procesos durante los años setenta. Actualmente, no ocupan el primer plano en la fabricación de cigüeñales para la industria automotriz, ya que se han presentado avances notables en los procesos de fundición y forja, y los excesos de material han sido reducidos para establecerse muy cerca de las medidas finales.

Con las nuevas máquinas de fresado externo se dio un paso en dirección al proceso HSC, donde se pueden alcanzar velocidades de corte por arriba de 300 m/min. El auténtico proceso HSC no sólo ha tenido éxito en el maquinado de aceros y fundiciones sino también en el maquinado de forja y en los procesos de fabricación de moldes y, sobre todo, en el torneado de acabado. Las herramientas para esta aplicación son, principalmente, cortadores de fresado de forma esférica con insertos redondos que hacen posible el proceso HSC. Se aplican, por ejemplo, en longitudes cortas de trabajo del filo de corte, pequeños radios de corte, entrada suave del cortador y reducidas profundidades de corte. Con estas condiciones se aplica el reafilado para mantener la fuerza de corte al mínimo y controlar la temperatura del cortador.

El maquinado de cigüeñales usa cortadores de fresado con un diámetro de 700 mm. El proceso de maquinado de los ejes de biela consiste en la pieza de trabajo fija y el fresado circular, combinado con penetración radial del cortador contra el cigüeñal. El fresado circular es producido por la sincronización con una máxima profundidad de corte en el punto de entrada del cortador dentro de la pieza de trabajo.

Característica adicional de esta aplicación es la longitud del filo de corte, por lo general relativamente grande, igual a la longitud del eje de biela, y equivalente a la máxima dimensión del cuadro formado por el cuerpo del cortador. Por lo tanto, las condiciones para la alta velocidad de corte no son las mejores con los materiales de corte actualmente disponibles.

Por esta razón, Boehlerit ha desarrollado herramientas para las máquinas de última generación, las cuales usan una geometría de corte tradicional que, gracias al alto número de insertos efectivos y a una distribución especial de los cortes, continúa alcanzando el mismo corto tiempo de transformación como en el proceso HSC.

Los cortadores de fresado HDC, de Boehlerit, están dotados de una geometría negativa de corte. El filo de corte, más estable, es capaz de soportar el impacto de entrada del corte por la distribución de fuerzas. El precio del inserto es bajo gracias a su geometría negativa, comparada con una geometría positiva (frecuentemente, ofrece un número mayor de filos de corte en el cortador).

La presión específica de corte más alta, generada por la geometría, se compensa mediante las cortas longitudes de corte de los filos individuales. Otra ventaja es la corta distancia del traslape resultante entre los filos individuales del cortador. El alojamiento para la transmisión de impulsión es permanente bajo una carga y, además, el perfil del diente no sufre cambio alguno. Por consecuencia, tiene ventajas como la marcha silenciosa, el reducido desgaste en la máquina y las bajas tensiones de trabajo en la pieza gracias a la distribución de las fuerzas de corte. Por lo tanto, la producción y la vida de la herramienta son más altos que en los procesos HSC. Este factor se debe a su geometría de corte y a sus velocidades de 200 m/min (también es posible trabajar con velocidades menores).

La aplicación del sistema de fresado Boehlerit HDC permite la reducción de costos y el incremento en la seguridad de producción. Los cortadores de fresado HDC son, generalmente, construidos con cartuchos intercambiables, que dan seguridad en el proceso y reducidos costos de mantenimiento.

El período de desarrollo de los nuevos materiales de corte o la mejora de los materiales existentes para las aplicaciones de desbaste y de maquinado a alta velocidad, demostrarán si la estrategia de desarrollo es un período de transición o confirmarán las tendencias futuras.