Para empezar, fresado duro podría ser más rentable. Michael Minton, aplicación nacional, Gerente de ingeniería de métodos de máquina herramienta Inc., Sudbury, Massachusetts, explicó que duro fresado no sólo elimina las costosas operaciones de acabado, sino que produce una mayor parte de la calidad que los métodos tradicionales de mecanizado.
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"Por mecanizado después del tratamiento térmico, no sólo evitar las operaciones secundarias, pero también eliminar problemas con piezas está torcido, doblado o de otro tipo de forma debido al tratamiento de calor," dijo Minton. "Esto le permite hacer una parte con una mayor precisión y mejores dimensionales características en comparación con tratamiento térmico después de mecanizado de partes."
En general, fresado en duro implica cortar principalmente acero de herramienta o precipitación Temple de acero inoxidable, como 15-5, 17-4, que ha sido endurecida a por lo menos 50 HRC. Después de una pieza trabajada es predisposición en el estado blando, se envía al horno para endurecer y luego terminar mecanizada con recubrimiento de carburo, cerámica o herramientas PCBN. Es mínima la cantidad de extracción de metal en el Estado consolidado — quizá sólo 0,010 "a 0,020" por superficie, haciendo este proceso factible para las piezas más endurecidos.
Sin embargo, dependiendo de la configuración de la pieza trabajada, el volumen de producción y cantidad de eliminación de material, puede ser factible para mecanizar la pieza trabajada enteramente a partir de un Estado endurecido. Herramientas modernas de la máquina, avanzados materiales de herramienta de corte y sofisticados hacen programas de CAM lo que fue una operación de mecanizado altamente improbable en uno al alcance de muchas tiendas. Segun Minton, la ventaja de mecanizado desde un Estado endurecido es tener que cortar sólo una vez.
Buenas máquinas
Sin embargo, no vas a lograr esto en un antiguo molino de rodilla. "Como siempre, construcción de máquina herramienta desempeña una gran parte del nivel de éxito que logrará con fresado duro," dijo Minton. "Usted puede tener éxito con las máquinas de manera lineal, siempre se hacen bien."
Otra clave es eje de diseño y construcción. "Que es lo único que mantiene la herramienta y mantenerlo estables, por lo tanto muy sólidos, capaz de HSK ejes normalmente se requieren", agregó.
Minton señaló que también es importante la precisión volumétrica. ¿Qué tiene que ver con la vida de la herramienta de corte exactitud de la máquina herramienta? "Debido a la necesidad de cargas de chip consistente y predecible eliminación de existencias, más cuadrados el huso es la pieza trabajada, mejor tu vida herramienta."
Danny Haight, Gerente de producto de fresado nacional de proveedores de máquina Mitsubishi MC maquinaria Systems Inc., Woodale, Ill., aceptó. "Necesita una máquina herramienta sólida, uno con la construcción de puentes y un eje rígido. También necesita superficies máquina raspada de mano porque son más precisos y mejor amortiguando vibraciones que convencionalmente superficies de terreno."
Por supuesto, el grado de rigidez de la máquina depende de qué tipo de fresado duro que estás haciendo. "Hay una gran diferencia entre las fuerzas de corte generadas al finalizar un molde para un audífono vs desbaste una cavidad de molde para un teléfono o un automóvil de mecanizado gire señal objetivo", dijo Haight. "DOCs mayores significan mayor fuerzas de corte, que a su vez requieren una máquina herramienta más rígida".
Haight explicó que debido a las trayectorias de herramienta exigentes requeridos para trabajos de fresado duro típico: 3-D de contorneado que consta de muchos movimientos cortos y de alta velocidad diseñados para ofrecer la contratación de herramienta de corte consistente, el controlador de la máquina también es muy importante.
Dijo: "el control debería tener buenas capacidades delante de la mirada y los tiempos de cálculo rápido. La máquina debe ser muy sensible al cambio de direcciones o entran y salen de esquinas. Necesita mantener una carga constante de chip si quieres tus cortadores para durar."
Herramientas duras
Cuando materiales de 50 a 60 HRC de fresado, hará no cualquier herramienta de corte. No sólo es la pieza de trabajo muy duro, pero para reducir las fluctuaciones térmicas en la herramienta de corte, mecanizado se hace habitualmente seco. Para ello, necesita herramientas duras.
Una empresa que ofrece este tipo de herramientas es SGS Tool Co., Munroe Falls, Ohio. Product Manager Jason Wells dijo endmills de carburo sólido de SGS Z-Carb MD están diseñados para el fresado de disco duro, incluyendo un rastrillo negativo para fortalecer y apoyar la vanguardia, un recubrimiento AlTiN de resistencia al calor y un excéntrico socorro con una rutina radial también fortalecer la vanguardia.
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"Debido al alto nivel de energía que se necesita para crear un chip en aceros endurecidos y la acción abrasiva de la pieza trabajada, necesitas una herramienta con un menor volumen de cobalto y sustrato de grano fino para soportar las cargas altas y temperaturas en mecanizado seco," agregó.
Carburos revestidos ofrecen un buen equilibrio entre el calor y resistencia al desgaste y dureza y resistencia, según Wells. "Se trata de todo compromiso. Cerámica y PCBN definitivamente tienen buen calor y desgaste propiedades, pero son más frágiles a la hora de golpes y condiciones de corte imperfecto".
Aplicaciones ingeniero Dale Hill de Greenleaf Corp., Saegertown, PA., estuvo de acuerdo. "Cerámica no bien en situaciones donde tiene vibración, voladizo de la herramienta excesiva y menos rígido ejes o accesorios. Fallas en cerámica son generalmente mecánicos en la naturaleza". Incluso en condiciones normales de fresado, la herramienta de cerámica flexiona como entra y sale de la cut. "Es inevitable", dijo. "Este flex provoca astillado de la vanguardia a nivel microscópico. Lo que aparece como desgaste del flanco es realmente microchips causada por la deformación y las fuerzas de la herramienta; como propagan los microchips, la herramienta eventualmente falla."
Sin embargo, a pesar de ello, cerámica ampliamente se aplica para el fresado de superaleaciones, hierros y aceros endurecidos. Eso es porque el cuaderno de carburo cobalto comienza a suavizar en alrededor de 1, 600º F, mientras que la cerámica puede funcionar eficazmente a temperaturas hasta unos 4, 000º f el." Cerámica llega en donde carburo deja,"dijo Hill, explicando que cuanto mayor sea la dureza, el mayor calor generado durante el mecanizado.
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Debido a esto, cerámica con éxito puede mecanizar en HRCs a mediados de la década de los sesenta. "Incluso nos hemos empujado a los 60 alto", dijo Hill. "Porque cerámica es indiferente para calentar, cortar velocidades pueden ser mucho mayores. En muchos casos, dureza del carburo permite una mayor carga de chip por diente, pero el aumento significativo de velocidad ofrecida por desvíos de cerámicas mayor velocidad de avance. En la mayoría de los casos, las herramientas de cerámicas producirá mucho mayores tasas de remoción de metal."
Se trata a la economía porque una inserción de carburo de alta calidad puede costar $7 a $8 en comparación con los $20 por una cerámica. Y cuando la pieza cuesta casi tres veces más, tienes que preguntar si puede quitar por lo menos tres veces más metal. Cerro "la respuesta es sí, pero tienes que sopesar todos los factores de mecanizado," dijo. Estos incluyen insertar la vida, el costo de las inserciones, tiempo de cambiar un conjunto desgastadas de inserciones, precisión de la pieza necesaria y capacidades de la máquina. "Es todo acerca de la eliminación total de metal".
Geometrías en el trabajo
Como con carburo, obreros cambian la geometría de una herramienta para cortar materiales endurecidos de cerámica. Hill está firmemente en las herramientas de geometría positiva para materiales más blandos, donde urbanizada borde puede ser un problema. "Flujo de chip es fundamental cuando estás bajo 45 HRC. Pero como sube la dureza, vamos a herramientas negativos. No tenemos problemas BUE con mecanizado duro."
Cuando duro de fresado, es importante evitar impactante la herramienta, especialmente una cerámica. Esto puede lograrse reduciendo la velocidad de avance a la entrada y salida, teniendo una trayectoria circular en la pieza trabajada y rampa en bolsillos y cavidades. Sistemas CAM hacen esto automáticamente, según Hill.
Como prueba, relató una historia acerca de un espectáculo WESTEC donde había estado luchando con la vida de la herramienta durante una demostración de fresado duro. "Uno de los chicos de CAM llegaron desde una cabina vecina y ofreció reprogramar nuestras trayectorias", dijo Hill. "Cuando él había terminado, la vida de la herramienta pasó de 15 a 20 minutos hasta una hora."
Hill atribuye este éxito al mejor control de la contratación de herramienta y ajuste para adelgazamiento de chip. "Necesita mantener que un espesor constante promedio chip y chip adelgazamiento pueden ocurrir si se reduce la participación de corte axial y radial de la herramienta de corte", dijo. "Como los chips más delgados, es necesario aumentar la velocidad de avance para compensar. De lo contrario, usted acabará frotando la herramienta de corte hasta la muerte."
Cuando corte aceros recubiertos más duro que 65 HRC, carburos se utilizan con éxito limitado. Cerámica hacer un trabajo decente si los documentos son disminuyeron adecuadamente. Pero, según Gabriel Dontu, líder mundial de técnica superduro Kennametal Inc., Latrobe, PA., PCBN fácilmente corta aceros endurecidos hasta 68 HRC y puede cortar materiales tan duro como HRB 78. PCBN dos veces es tan duro como cualquier material cerámica o carburo. El equilibrio es tenacidad, más difícil el corte, el menos duro es. Esto limita la aplicación de PCBN, especialmente en cortes interrumpidos.
"PCBN es un material compuesto, de partículas de nitruro de boro cúbico mezcladas con un cuaderno," dijo Dontu. "Se crea en virtud de las presiones y temperaturas de tipo volcánico, imaginar una prensa de altura de tres pisos empujando en un tubo del tamaño de una pelota de tenis." Alrededor del 90 por ciento de PCBN comercial se convierte en obleas en forma de disco, hasta 100 mm de diámetro y 3,2 mm de espesor, que luego son cortadas en segmentos y brazed sobre un sustrato de carburo.
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Este complejo proceso limita las geometrías de herramientas PCBN a formas relativamente simples mientras también hacerlas costosas. PCBN puede costar 10 veces más que los carburos y cerámica comparable. Sin embargo, la vida de herramienta PCBN es hasta cinco veces mayor, según Dontu.
¿Cómo es justificable 10 veces el costo pero sólo cinco veces en la vida? "PCBN permite mantener tolerancias muy apretadas con mínimo desgaste," dijo Dontu. "Esto significa que, por ejemplo, en moldes grandes puede mecanizar la cavidad entera con una sola herramienta PCBN y evitar tener que fusionar en medio de un corte después de un cambio de herramienta".
Como cerámica, herramientas PCBN se presentan en un ángulo negativo a la pieza trabajada. Preparación de borde es primordial con PCBN y K-tierra o T-tierra es terreno de la herramienta, dependiendo de la operación. Por desgracia, herramientas PCBN también sufren algunos de los modos de falla misma como cerámica. Funciona mejor en condiciones de corte rígido y predecible y falta dureza en comparación con carburo. Por esta razón, suelen utilizarse sólo para el acabado y están reservados para las aplicaciones más exigentes, tales como largas series de producción, requerimientos de tolerancia estrecha y mecanizado extremadamente duro.
Tomando el camino correcto
Al igual que con otras operaciones de mecanizado, incluso la mejor herramienta de Corte fallará cuando fresado duro si no está programado correctamente. A diferencia de la programación de CAM para materiales más blandos, donde son normalmente amplios parámetros de corte y perdonar más, mecanizado piezas endurecidas requiere trayectorias predecibles y consistentes. Una empresa especializada en la generación de trayectoria de herramienta de fresado duro es Surfware Inc, Camarillo, Calif.
"Precisamente controlar el ángulo de contratación de la herramienta de corte a lo largo de la trayectoria es la clave para la vida de herramienta cada vez más, porque el ángulo de participación determina cuánto la punta de la herramienta está en contacto con el material," dijo Alan Diehl, CEO de Surfware. "Cuanto mayor sea el ángulo, se dedica más tiempo la herramienta y mayor la cantidad de calor a la herramienta.
Segun Diehl, Surfcam de Surfware controla el ángulo de contratación automáticamente, reduciendo así la temperatura de la herramienta mientras aumenta la vida de la herramienta y el mrr. Esto es aún más importante durante el mecanizado de materiales endurecidos, que aumenta la participación, vanguardistas temperaturas aumentan exponencialmente.
Delcam Inc., Salt Lake City, es otro desarrollador de software prometiendo mejores trayectorias para el fresado de disco duro. Mark Cadogan, Vicepresidente de ventas para Delcam, dijo, "Utilizamos una tecnología patentada de distribución de punto que reduce los cambios de ángulo agudo mientras ofrece cargas de corte constante". La tecnología permite al programador introducir y distribuir automáticamente como muchos puntos como desee y el software, a continuación, impulsará la herramienta de corte a través de los puntos de la manera más precisa posible, segun Cadogan. "Esto es genial para las máquinas que pueden manejar grandes cantidades de datos y funciona especialmente bien para superficies 3D detalladas en aceros endurecidos".