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Jun 04, 2023

El portaherramientas adecuado para el trabajo

Los portaherramientas desempeñan un papel fundamental en la conexión de elementos que maximizan el mecanizado

Los portaherramientas juegan un papel fundamental en la conexión de elementos que maximizan el rendimiento del mecanizado; sin embargo, hay varios estilos diferentes disponibles y el más adecuado dependerá de la operación. Tenga en cuenta las características clave, ya que diferenciarán un portaherramientas estándar de uno que sea la elección correcta para un mecanizado preciso a alta velocidad. Al seleccionar un portaherramientas de alta velocidad que producirá una operación segura y de alta calidad de manera constante, los talleres mecánicos deben centrarse en el equilibrio, el contacto cónico y la precisión. Alan Miller, gerente de ingeniería deHerramientas de precisión BIG Kaiser, analiza por qué estos tres aspectos son las principales prioridades para los fabricantes médicos y revela los resultados alcanzables de cada uno.

Para una alta precisión de mecanizado, el cono debe fabricarse con tolerancias extremadamente estrictas para que el portaherramientas se posicione con precisión dentro del husillo para proporcionar una conexión rígida para las cargas axiales y radiales. La buena repetibilidad dentro y fuera de la máquina mantiene la consistencia. Los requisitos necesarios dependerán del tipo de portaherramientas utilizado: estilos HSK, CAT/BT y Polygon.

Los HSK son conos de vástago hueco (los tipos disponibles incluyen A, E y F) y ofrecen rigidez radial y precisión a alta velocidad. Este tipo de conicidad es mucho más corto (25 mm, 32 mm, 40 mm, 50 mm, 63 mm, 80 mm, 100 mm y 125 mm) e incluye un mecanismo interno para conexión radial y axial.

"Dado que se trata de un cono hueco y es pequeño, la selección del material es extremadamente importante", dice Miller. "HSK se sujeta con los dedos que llegan al interior de ese núcleo hueco y tiran y estiran el cono de vuelta al husillo. El grosor de la pared es muy pequeño y es realmente crítico tener un grado de acero de muy alta calidad, por eso usamos troquel acero para los conos muy pequeños".

Otra consideración importante para los tipos HSK es el acabado de las características de sujeción después del tratamiento térmico. Debido a que los dedos alcanzan el interior y agarran una característica dentro de ese cono hueco, asegurarse de que esté terminado después del tratamiento térmico asegura que esté en la ubicación correcta para obtener una repetibilidad más precisa en el husillo.

Estilo CAT y BT Los portaherramientas cónicos empinados comunes tienen un cono de estilo más tradicional. Ambos tienen una relación de conicidad de 7:24 y requieren una perilla de retención o un tirador para asegurar el soporte dentro del eje de la máquina. A medida que la máquina agarra y tira, el husillo se expande para asegurar el contacto cónico. Con el tamaño más grande y la forma de cono del husillo, el cono se abrirá a medida que las velocidades aumenten significativamente. A medida que se abre el husillo, la fuerza de la unidad de sujeción empuja el portaherramientas hacia el interior del husillo, lo que hace que el portaherramientas pierda algo de precisión.

Para abordar este problema, el sistema de husillo BIG-Plus de BIG Kaiser permite que el vástago entre en contacto con el cono del husillo y la cara del husillo simultáneamente, lo que permite una mayor rigidez de la herramienta debido al mayor diámetro de contacto de la cara de la brida del portaherramientas. El contacto de cara más grande, combinado con el contacto cónico, trabaja en conjunto para resistir la deflexión.

Tipos de conicidad poligonal poner en contacto la cara y el cono del husillo de una máquina y el portaherramientas, lo que garantiza una alta repetibilidad. El diseño de polígono también permite el autocentrado para mejorar la precisión. Sin embargo, estos tipos son más difíciles de rectificar debido a la pendiente, por lo que se necesita una máquina de alta gama para lograr la precisión.

A medida que aumentan las velocidades del husillo, se vuelve más importante obtener el equilibrio necesario del portaherramientas. Los portaherramientas equilibrados permiten a los usuarios trabajar a las velocidades de husillo y velocidades de avance más altas, al mismo tiempo que maximizan la vida útil de la herramienta, el acabado superficial y la vida útil del husillo. El balanceo asegura que el borde de corte de la fresa frontal se enganche consistentemente con el material para evitar la vibración y la mala calidad del acabado de la superficie.

"Para el equilibrio, estamos hablando de cargas laterales generadas por esa masa desequilibrada que corre a altas velocidades", explica Miller. "Entonces, eso puede influir en los cojinetes del husillo de la máquina herramienta para el rendimiento de corte real en el extremo comercial de la herramienta de corte. Es muy importante tenerlo en cuenta, y hay un nuevo estándar ISO de balance de portaherramientas que se lanzó en 2017 para seguir ayudar a los usuarios a cumplir con los requisitos".

La norma ISO 16084 actualizada tiene en cuenta todas las variables para un mecanizado seguro y productivo. Y Miller dice que también tiene en cuenta factores adicionales y más complejos que pueden provocar un desequilibrio. Se enfoca en la interacción entre el husillo y la herramienta teniendo en cuenta la carga permitida en los cojinetes del husillo generada por el desequilibrio de la herramienta.

La mejor manera de garantizar el equilibrio es medir el portaherramientas como un conjunto completo. En última instancia, esto dará como resultado una herramienta de mejor rendimiento. Y aunque cada parte se puede equilibrar individualmente, esto no garantizará el nivel más alto de equilibrio general.

Los beneficios del equilibrio incluyen:

• Acabado superficial óptimo

• Sostenibilidad de la máquina, mejor geometría de la pieza

• Vida extendida del husillo

Miller también advierte que "cuando se trata del equilibrio, también hay un punto en el que podemos llegar a una meseta, donde el equilibrio adicional ya no ayudará. El objetivo podría ser el equilibrio exacto, pero vamos a dedicar mucho tiempo a cada herramienta que están tratando de lograr la misma cantidad de equilibrio, y se vuelve más o menos estable. No importa cuánto más equilibrio hagas, no cambiará la forma en que funciona la herramienta".

La calidad mejorada dependerá de la precisión de la herramienta, que se ve afectada en gran medida por el agotamiento de la herramienta. El descentramiento muy bajo del portaherramientas brindará a los usuarios una mejor calidad y un corte mejorado para obtener más consistencia y costos más bajos.

"La precisión del descentramiento es una consideración muy importante", agrega Miller. "Un descentramiento bajo le brindará una mejor calidad de la pieza y mejorará la vida útil de la herramienta de corte y le permitirá obtener más consistencia, tiempos de ejecución más prolongados y menos roturas de la herramienta".

BIG Kaiser diseña y mecaniza portaherramientas para reducir el descentramiento mediante el uso de:

Materiales de precisión– Material, producción, tratamiento térmico seleccionado para precisión, incluidos los pernos de tracción construidos con acero para herramientas premium H13 endurecido, todas las características están rectificadas con precisión

Alta concentricidad– Cada pinza se inspecciona para determinar si tiene una concentricidad del 100 %, lo que garantiza un descentramiento de 0,00004" en la punta

Opciones de diseño delgado– Varias interfaces reducen la necesidad de extensiones para ayudar a evitar interferencias

Nueces especializadas– Disponible para un suministro de refrigerante más eficiente, protege los componentes de soporte pequeño que pueden causar descentramiento y otros problemas

Mayor longitud de contacto del cono interno del cuerpo del mandril– Se reduce el voladizo de la boquilla, lo que mejora la rigidez, la sujeción y la precisión de desviación

Cono de boquilla menos profundo, diseño de cuerpo grueso– Mejora la concentricidad, reduce la vibración, la deflexión para mejores acabados superficiales, mayor vida útil de la herramienta de corte

La mayoría de la base general de clientes, como descubrió Miller, sigue las pautas de 0,0003" a 0,0005" para tener un buen descentramiento. Sin embargo, esto solo puede proporcionar entre un 50 % y un 60 % de la vida útil potencial de la herramienta de corte.

"Nuestros programas se reducen a 0,0001" y 4x de diámetro para garantizar que tenga conjuntos de herramientas precisos", dice Miller. "Todos nuestros mandriles de boquilla y portaherramientas de acabado garantizan que la precisión de desviación es de 3x a 5x mejor de lo que se considera bueno. "

El descentramiento también puede afectar la fuerza de corte, lo que puede provocar vibraciones y, en última instancia, inhibir la precisión del mecanizado.

"La vibración desafía la función de los parámetros de corte, principalmente de vuelta a la velocidad de corte, la velocidad de rotación", explica Miller. "El mejor consejo que tenemos para cualquier persona que experimente vibraciones es ajustar la velocidad en una dirección u otra, cambiar de carril y entrar en una situación armónica".

Hay desarrollos futuros que BIG Kaiser ha desarrollado, como portaherramientas para sistemas de enfriamiento de CO2 para eliminar el refrigerante líquido para el corte de metales. Reducen la cantidad de contaminación que tienen las piezas médicas dentro del proceso de mecanizado, pero aún enfrían las herramientas de corte para que los usuarios obtengan una buena vida útil de la herramienta. Estas capacidades están integradas en los portabrocas Mega micro, que cuentan con un diseño delgado de tuerca y cono para evitar interferencias en aplicaciones con microtaladros y fresas de extremo. La tuerca sin muescas evita la vibración y el ruido y ofrece un equilibrio y una concentricidad superiores.

"La tuerca de refrigerante de chorro se diseñó en torno a esos tipos de desarrollos en los que podemos ofrecer componentes únicos específicamente para el mecanizado de estilo de enfriamiento de dióxido de carbono que se está volviendo más importante para la comunidad médica", concluye Miller.

GRANDE Kaiser Precision Tooling Inc. https://www.bigkaiser.com

Sobre la autora: Michelle Jacobson es editora adjunta de TMD. Puede comunicarse con ella al 216.393.0323 o[email protected].

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