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Herramientas de Corte

Herramientas de corte CNC para maquinar titanio

October 14, 2020
Herramientas de corte CNC para maquinar titanio

Yamazen es una empresa comercializadora industrial, especializada en facilitar maquinaria, herramientas de corte y componentes para el maquinado CNC en todo el mundo, y ahora en México.

Para la manufactura de tus piezas queremos apoyarte a elegir las mejores herramientas de corte adecuadas a tu proceso. El rendimiento de una herramienta de corte a menudo depende de la estructura de la herramienta y su geometría. Pero la influencia de la vida útil de la herramienta de corte, la calidad del procesamiento y el costo del procesamiento, radica en el material componente de la herramienta de corte misma; así como en el material de la pieza de trabajo. Por lo tanto, en el maquinado, de acuerdo con la selección de piezas de trabajo y el procesamiento de diferentes materiales adecuados a la herramienta, mejora no solo la eficiencia y calidad del procesamiento, sino que también puede extender la vida útil de la herramienta de corte y reducir el costo de procesamiento.


Existen principalmente seis tipos de materiales en las herramientas de corte para maquinado:

  • Herramientas de diamante
  • Herramientas de PCBN
  • Herramientas de cerámica
  • Herramientas de recubrimiento
  • Herramientas de carburo
  • Herramientas de acero de alta velocidad.

Entonces, ¿qué tipos de herramientas de corte se pueden utilizar para el maquinado de titanio? Continúa leyendo para saber.

El maquinado de titanio es diferente de otros metales debido al riesgo de acumulación de calor. Gracias a la baja conductividad térmica del metal, un maquinado demasiado agresivo puede incluso suponer un riesgo de combustión. En otras palabras, con el titanio puede haber más de una razón por la que no se puede aumentar la velocidad de corte. Y, sin embargo, la velocidad de producción todavía se puede aumentar.

El maquinado de titanio es como el maquinado de otros metales difíciles de trabajar, ya que un pequeño aumento de la velocidad de corte puede provocar un gran aumento del desgaste del filo. Y, sin embargo, la velocidad de producción todavía se puede aumentar. Un taller de maquinado de titanio puede aumentar su tasa de remoción de metal incluso cuando la velocidad de corte permanece constante. Lograr esto no tiene por qué implicar una máquina-herramienta más potente o de gama alta, pero sí requiere herramientas que puedan aprovechar la potencia de la máquina existente. También requiere herramientas que puedan compensar cualquier deficiencia que pueda tener la máquina en lo que respecta a su rigidez.

¿Por qué merece la pena prestar atención al maquinado de titanio?

Existen al menos dos razones; en primer lugar, el material se utiliza para piezas de alta gama, no solo componentes utilizados en el bastidor y el motor de un avión, sino también piezas médicas, por ejemplo. Los talleres’ capaces de prosperar en la industria mecánica migrarán cada vez más hacia trabajos de alto nivel, lo que significa que un porcentaje cada vez mayor de talleres de maquinado en el mundo encontrarán este material. Ésa es una de las razones.

Otra razón más amplia para cubrir el maquinado de titanio se relaciona con los procedimientos para maquinar eficazmente cuando el material es difícil de cortar o la velocidad disponible es baja. No todos los talleres de maquinado tienen acceso a altas velocidades de husillo y sus avances. ¿Qué hacer para lograr una mayor productividad cuando aumentar la velocidad de corte no es una opción? Sopesar la resistencia al desgaste frente a la dureza

La elección fundamental del material de la herramienta de corte debe ser la primera consideración. El carburo puede ser la elección correcta. Pero los talleres suelen estar tan acostumbrados a ver el carburo como el material superior de la herramienta de corte que lo eligen habitualmente para todos los trabajos difíciles. Con el titanio, el acero de alta velocidad de nueva generación puede ser la mejor alternativa.

La resistencia al desgaste que permite que el carburo alcance una alta velocidad de corte tiene un precio. Ese precio se paga en la capacidad de la herramienta de corte para resistir la fractura y el astillado. El carburo en general es más frágil que el acero de alta velocidad.

Esto es importante en el maquinado de titanio, porque generalmente no es el desgaste de los bordes lo que hace que la herramienta falle en este material. Más bien, es el astillado o la rotura lo que conduce al fracaso. Además, la acumulación de calor puede hacer que sea imposible aprovechar la velocidad de corte que ofrece el carburo. Estos dos factores sugieren que tal vez no valga la pena hacer un intercambio de dureza. Una herramienta más resistente, es decir, una herramienta de acero de alta velocidad puede realizar un corte más profundo sin temor a que los golpes hagan que los bordes se astillen. Particularmente en una máquina-herramienta menos rígida, este material de herramienta más tolerante puede permitir que el taller de maquinado obtenga una mayor tasa de remoción del metal a través de la profundidad de corte en lugar de a través de la velocidad.

Pero incluso este material presenta una variedad de opciones. Muy pocos talleres se dan cuenta de que existe más de un tipo de acero de alta velocidad. Mientras que las herramientas básicas de acero de alta velocidad se fabrican mediante un proceso que implica tratamiento térmico, la alternativa —herramientas de pulvimetalurgia— se puede fabricar para que el acero tenga una estructura más uniforme con propiedades controladas más de cerca. Las herramientas de pulvimetalurgia son más caras, pero generalmente ofrecen un mejor rendimiento.

Resistencia al calor

A veces se necesita carburo. Los cortes de baja inmersión radial, por ejemplo, pueden permitir una velocidad sorprendentemente alta. En cortes como estos, no solo es importante la resistencia al desgaste, sino también la resistencia al desgaste a altas temperaturas. Este requisito sugiere una herramienta de carburo revestida.

El carburo recubierto de nitruro de aluminio y titanio (TiAlN) suele ser la mejor opción para maquinar titanio. Del puñado de tipos de recubrimiento de herramientas de corte básicas, TiAlN es claramente el mejor para mantener su integridad y propiedades a medida que la temperatura en el corte se calienta. De hecho, el calor impulsa la protección de este recubrimiento. El aluminio que se libera del recubrimiento a través de la energía del maquinado ayuda a formar una capa protectora de óxido de aluminio. Esta capa reduce tanto la transferencia térmica como la difusión química entre la herramienta y la pieza de trabajo. Próximamente, los recubrimientos agregarán aún más aluminio para estimular esta reacción

Cuando TiAlN no es la elección correcta, el motivo se relaciona con la vibración. El carbo-nitruro de titanio (TiCN) es un recubrimiento más fuerte que ofrece una mejor resistencia al micro-astillado. Cuando utilice un inserto indexable y realice un corte más pesado en una máquina menos rígida, pruebe con TiCN; esta puede ser la mejor opción.

Número de bordes efectivos

Incluso cuando la velocidad, la carga de viruta y las profundidades de corte son todas fijas, la productividad puede mejorarse. Para aumentar la tasa de remoción de metal, aumente el número de bordes efectivos.

En una fresadora helicoidal, por ejemplo, elija la herramienta de corte con el paso más fino posible. Contar los bordes de esta manera crea una razón más para considerar el acero de alta velocidad, porque el acero de alta velocidad generalmente puede ofrecer más bordes de corte que una herramienta comparable que usa carburo.

Otra forma de lograr un mayor número de filos efectivos es llevar el maquinado en una dirección diferente. A través del "desbaste por inmersión", se introduce una fresa de coraza u otra herramienta de fresado adecuada en la pieza de trabajo a lo largo del eje Z como si fuera una broca. Las inmersiones paralelas están programadas para superponerse, por lo que el cortador nunca está completamente rodeado de material y las virutas tienen espacio para escapar.

Este enfoque solo se puede utilizar para el desbaste, ya que las pasadas adyacentes dejan vieiras entre ellas que deben fresarse más tarde. Pero debido a que el desbaste por inmersión engancha un mayor número de filos de corte de la herramienta, la velocidad de avance en pulgadas por minuto se puede aumentar mientras la carga de viruta permanece constante. La alimentación en Z también aprovecha la rigidez de la máquina, porque las diversas conexiones a lo largo del eje que tienden a desviarse a lo largo de X o Y (como la interfaz del portaherramientas) están comprimidas en la dirección Z. A lo largo de Z, la máquina es más rígida. Eso significa que es posible incluso aumentar la carga de viruta. El desbaste por inmersión puede ser un enfoque muy productivo para la eliminación de material en metales de alta resistencia.

 

Eliminación de vibraciones

El fresado de titanio parece ofrecer lo peor de ambos mundos. Por un lado, intervienen fuerzas elevadas, lo que aumenta la probabilidad de que se produzcan riesgos importantes. Por otro lado, las altas velocidades del husillo generalmente no están involucradas, lo que hace imposible encontrar un valor de RPM de “punto óptimo” que pueda atenuar la vibración.

Si requieres asesoría personalizada para encontrar el mejor modelo de herramienta de corte CNC para cortar titanio, no dudes en escribirnos o llamarnos al teléfono +52 472 748 6400. Con gusto agendaremos alguna reunión con un experto en herramientas de corte de Yamazen.

Saludos.

Luis Daniel Arzola (Daniel.arzola@yamazen.com.mx)

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