Hacer frente a los bolsillos en ángulo

Dec 22, 2023

Las fresas de extremo de segmento circular cuentan con una forma de diseño única con radios grandes, lo que permite una profundidad de corte axial mucho mayor durante el preacabado y el acabado. Un núcleo de molde o una cavidad con paredes planas empinadas se adaptan a una buena trayectoria de segmento de círculo que fluye. EMUGE-FRANKEN EE. UU.

El fresado de cavidades puede ser una operación que requiere mucho tiempo y, a menudo, es inevitable. Trabajar con bolsillos cerrados o en ángulo agrega una capa de complejidad. Estos tipos de bolsillos pueden ser complicados debido a los muchos factores que deben tenerse en cuenta al abordar estas operaciones.

El fresado de cavidades cerradas o en ángulo es común en el mundo de los moldes y matrices, especialmente en las cavidades de moldeo por inyección profundas, que se pueden ver en casi todas las partes. Los gabinetes y chasis electrónicos son otra área donde se producen muchos bolsillos profundos. Y, por supuesto, los componentes aeroespaciales estructurales también presentarán geometrías que tienen cavidades grandes con radios de esquina pequeños que tienden a ser más profundos de lo que puede alcanzar la herramienta promedio.

Los talleres de herramientas y troqueles a menudo se ocupan de muchas conicidades o paredes inclinadas, que son características que ayudan a expulsar las piezas de plástico de un molde. Los moldes también se pueden diseñar con cavidades cónicas y núcleos cónicos que normalmente se utilizan como mecanismo de bloqueo para alinear con precisión en el cierre final de ambas mitades del molde durante la inyección del material. Los bolsillos elevadores también son una característica común si se necesitan detalles de piezas adicionales. Por ejemplo, tal vez una función de clip a presión que se usaría en un ensamblaje final de piezas entrelazadas. Los elevadores también se utilizan para ayudar a expulsar la pieza del molde. Los bolsillos deben cumplir con tolerancias muy estrictas para evitar que el material se filtre o se filtre en los espacios abiertos.

Todas estas características de bolsillo pueden ser problemáticas y producirlas de manera efectiva dependerá de las especificaciones. ¿Qué tan profundos son los bolsillos? ¿Cuáles son las tolerancias necesarias? ¿Qué tipo de máquina se utilizará y cuánto torque tiene? ¿Qué herramientas de corte se necesitan y qué estrategia de corte funciona mejor? ¿Su software CAM es compatible con las diferentes estrategias de corte?

No todas las fresadoras son iguales. Algunos están diseñados como opciones económicas para talleres que buscan algo que realice una operación específica extremadamente bien, mientras que otros están repletos de características y especificaciones que amplían las capacidades de un taller.

"Existe la idea errónea de que si puede fresar cavidades en ángulo en una máquina, debería poder hacerlo en cualquier otra", dijo Jason Rudbal, gerente de aplicaciones, Megatel CNC Solutions, Mississauga, Ontario. "Pero eso no es cierto. No todas las máquinas están diseñadas para realizar este tipo de operaciones. Y aunque muchas máquinas pueden hacerlo, no todas tienen sentido. ¿Cómo se construyó la máquina? ¿Qué pasa con el husillo? ¿Cuáles son los ajustes de par?"

Una máquina debe tener ciertas especificaciones para producir cavidades en ángulo de manera efectiva y, según las características de la máquina, es posible que deba ajustarse y calibrarse para esta aplicación. No existe una máquina única para todos.

"Es importante ajustar su estrategia en función de la potencia del husillo, [y la] rigidez de la máquina que tiene", dijo John Donald, director de operaciones de Megatel CNC Solutions. "Además, no puede usar una máquina de 5 ejes de la misma manera que lo haría con una máquina de 3 ejes. Cuantos más ejes, más posibilidades de fallas. Es importante tener eso en cuenta".

Rudbal agregó que cuando se trata de cajeras en ángulo, algunas cajeras en una punta de un ángulo se pueden fresar en una máquina de 3 ejes. Sin embargo, cuando compone ángulos, pasa inmediatamente a una máquina de 5 ejes.

"Con máquinas herramienta de 5 ejes y el software adecuado para la programación, puede inclinar la cabeza para evitar atrapar el portaherramientas a medida que profundiza en la cavidad", dijo Ernie Dickieson, ingeniero de ventas, OPEN MIND Technologies, Boston, Massachusetts. "También significa que puede mantenerlo corto en el portaherramientas a medida que profundiza en su bolsillo. Estas cosas son fundamentales cuando se trata de mecanizar geometrías como esta. Poder inclinar automáticamente o con algún tipo de control en estas geometrías es fundamental ."

La función de inclinación automática en el ciclo de mecanizado hyperMILL Tangent Plane permite que el cortador de barril cónico mecanice las paredes planas, así como el filete de esquina más pequeño. Tecnologías MENTE ABIERTA.

Sin embargo, independientemente del tipo de máquina, debe considerar los problemas con la evacuación de virutas. Cuanto mayor sea el par y la potencia, más eliminación de virutas necesitará. Si presiona demasiado, crea grandes fichas que no se pueden sacar del bolsillo, lo que puede ser problemático. Hacer funcionar refrigerante a alta presión, especialmente al cortar cajeras cerradas, hace que sea mucho más fácil fresar la cajera, especialmente en máquinas de 5 ejes.

"No todas las máquinas tienen capacidad de refrigeración interna y puede ser difícil desbastar cavidades como las que se verían en una configuración de mandrinadora", dijo Rudbal. "Pero al entrar en cajeras en ángulo a través de 5 ejes, más allá de la evacuación de virutas, la selección del cortador es importante".

Se trata de trabajar de manera más inteligente, no más difícil. Los expertos coinciden en que es importante evitar sobrecargar la máquina. Ejecutarlo al 60 o 70 por ciento es un buen punto de referencia.

"Algunos talleres quieren usar cortadores grandes y hacer cortes grandes y lentos, pero el nuevo estilo de cortadores significa que puede tomar una selección más pequeña y ejecutarla más rápido", dijo Rudbal. "Esto significa que la máquina está funcionando más rápido, de manera más eficiente. Y cuando hace los cálculos, está eliminando más material al hacerlo de esta manera que con la otra opción".

Tener la herramienta correcta para el trabajo correcto siempre es la mejor estrategia. Dedique tiempo a asegurarse de que la herramienta sea la correcta. Investigue un poco, hable con los fabricantes de herramientas de corte y máquinas herramienta para obtener información y hacer que el proceso sea lo más sencillo posible.

Al fresar cajeras en ángulo, existen dos métodos operativos comunes. La opción más tradicional es un corte de poca profundidad en capas pequeñas con una fresa de punta redondeada/toroidal seguida de una fresa de punta esférica para terminar las paredes cónicas.

"La herramienta que seleccione debe tener la geometría que le permita entrar en rampa helicoidal en el material", dijo Dan Doiron, gerente de productos de fresado, EMUGE-FRANKEN USA, West Boylston, Massachusetts. "Si eso no es posible, perfore un agujero piloto en el bolsillo cónico como punto de entrada para que la herramienta se coloque dentro y luego el proceso de mecanizado puede comenzar desde allí".

La profundidad del bolsillo afectará el tipo de herramienta necesaria. Usar una herramienta larga con un canal largo no siempre es una buena idea, especialmente en una máquina de 3 ejes cuando se trata de la vida útil de la herramienta al fresar cavidades profundas. La mayoría de las herramientas con largas longitudes de corte de flauta están diseñadas específicamente para estrategias de trayectoria de herramienta más modernas, como un método de desprendimiento de corte de ascenso trocoidal que utiliza toda la longitud de enganche con un paso radial del cinco al 10 por ciento para mayor estabilidad. La combinación de una herramienta con una longitud de corte de flauta larga que crea virutas de igual longitud en una cajera profunda cerrada será en última instancia desastrosa, lo que resultará en un enredo de virutas que, en última instancia, hará que se rompan los filos de corte de la herramienta, debido a la incapacidad de expulsar las virutas largas. papas fritas.

"Busque algo que ofrezca un largo alcance y longitudes de canal cortas, con una geometría de alto avance en la parte inferior de la herramienta", dijo Doiron. Por ejemplo, una herramienta Dúplex es una buena opción que admite dos funciones clave. La longitud más pequeña de la profundidad de corte del canal creará virutas de menor longitud que serán más manejables para su eliminación con refrigerante o aire.

Cuanto más profundo sea el bolsillo, más tiempo necesitará la herramienta. Sin embargo, las herramientas más largas requieren un corte más lento y menos agresivo para limitar la deflexión, y la evacuación de virutas es aún más crucial ya que las virutas tienden a caer de nuevo en la cavidad.

Emuge JET-CUT Duplex es una herramienta de doble función. La geometría de la cara de corte es un diseño de alto avance, que puede realizar cortes de poca profundidad para dar forma a un núcleo o una cavidad a una velocidad de avance muy alta. También puede funcionar como una fresa de extremo tradicional, realizando fresado de ranuras y trocoidal. EMUGE-FRANKEN EE. UU.

Una herramienta compatible con métodos de mecanizado de alto avance permite una profundidad de corte poco profunda que podría usarse para agregar las paredes inclinadas de la cavidad.

"Algo como un molino de alto avance puede funcionar bien", dijo Doiron. "Si se trata de una cavidad profunda, definitivamente busque algo con refrigeración interna. Si la herramienta no tiene refrigeración interna, busque un portaherramientas con capacidad de refrigeración interna en la boquilla. El objetivo es buscar una longitud de alcance de la herramienta que es lo más cercano a la profundidad de la cajera. Esto aumentará la eficiencia de fresado para el desbaste, el semiacabado y el acabado. Para un acabado más avanzado, y si se dispone de una máquina de 5 ejes, la introducción de herramientas de segmento circular podría reducir aún más el tiempo del ciclo. ."

Habrá una combinación de superficies verticales y horizontales con un enfoque tradicional de corte de punta esférica, por lo que la combinación entre esas dos áreas es fundamental.

"Con la tecnología CAM adecuada, la programación puede extender automáticamente las superficies y hacer una superposición suave entre ellas", dijo Dickieson. "Con esta extensión, hay una transición gradual en la trayectoria de la herramienta entre las dos áreas. Eso es muy crítico. Cuando se trabaja en la esquina, se debe regresar y realizar una operación secundaria para eliminar el resto del material en la esquina donde se encuentra la herramienta de corte más grande". no encajará Tener una máquina multieje, no solo de 5 ejes simultáneos, y también controles como el índice automático, que mira automáticamente la esquina e indexa la herramienta de forma automática, marca la diferencia. donde la herramienta puede caber desde la parte superior de la esquina hasta la parte inferior, minimiza el movimiento simultáneo real y básicamente lo mantiene en una orientación fija".

Según el software CAM, las técnicas de trayectoria pueden facilitar mucho el fresado de cajeras en ángulo. Por ejemplo, el mecanizado de restos de 5 ejes detecta automáticamente las esquinas donde una punta esférica más grande o un molino de bolas no encajan y crea una trayectoria en esa área específica. O una rutina secundaria, como el mecanizado de restos de esquina de 5 ejes, puede seleccionar las esquinas y, en superficies verticales o geometría simple, crear trayectorias para filetes básicos.

"Desbastarlo probablemente sería más en una situación de 3 ejes", dijo Doiron. "Puede inclinar su pieza en consecuencia si es necesario, pero la mayor parte del desbaste probablemente se realizará en los 3 ejes. Y luego, cuando se trata de terminar las paredes laterales, podría hacer una de dos cosas. Podría usar una fresa de extremo o fresa insertable de alto avance y luego comience a introducir esas paredes en el cono, o puede complementarlo con una herramienta de segmento circular (cortador de barril cónico) para hacer el acabado de la pared lateral".

La herramienta en forma de rampa helicoidal se adentra en el material, a medida que desciende y alcanza una cierta profundidad, se desplaza en espiral hacia la forma que se indica en el modelo CAD. La herramienta desciende en secciones o niveles y hace pequeños cortes de profundidad en Z al colocar la forma cónica, y se puede usar a una velocidad de avance alta para hacer la forma cónica final y alisar la pared.

En lugar de trabajar con una fresa de extremo tradicional, algunos talleres optan por una estrategia de cortador de barril cónico, que tiene la capacidad de mecanizar paredes laterales y luego inclinar automáticamente la punta más pequeña del barril cónico hacia la esquina.

"Para esta estrategia de herramienta de corte, el radio de cilindro más grande del cortador se usa para mecanizar la superficie plana, y luego colocar automáticamente la punta más pequeña del cortador en la esquina ayuda a lograr ese radio de esquina más pequeño", dijo Dickieson. "El mecanizado del plano tangente de cinco ejes es un ciclo que corta las paredes y luego inclina automáticamente la punta más pequeña del cortador de barril cónico hacia la esquina. O el acabado de filete prismático de 5 ejes ahora usa el cortador de barril cónico para mecanizar automáticamente el filete, ya sea usando la punta del cortador y acariciando el filete hacia arriba y hacia abajo, o usando el radio del cilindro para hacer eso".

La geometría del bolsillo dictará la estrategia necesaria. Los cortadores de barril cónicos no siempre son la elección correcta. Cualquier situación en la que pueda obtener una herramienta más grande para mecanizar las paredes laterales, pero el filete de esquina es más pequeño que la herramienta, un cortador de barril cónico puede ser la elección correcta.

"Si puede colocar un cortador más grande para hacer las paredes laterales, pero el radio del cortador también encaja en la esquina, entonces no se necesita un cortador de barril cónico", dijo Dickieson. "Usar un enfoque tradicional de corte de virutas en las paredes laterales y luego hacer que la herramienta forme ese radio de filete es probablemente el enfoque más eficiente".

Elegir la herramienta y la estrategia adecuadas para la cajera en ángulo puede significar la diferencia entre el éxito y el desecho. Sin embargo, también es importante asegurarse de que todos los demás factores, incluidos la sujeción de herramientas, la sujeción de piezas, el refrigerante y las velocidades y el avance, se ajusten adecuadamente.

"Con un enfoque de 5 ejes, use las cargas en todos los ejes, no solo en el husillo", dijo Rudbal. "No desea sobrecargar la máquina y tener el eje Z descalibrado. Los errores se agravan con 5 ejes, por lo que es importante calibrar y mantener la máquina herramienta y controlar las cargas en los ejes. Cuando fresa una cajera , desea poder repetir ese proceso con los mismos resultados día tras día con precisión y exactitud".

Se puede contactar con la editora asociada Lindsay Luminoso en [email protected].

EMUGE-FRANKEN EE. UU., www.emuge.com

Megatel CNC Solutions, www.megatelcnc.com

Tecnologías MENTE ABIERTA, www.openmind-tech.com