Avances del torbellinado de roscas en la tecnología de herramientas

Oct 13, 2023

Por Scott Laprade, supervisor de aplicaciones de Genevieve Swiss Industries Inc.

Invertir en tecnología suiza CNC permite que un taller realice operaciones de roscado. Todo maquinista suizo debe conocer los últimos avances en este campo.

Cuando se rosca utilizando un método tradicional de 'punto único' en una máquina suiza, o en cualquier torno, se requieren varias pasadas con la herramienta para lograr la profundidad total de la forma de la rosca. Esto tiende a no ser una gran preocupación en tornillos de mayor diámetro que utilizan formas de rosca incluidas de 60 grados, ya que la tasa de extracción de metal es baja y la desviación de la pieza de trabajo es mínima. Por lo tanto, la presión de la herramienta requerida para cortar este tipo de roscas también es relativamente baja.

Sin embargo, debido a la disposición del cabezal deslizante y el casquillo guía de este equipo y las características o requisitos de la pieza de trabajo que se está mecanizando, esto puede brindar la oportunidad de que la pieza de trabajo se "caiga" del casquillo guía a medida que pasa de un lado a otro a través de la herramienta de roscado. resultando en deflexión y pérdida de rigidez. Estos fenómenos se vuelven más frecuentes cuando el diámetro principal de la rosca es más pequeño que el diámetro original. El apoyo proporcionado por el casquillo guía es ineficaz. Luego considere parte de la remoción de metal requerida para hacer roscas de estilo 'contrafuerte' más agresivas, como las que se encuentran comúnmente en implantes quirúrgicos ortopédicos y de reparación de traumatismos diseñados para fijar el hueso, la rosca de un solo punto se convierte en un medio menor para hacer el trabajo de una manera rentable. manera. Algunos de estos subprocesos profundos pueden requerir entre 40 y 50 pasadas para completarse, según las características del subproceso.

Los fundamentos de los subprocesos de un solo paso

Aquí es donde se puede aplicar el torbellino de roscas para aumentar las capacidades de producción de este tipo de roscas. Para realizar el trabajo de torbellino de roscas se requieren cuatro componentes: un torno de cabezal deslizante/suizo CNC, un 'accesorio de torbellino' de herramienta viva dedicado diseñado específicamente para este proceso, un anillo y cuerpo de corte, y las herramientas de corte de carburo reales con la forma requerida rectificada con precisión en a ellos. Estos componentes de herramientas funcionan en conjunto para "girar" el material en barra desde el diámetro del material hasta una forma de rosca estándar o personalizada terminada en una sola pasada.

La acción de corte es un proceso de fresado similar al fresado de roscas del diámetro interior pero en el diámetro exterior de la pieza de trabajo. Esto brinda un control sin precedentes sobre la calidad y la velocidad del acabado al garantizar que el material permanezca rígido dentro del casquillo guía, pero también al modular la carga de viruta por diente y las RPM del eje C. Se pueden lograr tasas de eliminación de metal más altas y mejores acabados empleando tantos cortadores en el cuerpo del cortador como sea posible. Cuando se combina con la capacidad de refrigerante de alta presión que se encuentra comúnmente en la mayoría de las máquinas actuales, la zona de corte se puede mantener despejada y libre de virutas. Como resultado, se pueden alcanzar altas velocidades que dan como resultado roscas terminadas sin rebabas en una sola pasada.

Ha habido una serie de avances en este proceso, incluido el desarrollo de recubrimientos de carburo. Por ejemplo, UTILIS AG de Suiza ha presentado su herramienta patentada "UHM10 TX+" que es una combinación de sustrato de carburo y recubrimiento que ha demostrado ser un punzón no solo para aplicaciones de acero inoxidable médico y titanio, sino también para aleaciones de alta temperatura. Esta nueva tecnología de recubrimiento presenta una calidad de superficie sub-micro libre de defectos que se presta a los tipos de carga de corte que encuentra el carburo cuando se hace un torbellino de roscas.

La calidad del borde juega un papel importante en el mantenimiento de la precisión de la forma de la rosca y la oferta TX+ fortalece la condición del borde sin deformar la forma de la geometría. Este es un aspecto importante del proceso porque el ajuste del ángulo de ataque, la posición del centro de la herramienta y la precisión de la plaquita son fundamentales para producir roscas perfectas en la pieza de trabajo, especialmente en diámetros mayores de rosca por debajo de 3 mm, donde la nitidez de la cresta de la rosca puede ser un requisito importante.

Cuando se producen formas de rosca especiales de diámetro pequeño, la rigidez de la configuración y la distancia desde el casquillo guía pueden convertirse en una preocupación. Tradicionalmente, esto se ha abordado mediante la obtención de un casquillo guía de 'nariz extendida' para sujetar el material y la pieza de trabajo más cerca del 'círculo de vuelo' del inserto giratorio de rosca para evitar que se desarrollen armónicos que arruinan el acabado y el inserto. Hacer funcionar un buje guía de punta extendida puede volverse engorroso ya que las herramientas de torneado tradicionales ahora deben moverse hacia afuera de la placa de la herramienta para compensar el cambio del buje guía. Se requiere mucho trabajo adicional para entrar en la configuración para hacer que la operación de torbellino funcione en estas piezas de trabajo de menor diámetro.

Una alternativa es acercar el círculo de vuelo de la plaquita a la pieza de trabajo. Para una amplia selección de accesorios giratorios disponibles en el mercado, ya sea de fabricantes de equipos originales (OEM) o en el mercado de accesorios, ahora hay anillos cortadores con cambios positivos incorporados en el posicionamiento del círculo de vuelo de la plaquita. Por ejemplo, digamos que el posicionamiento de la herramienta giratoria activa de un torno tiene una distancia de 15 mm desde el casquillo guía estándar hasta la línea central del inserto de carburo. El trabajo requiere tornear una forma de rosca estilo contrafuerte de doble plomo de 2,5 mm de diámetro principal en titanio 6AL-4V. El taller tiene barras de diámetro pequeño para producir estos hilos. Si bien este es el tipo de rosca perfecto para torbellino, el diámetro requiere que prestemos especial atención en el control de la vibración que puede ocurrir al cortar 2 cables al mismo tiempo del diámetro original. Aquí es donde un anillo desplazado que hace avanzar el círculo de vuelo de inserción más cerca del buje guía de longitud estándar para compensar parte de esa distancia. Se realiza una simple corrección de desplazamiento Y para volver a centrar la forma del inserto en la posición de corte de la barra. A menudo, es posible lograr el éxito utilizando un anillo desplazado sin un casquillo guía de punta extendida.

Acelera y enfríalo

Los tornos suizos modernos están lanzando unidades de herramientas motorizadas capaces de velocidades mucho más rápidas desde el primer momento, en gran parte debido a los avances en la tecnología de motores inteligentes, pero también impulsados ​​por la necesidad de una mayor velocidad de rotación para usar con microherramientas. Muchos modelos cuentan con velocidades de herramientas motorizadas de 5k a 10k RPM en la transmisión de herramientas motorizadas. Una consideración que debe tenerse en cuenta cuando se implementa el torbellino en un trabajo es cualquier trabajo de microfresado final o microtaladrado en vivo que pueda necesitar realizarse además del torbellinado de roscas. Los trabajos giratorios tienden a requerir solo de 2000 a 3000 rpm en la herramienta motorizada para la mayoría de las aplicaciones, mientras que los requisitos adicionales de trabajo de herramientas motorizadas para microherramientas pueden requerir que el motor funcione a la velocidad máxima disponible, lo que somete al husillo giratorio a velocidades que, de otro modo, no sería necesario. operado en. La mayoría de los modelos de máquinas suizas impulsan todas las herramientas activas en las posiciones de herramientas en cuestión desde un único motor. Como tal, cuando se ejecuta un taladro o una fresa de extremo, el husillo giratorio también girará a estas RPM más altas mientras no esté en el corte, lo que lo someterá a un mayor desgaste. Una buena manera de optimizar la configuración para obtener no solo la mejor productividad de la máquina, sino también una mayor longevidad de un husillo giratorio y otras herramientas motorizadas, es emparejar la máquina con una unidad de husillo de alta velocidad que pueda ayudar. reducir la velocidad general del motor que ejecuta las herramientas motorizadas mientras se mantiene la velocidad superficial óptima para el funcionamiento de la microherramienta. Los husillos multiplicadores de velocidad accionados por engranajes están disponibles para muchas marcas y modelos de máquinas suizas.

Otras consideraciones en la configuración que nunca deben pasarse por alto es la capacidad de proporcionar un enfriamiento adecuado y la evacuación de virutas de la zona de corte. Anteriormente, esto se conseguía comúnmente colocando una línea de refrigerante a alta presión en la zona de corte y dirigiendo cuidadosamente la corriente en chorro con un tubo flexible. Esto es efectivo para limpiar el chip granular creado por la acción giratoria, pero puede ser engorroso de ajustar y apuntar con precisión, lo que agrega un costoso tiempo de configuración al trabajo.

Los nuevos productos están disponibles, incluido un chorro de refrigerante equipado con accesorios giratorios y anillos cortadores desarrollados por PCM Willen SA de Suiza para su línea de accesorios giratorios. Esta configuración optimizada puede garantizar un suministro confiable de refrigerante que empuja el fluido de corte hacia la zona de corte, lo que ayuda a evacuar las virutas y mantiene la lubricidad y la refrigeración que prolonga la vida útil de la herramienta. El refrigerante y el aceite de alta presión se empujan a través del propio anillo cortador y hacia los canales de refrigerante internos del anillo cortador. Los chorros de aceite de alta presión tienen un ligero ángulo y están calibrados para trabajar con la longitud calibrada del inserto, lo que elimina cualquier duda sobre si se logra la lubricidad y el enfriamiento óptimo. El beneficio adicional del nuevo diseño del anillo de refrigerante es que también se pueden fijar desde la parte posterior del accesorio giratorio a través de pequeños tornillos de bloqueo con retén de resorte, lo que puede ahorrar tiempo cuando llega el momento de indexar el carburo a un borde nuevo. Junto con las líneas de liberación rápida de alta presión, cambiar los insertos es más fácil que nunca.

Mantente al frente

No se equivoque, las roscas de tornillo agresivas seguirán siendo un elemento básico en la industria ortopédica médica y no hay mejor manera de producirlas de manera confiable con la velocidad, el nivel de acabado y el control de calidad que brinda el proceso de torbellino. Actualizando a torbellinado para roscas más básicas, como roscas UNC/UNF en piezas largas, también se puede lograr un ahorro de costos, especialmente cuando se trabaja con materiales que producen virutas dúctiles fibrosas o aplicaciones que requieren segmentar la rosca para evitar que se salga del casquillo guía. Al asegurarse de que sus procesos utilicen la tecnología de herramientas de vanguardia disponible, su operación podrá mantenerse competitiva y a la vanguardia en los años venideros.

Sustancias que tienen propiedades metálicas y que están compuestas por dos o más elementos químicos de los cuales al menos uno es un metal.

Controlador basado en microprocesador dedicado a una máquina herramienta que permite la creación o modificación de piezas. El control numérico programado activa los servos de la máquina y los accionamientos del husillo y controla las diversas operaciones de mecanizado. Ver DNC, control numérico directo; NC, control numérico.

Fluido que reduce la acumulación de temperatura en la interfaz herramienta/pieza de trabajo durante el mecanizado. Normalmente toma la forma de un líquido como mezclas químicas o solubles (semisintéticas, sintéticas) pero puede ser aire comprimido u otro gas. Debido a la capacidad del agua para absorber grandes cantidades de calor, se usa ampliamente como refrigerante y vehículo para varios compuestos de corte, y la relación agua-compuesto varía según la tarea de mecanizado. Véase fluido de corte; fluido de corte semisintético; fluido de corte de aceite soluble; Fluido de corte sintético.

Líquido que se utiliza para mejorar la maquinabilidad de la pieza de trabajo, prolongar la vida útil de la herramienta, eliminar las virutas y los residuos del mecanizado, y enfriar la pieza de trabajo y la herramienta. Tres tipos básicos son: aceites puros; aceites solubles, que emulsionan en agua; y fluidos sintéticos, que son soluciones químicas a base de agua que no contienen aceite. Ver refrigerante; fluido de corte semisintético; fluido de corte de aceite soluble; Fluido de corte sintético.

Mecanizado con varias fresas montadas en un mismo eje, generalmente para corte simultáneo.

Mecanismo para liberar piezas de trabajo de un troquel. También se le llama eyector, kickout, liftout o shedder.

Máquina de torneado capaz de aserrar, fresar, rectificar, tallar engranajes, taladrar, escariar, taladrar, roscar, refrentar, achaflanar, ranurar, moletear, hilar, tronzar, estrangular, cortar cónicos y corte excéntrico y de leva, así como como giro escalonado y recto. Viene en una variedad de formas, que van desde manuales hasta semiautomáticas y completamente automáticas, siendo los tipos principales tornos de motor, tornos de torneado y contorneado, tornos de torreta y tornos de control numérico. El torno de motor consta de un cabezal y husillo, contrapunto, bancada, carro (completo con delantal) y carros transversales. Las características incluyen palancas selectoras de engranajes (velocidad) y avance, poste de herramientas, soporte compuesto, tornillo de avance y tornillo de avance inversor, dial de roscado y palanca de avance rápido. Los tipos de tornos especiales incluyen máquinas de husillo pasante, de árbol de levas y cigüeñal, de tambor y rotor de freno, giratorias y de cañón de pistola. Los tornos de taller y de banco se utilizan para trabajos de precisión; los primeros para trabajos de herramientas y matrices y tareas similares, los segundos para piezas pequeñas (instrumentos, relojes), normalmente sin fuente de alimentación. Los modelos generalmente se designan de acuerdo con su "giro" o la pieza de trabajo de mayor diámetro que se puede girar; longitud de la cama, o la distancia entre centros; y caballos de fuerza generados. Véase máquina de torneado.

Ángulo entre el borde de corte lateral y el lado saliente del mango o soporte de la herramienta, que conduce la herramienta de corte hacia la pieza de trabajo.

Medida de la eficiencia relativa con la que un fluido de corte o lubricante reduce la fricción entre superficies.

Operación de mecanizado en la que se elimina metal u otro material aplicando potencia a un cortador giratorio. En el fresado vertical, la herramienta de corte se monta verticalmente en el husillo. En el fresado horizontal, la herramienta de corte se monta horizontalmente, ya sea directamente en el husillo o en un eje. El fresado horizontal se divide aún más en fresado convencional, donde el cortador gira en dirección opuesta a la dirección de avance, o "hacia arriba" en la pieza de trabajo; y fresado ascendente, donde el cortador gira en la dirección de avance, o "hacia abajo" en la pieza de trabajo. Las operaciones de fresado incluyen fresado plano o superficial, fresado final, fresado frontal, fresado en ángulo, fresado de formas y perfilado.

Términos que denotan un programa formal para monitorear la calidad del producto. Las denotaciones son las mismas, pero QC generalmente connota un sistema de inspección posterior al mecanizado más tradicional, mientras que QA implica un enfoque más integral, con énfasis en la "calidad total", principios generales de calidad, control estadístico de procesos y otros métodos estadísticos.

Finos metálicos y partículas de muela abrasiva generadas durante el rectificado.

Proceso de corte, torneado y laminado de roscas tanto externas (p. ej., fresado de roscas) como internas (p. ej., roscado, fresado de roscas) en un material particular. Las especificaciones estandarizadas están disponibles para determinar los resultados deseados del proceso de roscado. Numerosas designaciones de series de hilos están escritas para aplicaciones específicas. El roscado a menudo se realiza en un torno. Las especificaciones como la altura de la rosca son fundamentales para determinar la resistencia de las roscas. El material utilizado se tiene en cuenta para determinar los resultados esperados de cualquier aplicación particular para esa pieza roscada. En el roscado exterior, se requiere una profundidad calculada y un ángulo de corte particular. Para realizar el roscado interior, el diámetro exacto para perforar el agujero es crítico antes de roscar. Las roscas se distinguen entre sí por la cantidad de tolerancia y/o tolerancia que se especifica. Véase girar.

La pieza de trabajo se sujeta en un mandril, se monta en una placa frontal o se asegura entre centros y se gira mientras se alimenta una herramienta de corte, normalmente una herramienta de un solo punto, a lo largo de su periferia o a través de su extremo o cara. Toma la forma de torneado recto (corte a lo largo de la periferia de la pieza de trabajo); torneado cónico (creando un cono); torneado escalonado (torneado de diámetros de diferentes tamaños en el mismo trabajo); biselado (biselado de un borde o hombro); revestimiento (corte en un extremo); roscas de torneado (generalmente externas pero pueden ser internas); desbaste (eliminación de alto volumen de metal); y acabados (cortes de luz finales). Realizado en tornos, centros de torneado, mandriles, atornilladoras automáticas y máquinas similares.