Corte Trocoide y Corte Helicoide para un mecanizado a alta velocidad

INTRODUCCIÓN

Gracias a que el desempeño de las herramientas de corte y las máquinas de mecanizado han mejorado recientemente, ha sido posible el mecanizado a alta velocidad.
El mecanizado a alta velocidad es generalmente desempeñado con una "menor profundidad de corte". Si el mecanizado a alta velocidad es realizado a la misma profundidad de corte que en el mecanizado convencional, la carga sobre la herramienta de corte será incrementada considerablemente, resultando, en el peor de los casos, en la ruptura de la herramienta de corte. Por ello, en el mecanizado de alta velocidad la profundidad de corte debe ser lo menor posible para reducir y distribuir la carga de manera uniforme sobre la herramienta de corte. Las tecnologías de mecanizado efectivo, gracias a la manera uniforme sobre la herramienta de corte. Las tecnologías de mecanizado efectivo, gracias a la carga uniforme sobre la herramienta de corte, son las llamadas "corte trocoide" y "corte helicoide". A continuación será explicado el corte trocoide y helicoide conjuntamente con algunos ejemplos de mecanizado de alta velocidad.

1. CORTE TROCOIDE

Este consiste en el corte a lo largo de un trazo circular repetido. Específicamente hablando, el trazo de corte no es una curva verdaderamente trocoide.
El corte trocoide es efectivo para el ranurado de alta velocidad. Al realizar un ranurado a lo largo del trazo del corte lateral, la carga del corte sobre la fresa es reducida. La fig. 1 muestra la diferencia en el trazo de corte para el ranurado entre un corte convencional y trocoide. En el ranurado convencional, se hace primero un ranurado que tiene el mismo ancho que el diámetro de la fresa, y luego el ancho del ranurado es ampliado. En este caso, el arco de contacto entre la fresa y la pieza de trabajo es largo, lo que incrementa la carga de corte sobre la fresa. En el corte trocoide, por otro lado, el ranurado es realizado al hacer avanzar la fresa repetidamente por un trazo circular, lo que reduce el arco de contacto entre la fresa y la pieza de trabajo, resultando en una reducción de la carga de corte sobre la fresa. Esto permite el mecanizado de alta velocidad.

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Ranurado convencional                                Ranurado trocoide
Fig. 1 Diferencia en el recorrido de la fresa para el ranurado convencional y
trocoide.

1.1 Un ejemplo del mecanizado de alta velocidad en acero endurecido con corte trocoide:
Fresa VC-MD
Material AISI H13 (52HRC)
Revolución 8.300 min-1 (313m/min)
Avance 5.000mm/min (0.1mm/diente)
Prof. de corte (Rd) 0.3mm
Prof. de corte (Ad) 18mm
Dirección de corte corte descendente
Refrigeración soplo de aire
Ilustración del ranurado 002
Resultado El desgaste lateral luego de 64m
de corte era menor que 0.04mm,
por lo que era posible continuar
mecanizando.

Cuadro 1. Ejemplo del corte a alta velocidad de acero endurecido con corte trocoide.

1.2 El corte trocoide demuestra su habilidad especial en el mecanizado de alta velocidad de un material de difícil corte como el acero endurecido. El cuadro 1 muestra un ejemplo del corte trocoide en acero endurecido. Generalmente, la velocidad de corte convencional en acero endurecido es de 30 m/min. Al empezar el corte trocoide, es posible incrementar la velocidad de corte en más de 10 veces. Además, es posible incrementar considerablemente la eficiencia durante el corte y la durabilidad de la herramienta.

1.3 Condiciones apropiadas para el corte trocoide
Cuando realice corte trocoide, se debe utilizar una fresa con gran rigidez y de muchos filos. Las fresas con gran rigidez y de muchos filos. Las fresas que pertenecen a la serie de fresas duras MIRACLE de MITSUBISHI KOBELCO (VC-MD, VC-MDRB) son adecuadas para lograr estos propósitos.
Los factores importantes a ser considerados en el ranurado con corte trocoide son "el ancho del ranurado y el diámentro de la fresa de más de 1.2 es epropiado. Una pequeña porción del ancho de ranurado para el diámetro de las fresas incrementa la longitud del arco de contacto entre la fresa y la pieza de trabajo, resultando en el incremento de la carga de corte sobre la fresa. Una gran profundidad de corte en dirección radial de la fresa también tiene el mismo efecto.
El cuadro 2 muestra las condiciones de corte estándar para el corte trocoide. En el corte trocoide, la profundidad de corte en dirección radial, ésta no debe ser mayor.
Debido a que el corte de trocoide es muy eficiente, la cantidad de virutas a ser removidas en un determinado tiempo se incrementa. Por ello, las virutas deben ser adecuadamente removidas por medio de, por ejemplo, soplo de aire para prevenir la acumulación de virutas.

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Cuadro 2. Condiciones de corte estándar para el corte trocoide.
Profundidad de corte estándar en dirección radial (la dureza máx. del material es de 60HRC.
Nota: cuando la dureza del material sobrepasa los 60HRC, la profundidad máxima de corte en
dirección radial es de 0.2mm.

Fresa recomendada: VC-MD, VC-MDR

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2. CORTE HELICOIDE

El mismo se realiza cuando se corta operando la herramienta helicoidalmente, se puede emplear en el mecanizado de agujeros con una fresa de punta esférica. La utilización del corte helicoide disminuye la carga sobre la fresa y permite el mecanizado de alta velocidad. Aunque la eficiencia del mecanizado de agujeros con el corte helicoide es inferior que en el perforado, puede producir agujeros exactos. Ya que puede realizar agujeros de varios tamaños con una sola herramienta, esto genera una ventaja al reducir la cantidad de herramientas a utilizar. Es posible, con este método, mecanizar acero endurecido sin refrigerante.

2.1 Un ejemplo del mecanizado de alta velocidad en acero endurecido con corte helicoide.

2.2 El uso del corte helicoide permite el mecanizado de alta velocidad en acero endurecido. El cuadro 3 muestra un ejemplo del mecanizado de alta velocidad de un agujero en acero endurecido. Cuando el acero endurecido, tal como se lo muestra en este ejemplo, es mecanizado por el perforado convencional, la velocidad de corte que se obtiene es sólo de 10m/min. Por el contrario, el uso del corte helicoide con una fresa de punta esférica resulta en una velocidad de corte de más de 280m/min. Permite también el mecanizado de agujeros sin refrigerante, lo que es imposible en el perforado convencional.

Fresa VC-2MB R3
Material

AISI H13 (52HRC)

Revolución 15.000 min-1 (283m/min)
Avance XY 1.500 mm/min
Avance Z 0.3 mm/círculo
Dirección del corte corte descendente
Refrigeración soplo de aire
Ilustración del agujero 005
Resultado El desgaste, luego de mecanizar 500 agujeros,
es menor, puede continuar mecanizando.

Cuadro 3. Ejemplo de corte a alta velocidad en acero endurecido con corte helicoide.

2.3 Condiciones apropiadas para el corte helicoide
El diámetro máximo de agujero que puede ser mecanizado con un corte helicoide es 2 veces el diámetro de la herramienta. Sin embargo, debe notarse que, cuando el avance Z es constante, una gran porción del diámetro de la fresa incrementa el grosor de las virutas y, en consecuencia, incrementa la carga de corte sobre la fresa. Aunque un agujero con un diámetro mayor a "el diámetro de la fresa + 1mm" puede realizarse, el valor apropiado del diámetro del agujero a realizarse para con el diámetro de la fresa (diámetro del agujero/diámetro de la fresa) es mayor a 1.5.
El cuadro 4 muestra las condiciones de corte estándar para el corte helicoide. Además, las virutas deben ser compulsivamente removidas del agujero para prevenir la acumulación de las mismas durante esta operación.

Cuadro 4. Condiciones estándar para el corte helicoide
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1) Cuando se utiliza la fresa VC-4MB, tanto la revolución como el avance XY pueden ser incrementados hasta 1.5 veces según los valores que figuran arriba.
2) Cuando el diámetro del agujero es más pequeño que 1.5 veces el diámetro de la fresa, por favor reduzca el avance Z.

CONCLUSION
Fueron detallados el corte trocoide y helicoide y los métodos adecuados para el corte a alta velocidad. Ambos métodos disminuyen la carga de corte sobre la fresa para permitir el mecanizado de alta velocidad.
Se espera que, en el futuro, el requerimiento del mecanizado a alta velocidad se incremente. Así como también, se extienda la durabilidad de la herramienta y la eficiencia del trabajo.

Fuente: www.mitsubishicarbide.com