SPX, fresa de baja resistencia al corte para mecanizado de contornos profundos

001La fabricación de moldes incluye el mecanizado de varias superficies verticales. Las operaciones de desbaste en estas superficies son usualmente realizadas con un ancho de corte de 10mm y a una profundidad de corte de al menos 200mm.
Para estas operaciones, convencionalmente se utilizaban fresas largas con insertos intercambiables de punta plana y fresas para desbaste de alta velocidad.
Sin embargo, el uso de fresas de punta plana era a veces problemático debido a la elevada resistencia al corte y las fuerzas experimentadas al ingresar a la pieza de trabajo que generaba vibraciones y ruptura del inserto, y eventualmente dañaba la fresa.

Mientras que por otro lado, en lo que se refiere a fresas integrales para desbaste a alta velocidad, la resistencia al corte y las fuerzas pudieron ser reducidas, pero no pudo lograrse cierto nivel requerido en cuanto a desempeño debido a las bajas condiciones de corte.

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Imagen 1 - Aplicación de la teoría del filo de una fresa integral para desbaste

La fresa SPX es una herramienta diseñada para lograr eficiencia en el mecanizado de superficies verticales en moldes. Al reducir la resistencia al corte durante el mecanizado, es posible lograr mayor eficiencia en el mecanizado. Para obtener una menor resistencia al corte la SPX emplea una geometría ondulada única en el filo que mejora las propiedades de ruptura de virutas y reduce las fuerzas experimentadas al ingresar a la pieza de trabajo.
En el desbaste con la fresa SPX, la eficiencia en el mecanizado puede ser incrementada desde un 100% hasta 300% en términos de removimiento de material. Como resultado, se producen drásticas reducciones en el tiempo de mecanizado y mayor durabilidad del inserto, lo que lleva a la reducción de costos.

1. CARACTERISTICAS DE LA SPX

(1) Geometría ondulada del filo (Imagen 1)

La fresa SPX emplea una geometría ondulada única que utiliza la misma teoría en cuanto a filo que las fresas integrales para desbaste (Figura 1) para romper las virutas y reducir la resistencia al corte. Además, la geometría ondulada ayuda a dispersar el área de corte para los filos y disminuir las fuerza de impacto. (Figura 2).

002 Figura 1 - Filo ondulado

003 Figura 2 - Reducción de la fuerza de impacto

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Figura 3 - Sujeción de gran rigidez

(2) Cuerpo de gran rigidez

1. Sujeción de gran rigidez (Figura 3)
Las herramientas convencionales utilizan una sujeción de dos caras para sujetar los insertos periféricos, mientras que la fresa SPX está diseñada con un sistema de sujeción de 3 caras de elevada rigidez. Por ello, los insertos de la fresa SPX obtienen una mayor resistencia ante fracturas aún si ocurren vibraciones por sobrecargas durante el mecanizado.

2. Descarga en espiral (Figura 4)
El cuerpo de la SPX está hecho de una aleación especial resistente al calor con un tratamiento superficial que posibilita que la fresa soporte un uso continuo aún bajo severas condiciones de corte.
Además, la descarga en espiral es aprovechada por el cuerpo. La misma es una sección de despeje para evitar que el cuerpo de la herramienta entre en contacto con la pieza y también para prevenir atoramiento de virutas y adhesión de material.
Al fijar la descarga en un valor óptimo, se asegura que aún en el mecanizado a alto avance, se puedan prevenir daños en la herramienta causados por el contacto de la pieza de trabajo y virutas, así como también evitar la posibilidad de astillamiento sin comprometer la rigidez total de la herramienta.

(3) Diseño de la herramienta

1. 4 filos efectivos en los insertos inferiores
Para los insertos inferiores de la SPX, 4 filos pueden ser utilizados efectivamente mientras que en los insertos superiores, pueden ser utilizados 2 filos. Esto resulta en la reducción de la carga durante el mecanizado en los insertos inferiores.
Las herramientas convencionales sólo tienen dos labios efectivos, por ello experimentan altas cargas lo que lleva a que la herramienta falle.

006 Figura 4 - Descarga en espiral

2. Geometría de los filos periféricos
La geometría de los insertos periféricos de la SPX están diseñados especialmente en caso de que si los insertos si sufren fracturas durante el mecanizado, los filos sin utilizar no sean afectados.
Haciendo posible utilizar por completo las 4 esquinas por inserto.

(4) Grado del inserto

Los insertos de la fresa SPX utilizan recubrimiento PVD Miracle. Hay dos grados disponibles, el VP15TF, resistente al desgaste y el VP20RT, con mayor resistencia al desgaste y tenacidad. Estos dos grados pueden ser utilizados en un amplio rango de materiales desde fundiciones hasta aceros.

(5) Cuerpos para la fresa SPX

Para los insertos de la fresa SPX, hay un total de 6 cuerpos disponibles en diámetros de corte de Ø50, ampliamente utilizado para el mecanizado de moldes y matrices, 2 tipos de mangos (modelo combinado de Ø50.8 y BT50) y 3 longitudes diferentes (corta, media y larga) para cada tipo de mango. Las series se expandirán para incluir diámetros de corte de Ø63-Ø160mm y mangos MT5, y un amplio rango de cuerpos de la SPX estarán disponibles pronto.

Ejemplos de aplicación:

007EJEMPLO 1:

Desbaste de una superficie vertical en un molde (Imagen 2)

Condiciones de corte con la fresa SPX:
Herramienta: SPX05034WNM
Inserto: VP15TF
Material: JIS FC250
Vel. de corte: 150m/min
Avance: 509mm/min
Prof. de corte: 125mm
Ancho de corte: 10mm
Corte en seco




Condiciones de corte con una fresa convencional:
Vel. de corte: 60m/min
Avance: 306mm/min
Prof. de corte: 98mm
Ancho de corte: 8mm

{Resultados}
La fresa SPX pudo quebrar las virutas en pedazos pequeños. A comparación con la herramienta convencional, la fuerza de corte se redujo en un 10%. Se realizó un mecanizado estable con poco ruido y sin vibraciones. La eficiencia en el mecanizado se incrementó en un 170% comparada con la fresa convencional.

008EJEMPLO 2:

Mecanizado de perfil de un molde (Imagen 3)
Condiciones de corte con la fresa SPX:
Herramienta: SPX05034WNM
Inserto: VP15TF
Material: JIS FC540/SX105V
Vel. de corte: 100m/min
Avance: 445mm/min
Prof. de corte: 50-100mm
Ancho de corte: 5-8mm
Corte en seco





Condiciones de corte con una fresa convencional:
Vel. de corte: 80m/min
Avance: 305mm/min
Prof. de corte: 50-100mm
Ancho de corte: 5-8mm

{Resultados}
La fresa SPX pudo despejar efectivamente las virutas generadas durante el mecanizado tanto del JIS FCD como del SX105V. La fuerza de corte y el ruido fueron menores que lo convencional y pudo realizarse un mecanizado estable sin vibraciones. La eficiencia en el mecanizado fue incrementada en un 50% comparada con la fresa convencional.

En lo que se refiere a fresas con punta plana para fresado lateral profundo, varios tipos de herramientas se han desarrollado hasta ahora. Sin embargo, en la realidad éstas no pudieron superar las herramientas convencionales.
La fresa SPX logró un sobresaliente avance al emplear muchas ideas innovadoras y lograr al mismo tiempo un desempeño excelente.
La fresa SPX incorpora la misma teoría en cuanto a filos que la fresa SRM2 (fresa con insertos intercambiables de punta esférica), la cual fue desarrollada hace algunos años. Mitsubishi Materials seguirá trabajando para un mayor desarrollo de herramientas con el uso de esta teoría de filo.

Fuente: Mitsubishi Materials Corp. / Autor: Nobukazu Horiike