Resumen del escariador

Si desea mejores orificios de los que puede proporcionar un taladro, probablemente esté buscando un escariador, una herramienta de corte giratoria que se utiliza para agrandar y terminar con precisión los orificios realizados por otros medios. Sin embargo, antes de comenzar la búsqueda de un escariador, los talleres deben adquirir conocimientos en ciertas áreas, como las opciones disponibles, la información que necesitan los proveedores potenciales y los desarrollos recientes que podrían satisfacer las necesidades mejor que las alternativas convencionales.

En algunas situaciones, incluso puede resultar útil dar un paso atrás y averiguar si es necesario un escariador para una aplicación de taladrado.

"A veces, lo primero que analizamos es si podemos mantener (la tolerancia) que el cliente desea con una operación de perforación", dijo Craig Ewing, especialista nacional en productos de perforación de Iscar Metals Inc. en Arlington, Texas. "Si la tolerancia no es demasiado estricta, hay muchas cosas que se pueden hacer en el proceso de perforación que a menudo producirán un agujero preciso".

Dijo que la perforación ahora puede mantener tolerancias que en el pasado sólo se podían lograr mediante escariado.

"Con la antigua perforación de alta velocidad, tenías suerte de obtener una tolerancia IT10", dijo Ewing. “Pero hoy en día, normalmente perforamos desde una tolerancia IT8 a IT9. Si desea ajustar más que IT8, debe recurrir al escariado”, que fácilmente puede alcanzar una tolerancia IT7 y, en algunos casos, puede llegar a IT5.

Bayo T-Ream ofrece cabezales de carburo sólido intercambiables para aplicaciones de escariado de alta velocidad. Un sistema de refrigeración a través de la herramienta suministra lubricación directamente a cada filo. Imagen cortesía de Íscar Metals

Consideraciones básicas

Si después de todo es necesario escariar, dijo, un escariador de carburo sólido generalmente puede manejar tiradas de producción de tamaño pequeño a mediano. Para una producción de mayor volumen, recomienda algo como Bayo T-Ream de Iscar Metals, un escariador de múltiples flautas que consiste en una cabeza de carburo sólido montada en un vástago de acero. Cubriendo un rango de 11,5 mm a 32 mm (0,453" a 1,26") de diámetro, Bayo T-Ream ofrece velocidades de carburo en lugar de acero de alta velocidad, dijo, así como una buena repetibilidad cuando se reemplaza el cabezal.

"Para tiradas de producción de (volumen) medio a alto", dijo Ewing, "se obtienen tasas de eliminación de metal muy rápidas para la operación de escariado y también un orificio de muy alta calidad en muchos casos".

Además de la elección del material, el rendimiento de un escariador depende de su número de ranuras.

"Queremos utilizar tantas flautas como sea posible porque eso ayuda con el acabado", dijo John Kiiffner, director de ventas del noreste de GWS Tool Group en Tavares, Florida. “Cuanto más contacto superficial tengamos al escariar, mejor”.

La cantidad de canales que puede acomodar un escariador depende de su diámetro. Por ejemplo, dijo que GWS Tool Group podría colocar hasta tres ranuras en un escariador de 2 mm (0,079") de diámetro, pero el número podría llegar hasta 11 en un escariador de 20 mm (0,787") de diámetro. escariador. Dijo que normalmente es una buena práctica colocar un número impar de ranuras en un escariador porque esto reduce su tendencia a formar un agujero lobulado.

"Con un número impar de flautas", dijo Kiiffner, "se obtiene un agujero redondo más preciso que si se utiliza un número par".

Otro factor que afecta el rendimiento del escariador es la preparación de los bordes. Ewing dicha preparación del borde abarca el pulido y bruñido del filo, el recubrimiento utilizado y el ángulo de avance del escariador. Iscar Metals utiliza diferentes preparaciones de bordes para sus escariadores, según el material que se corta. Su preparación de bordes estándar es de uso general y funciona para muchos materiales. Sin embargo, normalmente, dijo, los aceros inoxidables y las aleaciones de alta temperatura requieren escariadores con una preparación especial de los bordes.

Muchas veces, los clientes llegan a GWS Tool Group con tolerancias que no se pueden lograr ni siquiera con escariado. En estos casos, dijo Kiiffner, las piezas escariadas se tratan térmicamente y luego se someten a un proceso de bruñido para ajustar aún más las tolerancias de los orificios. Para ahorrar en el proceso de bruñido, que es largo y costoso, recomienda el uso de herramientas y operaciones de escariado que realicen agujeros lo más cerca posible de los requisitos de la aplicación.

¿Estándar o personalizado?

Una de las decisiones más importantes que deben tomar los comerciantes en el mercado de escariadores es si optar por una herramienta disponible en el mercado o una hecha a medida.

"No tenemos ningún producto estandarizado disponible en el mercado", dijo Jamie Dunneback, gerente de ventas de herramientas redondas en Star Cutter Co. en Farmington Hills, Michigan. "Todo está hecho a medida según los requisitos del cliente y diseñado exclusivamente para optimizar su proceso".

Por supuesto, conseguir un escariador hecho a medida lleva algo de tiempo. Si bien un taller probablemente pueda obtener un escariador listo para usar en uno o dos días en muchos casos, dijo que el tiempo de entrega para un escariador personalizado es aproximadamente de seis a ocho semanas.

Los escariadores PAC, un reemplazo de los escariadores con mandril, están diseñados para garantizar la rectitud independientemente del orificio pretaladrado y, al mismo tiempo, mantener el tamaño y el acabado del orificio. Imagen cortesía de GWS Tool Group

Además, los escariadores personalizados cuestan más que las opciones disponibles en el mercado. Pero Dunneback dijo que las herramientas personalizadas son más económicas a largo plazo.

“En general, debido a que nuestras herramientas se fabrican a medida y aplicamos los recubrimientos adecuados según los materiales utilizados, (proporcionarán) una distancia de corte más lineal que un escariador estándar”, dijo. "Por lo tanto, deberían ser menos costosos (en general) pero con un costo inicial un poco más alto".

Dunneback también señaló que si una herramienta dura más en la máquina, se necesitan menos cambios de herramienta, lo que reduce los costos al reducir el tiempo del ciclo.

Los talleres que optan por la ruta personalizada deben proporcionar la mayor cantidad de información posible sobre su aplicación de escariado a la empresa de herramientas que seleccionen, dijo Gary McCarel, ingeniero de aplicaciones de Star Cutter. Para empezar, él y sus colegas necesitan conocer el Cpk, o índice de capacidad de proceso, aceptable para la aplicación.

"Para mantener un Cpk de 1,667, que es bastante estándar en la industria, perdemos gran parte de nuestra tolerancia de tamaño" para el diámetro terminado del escariador, dijo. “La impresión de una pieza puede indicar ±13 µm, pero para que podamos ejecutar a 1,667 Cpk, solo podemos usar ±6 µm de eso. Por eso el tamaño es nuestra primera preocupación”.

Los fabricantes de escariadores personalizados también deben tener las especificaciones de posición de la aplicación.

“Cuando se desbasta un agujero antes de una resma terminada o una operación de resma terminada y bruñido, ese agujero no es necesariamente recto de arriba a abajo”, dijo McCarel. "Por lo tanto, necesitamos diseñar un escariador que no solo mantenga la circularidad, la redondez en tamaño y acabado, sino que corte (con precisión) su propia posición, de arriba a abajo".

Dijo que la tolerancia especificada para la desviación posicional podría ser de sólo micrones de un solo dígito desde la parte superior de un agujero hasta el fondo.

Otros detalles que necesitan los diseñadores de Star Cutter incluyen los requisitos de la aplicación en cuanto a acabado superficial y tiempo de ciclo. Los talleres deben tener en cuenta que el acabado de la superficie afecta el tiempo de ciclo que puede realizar un escariador. Por ejemplo, McCarel dijo que los diseñadores de herramientas pueden acortar los tiempos de ciclo a expensas de la calidad del acabado de la superficie manipulando las posiciones de las flautas del fresador.

Aunque Star Cutter prefiere diseñar escariadores basándose en la información de la aplicación proporcionada por el cliente, el proceso no siempre funciona de esa manera. En algunos casos, los clientes simplemente piden algo similar o idéntico a una de sus herramientas existentes.

Los escariadores de diamante policristalino de bolsillo fijo de Star Cutter vienen en estilos de cuerpo de acero de carburo y monobloque. Imagen cortesía de Star Cutter

“Dicen: 'Sabemos que la herramienta funciona y no pretendemos cambiar el diseño. Estamos buscando una fuente secundaria o mejoras potenciales basadas en algunas cosas simples que ustedes están haciendo con sus recubrimientos, sustratos y cosas de esa naturaleza'”, dijo Dunneback.

En estas situaciones, dijo, Star Cutter "seguirá la generalidad del diseño procedente de las especificaciones del cliente".

Sin embargo, durante evaluaciones posteriores de los escariadores en uso, el personal de la empresa puede sugerir mejoras de diseño a estos clientes.

Escariado mejorado

Aunque la tecnología de escariado no ha cambiado mucho en los últimos años, ha habido avances que los usuarios de herramientas de escariado deben conocer. Uno es la creciente popularidad de las herramientas monobloque. Kiiffner dijo que "monobloque" se refiere al hecho de que las herramientas están construidas sobre el portaherramientas, por lo que no hay necesidad de sujeción.

"Normalmente", dijo, "cuando sujetas algo, vas a inducir el descentramiento".

Entonces, el propósito de crear una herramienta de escariado de una sola pieza es minimizar el descentramiento.

La desventaja, sin embargo, es que es "muy costoso" fabricar herramientas de esta manera, afirmó Kiiffner.

Otro avance que afecta a los escariadores es el trabajo que realiza Star Cutter sobre los armónicos de las herramientas en uso. El objetivo es reducir la vibración de las herramientas mientras realizan su trabajo.

"Tenemos gente en el campo recopilando datos y hemos comenzado a armar una base de datos basada en diferentes materiales, recubrimientos y constantes de fricción cinética y dinámica", dijo McCarel. "Todos estos elementos entran en el diseño de nuestros escariadores".

Esta base de datos y los modelos matemáticos basados ​​en su información permiten a la empresa realizar predicciones que pueden ayudar a estabilizar los escariadores en operación. En algunos casos, dijo, las predicciones son contradictorias.

“Se podría pensar: 'Tengo una vibración radical (a cierta velocidad de corte), así que debería reducirla'”, dijo McCarel. “A veces, sin embargo, es necesario acelerar la herramienta. Estas zonas de calma se encuentran en el modelo matemático y ahí es donde quieres que esté tu herramienta”.

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

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 soluble o mezclas químicas (semisintéticas, sintéticas) pero puede ser aire presurizado u otro gas. Debido a la capacidad del agua para absorber grandes cantidades de calor, se usa ampliamente como refrigerante y vehículo para diversos compuestos de corte, y la relación agua-compuesto varía según la tarea de mecanizado. Ver fluido de corte; fluido de corte semisintético; fluido de corte en aceite soluble; fluido de corte sintético.

Acondicionamiento del filo, como bruñido o biselado, para hacerlo más fuerte y menos susceptible a astillarse. Un chaflán es un bisel en el filo de la herramienta; el ángulo se mide desde la cara de corte hacia abajo y generalmente varía de 25° a 45°. El bruñido es el proceso de redondear o desafilar el filo con abrasivos, ya sea manual o mecánicamente.

Ranuras y espacios en el cuerpo de una herramienta que permiten la eliminación de virutas y la aplicación de fluido de corte en el punto de corte.

Operación de mecanizado en la que se elimina el material de la pieza de trabajo mediante una muela abrasiva motorizada, piedra, correa, pasta, lámina, compuesto, lodo, etc. Toma varias formas: rectificado de superficies (crea superficies planas y/o cuadradas); rectificado cilíndrico (para formas cilíndricas y cónicas externas, filetes, socavados, etc.); rectificado sin centros; biselado; rectificado de hilos y formas; rectificado de herramientas y cortadores; molienda brusca; lapeado y pulido (pulido con granos extremadamente finos para crear superficies ultralisas); bruñido; y rectificado de discos.

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

Material de herramienta de corte que consiste en cristales de diamante naturales o sintéticos unidos entre sí bajo alta presión y temperaturas elevadas. El PCD está disponible como punta soldada a un soporte de inserto de carburo. Se utiliza para mecanizar aleaciones no ferrosas y materiales no metálicos a altas velocidades de corte.

Herramienta de corte giratoria que se utiliza para agrandar un orificio perforado. Normalmente elimina sólo una pequeña cantidad de caldo. La pieza de trabajo soporta la herramienta de corte de múltiples filos. También para contornear un agujero existente.

Cuerpo principal de una herramienta; la porción de un taladro o herramienta terminal similar que encaja en una pinza, mandril o dispositivo de montaje similar.

Los aceros inoxidables poseen alta resistencia al calor, excelente trabajabilidad y resistencia a la erosión. Se han desarrollado cuatro clases generales para cubrir una variedad de propiedades mecánicas y físicas para aplicaciones particulares. Las cuatro clases son: los tipos austeníticos de la serie 200 de cromo-níquel-manganeso y de la serie 300 de cromo-níquel; los tipos martensíticos de cromo, endurecibles serie 400; los tipos ferríticos de la serie 400, no endurecibles, de cromo; y el tipo de aleaciones de cromo-níquel que endurecen por precipitación con elementos adicionales que son endurecibles mediante tratamiento con solución y envejecimiento.

La cantidad mínima y máxima que se permite que la dimensión de una pieza de trabajo varíe de un estándar establecido y aún sea aceptable.

Asegura una herramienta de corte durante una operación de mecanizado. Los tipos básicos incluyen bloque, cartucho, mandril, pinza, fijo, modular, de cambio rápido y giratorio.

William Leventon es editor colaborador de la revista Cutting Tool Engineering. Contáctelo por teléfono al 609-920-3335 o por correo electrónico a [email protected].

Grupo de herramientas GWS877-497-8665 www.gwstoolgroup.com

Íscar Metals Inc.888-472-2788www.iscarmetals.com

Cortador de estrellas Co.248-474-8200 www.starcutter.com