El movimiento helicoidal en el fresado

El lanzamiento en los años 90 de la línea Helimill de Iscar, con un diseño revolucionario con plaquitas intercambiables, marcó un importante hito en el campo de las herramientas de fresado y estableció un nuevo concepto que condicionó el futuro del sector. Este innovador diseño se consiguió utilizando una plaquita de metal duro en forma de paralelogramo con filo de corte helicoidal, formado por la intersección de la cara helicoidal lateral con la superficie superior con forma también helicoidal (Figura 1).

El concepto Helimill ofrece varias ventajas. En primer lugar, cuando la plaquita está montada en la fresa, la constancia de los ángulos de desprendimiento y desahogo a lo largo del filo de corte reduce las variaciones de las fuerzas de corte, garantizando una acción suave de mecanizado. Por primera vez la cara de corte de la plaquita no era igual a la de apoyo.

En segundo lugar, la homogeneidad del filo aumenta su resistencia.

Por último, la proximidad del filo de corte helicoidal al cilindro imaginario generado por una herramienta rotativa mejora la precisión, en comparación con las de filo de corte recto de generaciones anteriores.

Estos avances han elevado el rendimiento de las operaciones de fresado a nuevos niveles.

A lo largo de los años, la mejora continua ha dado lugar a significativos cambios en las geometrías clásicas Helimill. La hélice del filo de corte es ahora más pronunciada y la morfología de la cara superior, más compleja. En combinación con las avanzadas calidades de metal duro, estos nuevos diseños han alcanzado un nuevo nivel de rendimiento. Sin embargo, la forma de paralelogramo de las plaquitas limita a dos el número de filos de corte intercambiables.

Para maximizar la eficiencia del metal duro se desarrolló una nueva serie de plaquitas, adaptando con gran éxito el principio del filo de corte helicoidal esta vez a las plaquitas triangulares para eliminar esta limitación de dos filos. Además de tres filos de corte, el concepto de plaquita triangular ofrece ventajas adicionales. En comparación con otras plaquitas de diferente forma, pero igual longitud del filo de corte, las plaquitas triangulares presentan una zona central más amplia. Esto permite un mayor agujero central y, por consiguiente, un tornillo de fijación con una rosca más grande. Como resultado, la fijación de la plaquita es más fuerte, contribuyendo a la durabilidad total del conjunto de la herramienta. Además, la forma triangular mejora la capacidad de fresado en rampa.

En general, el lanzamiento de la línea Helimill de Iscar y sus consiguientes avances han revolucionado la industria de las herramientas de fresado. La incorporación de filos de corte helicoidales y plaquitas triangulares ha aumentado significativamente el rendimiento, precisión y durabilidad, elevando las capacidades de fresado a nuevos niveles.

Una consecuencia directa de la familia Helimill es la Heli-3-mill, una familia de fresas con plaquitas triangulares intercambiables desarrollada y lanzada por Iscar la pasada década (Figura 2).

Las ventajas del ‘triángulo helicoidal’ explican por qué esta familia ha ganado tanta popularidad en el mercado. Sin embargo, esto no significa que la forma triangular vaya a sustituir completamente al tradicional rectángulo con filos de corte helicoidales a corto plazo. La forma de paralelogramo sigue siendo competitiva.

Paradójicamente, la parte más estrecha de la plaquita con forma de paralelogramo está considerada como una desventaja frente a la plaquita triangular y al mismo tiempo ofrece determinadas ventajas. En primer lugar, una plaquita más estrecha permite que herramientas de menor diámetro puedan tener diseño intercambiable. En segundo lugar, esta geometría reduce la profundidad del canal de viruta, reforzando la sección transversal del cuerpo de la fresa. Esta característica es particularmente importante para los diseños de fresas multidiente (erizo), donde la rigidez y resistencia del cuerpo son fundamentales. La estructura de paralelogramo también permite radios de punta más amplios. Además, las plaquitas de forma clásica son muy adecuadas para el fresado con alto avance (HFM) y montan en los asientos existentes, transformando una herramienta a 90º en una eficiente fresa con alto avance. Por otra parte, el ‘paralelogramo helicoidal’ tiene menor longitud total que el ‘triángulo helicoidal’ para la misma longitud de corte. Por tanto, sería prematuro e incorrecto desestimar las plaquitas en forma de paralelogramo clásicas.

Como resultado, el diseño de las fresas intercambiables a 90º combina a la perfección ambos conceptos, utilizando plaquitas triangulares y en forma de paralelogramo a la vez. Aunque el concepto de plaquita triangular domina los diseños modernos, el principio del paralelogramo sigue siendo de gran importancia. La línea Helimill de Iscar continúa evolucionando con nuevos productos, como los recientemente desarrollados, que demuestran que el diseño tradicional de fresas con plaquitas en forma de paralelogramo intercambiables sigue siendo efectivo y capaz de satisfacer las exigencias de la industria actual. El fresado de superaleaciones a altas temperaturas y titanio (grupo de materiales ISO S) y el de aceros inoxidables austeníticos y dúplex de baja maquinabilidad (grupo ISO M) son todo un reto. Un suministro efectivo de refrigerante, especialmente si es a alta presión y dirigido a los filos de corte (HPC), puede reducir significativamente la carga térmica en el filo de corte, mejorando a su vez la lubricación y la extracción de viruta.

Por otra parte, esto permite unos parámetros más elevados y un mayor ancho de corte, que se traduce en un mayor índice de extracción de metal (MRR). Además, el HPC facilita la producción de virutas compactas y curvadas, por lo que se puede aplicar a herramientas con pequeños desahogos de viruta y gran densidad de dientes. Teniendo en cuenta estos factores, Iscar ha ampliado la línea Heli2000 (la versión más reciente de Helimill) con nuevas fresas que incorporan la opción de HPC y que tienen un diseño optimizado utilizando la dinámica computacional de fluidos (CFD). Estas fresas existen en configuración integral y de cabezas de fresado de tamaño relativamente pequeño con plaquitas, compatibles con los sistemas modulares Multi-Master y Flexifit de Iscar (Figura 3).

La familia Heli2000 combina los más recientes desarrollos de las líneas Helimill Heliplus en una sola. Esto incluye dos nuevas y extremadamente eficientes calidades de metal duro: IC5600, diseñada para el mecanizado de aceros (grupo ISO P) e IC716, específica para titanio. La gama de plaquitas también ha sido ampliada con nuevas geometrías, entre las que se incluyen plaquitas con un rompevirutas muy positivo para titanio, filos de corte con rompevirutas para un desbaste productivo y otros diseños. Además, la gama cuenta ahora con plaquitas con filos de corte reforzados para el fresado con alto avance de materiales de hasta 50 HRC de dureza (grupo ISO H, Figura 4).

Estos nuevos productos también son parte de la familia Helialu de fresas con plaquitas en forma de paralelogramo para el mecanizado de aleaciones de aluminio (grupo ISO N). La ampliación de esta familia incluye cabezas de fresado con conexión roscada para los sistemas Multi-Master y Flexifit y opción de alta presión de refrigerante (HPC). La configuración de diseño roscado de las cabezas incrementa significativamente la versatilidad de las herramientas Helialu, ya que se pueden utilizar innumerables mangos, adaptadores, extensiones y reductores Master y Flexifit.

En resumen, la evolución del “paralelogramo helicoidal” no ha cesado. De hecho, la tradicional familia Helimill continúa creciendo en popularidad, siguiendo una trayectoria en espiral ascendente, reconsiderando desarrollos anteriores, pero a un nivel mucho más avanzado.