La fabricación inteligente exige que los portaherramientas intercambien datos mediante IoT

El tiempo impone nuevas exigencias al mecanizado, que se ha transformado en nuevos requisitos para las máquinas-herramienta y, en consecuencia, en las herramientas de corte y los portaherramientas, ambos son elementos de una cadena que permite el conocimiento de las capacidades de la máquina herramienta cuando un mecanizado parte de una superficie.

El portaherramientas se relaciona con el eslabón más ‘conservador’ de la cadena y ha sufrido menos cambios revolucionarios por las razones señaladas. Sin embargo, el espíritu de la época y las tendencias modernas en el corte de metales no han superado.

Obviamente, la filosofía de la Industria 4.0 ha tenido un grave impacto en la tenencia de herramientas. La fabricación inteligente del mañana exige que los portaherramientas inteligentes intercambien datos en el Internet de las Cosas que se habrá formado. Esto conducirá a la creación de nuevas capacidades de información de los portaherramientas mediante la adición de más y más unidades electrónicas. Incluso hoy en día, los chips ya incorporados sobre los portaherramientas proporcionan amplios datos que se comunican con las máquinas herramienta, los robots industriales y, con los dispositivos de almacenamiento y más entorno.

Agregar una nueva función de datos es sin duda una dirección extremadamente importante en el desarrollo de herramientas. Sin embargo, no cancela la forma común de un diseño mecánico mejorado, que puede parecer un poco significativo en comparación con la entusiasta ‘inteligencia de datos’ de las herramientas inteligentes. Cabe señalar que un desarrollo ‘tradicional’ que se relaciona con los portaherramientas como sistemas mecánicos para avanzar, está muy lejos de llegar a un callejón sin salida.

Las mejoras recientes en los diseños de portaherramientas se observan claramente en las siguientes áreas.

1. Mandriles de fijación térmica

Los métodos de mecanizado de alta velocidad (HSM) han llevado los requisitos de equilibrio de herramientas a nuevas exigencias. En HSM, las características dinámicas de una herramienta no se pueden separar del portaherramientas, y se debe prestar especial atención al conjunto de la herramienta de corte y el portaherramientas. Por lo tanto, minimizar el desequilibrio de dicho ensamblaje es uno de los desafíos a que enfrentan los desarrolladores de herramientas. Se ha tratado de garantizar los parámetros de equilibrio requeridos en la etapa de diseño antes de la producción. Este diseño de equilibrio no puede reemplazar el equilibrio ‘físico’ de un ensamblaje real, pero disminuye sustancialmente el desequilibrio de masa de un producto futuro y hace que el equilibrio ‘físico’ sea mucho más fácil.

Los mandriles térmicos cumplen de manera óptima con los requisitos de un portaherramientas equilibrado para HSM que ya se encuentra en la propia etapa de diseño. Esto explica por qué el avance de los mandriles térmicos es prioritario.

2. Suministro de refrigerante

Sabemos que cuando el flujo de refrigerante es preciso y se dirige a una zona de corte, se mejora significativamente el rendimiento del mecanizado. Es por ello por lo que la industria requiere portaherramientas más avanzados con opciones de suministro interno, especialmente para el mecanizado con refrigeración por alta presión (HPC).

3. Herramientas modulares de cambio rápido

El principio de diseño modular simplifica considerablemente la búsqueda de la configuración óptima de un conjunto de herramientas y reduce la necesidad de herramientas especiales. Así tanto en herramientas como portaherramientas cabe racionalizar hacia la modularidad de forma general.

4. Aplicaciones en longitud

Las aplicaciones de mecanizado en elevada longitud, que requieren un alto voladizo en un conjunto de herramientas, presentan una estabilidad deficiente. Por lo tanto, el aumento de la resistencia a la vibración del conjunto es una tendencia más del desarrollo de nuevos portaherramientas.

5. Conexión cónica poligonal

La conexión cónica poligonal, estandarizada ISO (ISO 26623-1) ha demostrado su eficacia y se ha vuelto común en máquinas multitarea y centros de torneado. Diversos fabricantes producen esta sujeción bajo nombres comerciales como Camfix, Capto, Tungcap, etc.

Estas son solo algunas de las direcciones preferentes para desarrollar portaherramientas. Otras se centran en una transmisión de alto par, evitando la extracción de la herramienta debido al alto componente axial de la fuerza de corte y también en el aumento de la precisión, en soluciones más ergonómicas, etc. Por lo tanto, la posible conclusión de un aparente estancamiento en el diseño mecánico de los portaherramientas es incorrecta.

Mediante el uso del ejemplo, consideremos las últimas versiones de portaherramientas de Iscar en los últimos años.

Recientemente, Iscar amplió su familia de mandriles térmicos mediante la adición de nuevos mandriles con vástago cónico de polígono C8. Los mandriles ofrecen varios tamaños de orificio/pinza de 6 a 32 mm. Los nuevos productos introducidos cuentan con canales de refrigerante paralelos al orificio de la herramienta para proporcionar un suministro efectivo de refrigerante al filo de corte de la herramienta sujeta.

Debido a la creciente popularidad de la adaptación cónica poligonal Iscar ha desarrollado una nueva familia de herramientas para aplicaciones de torneado y roscado externos e internos. Un concepto modular de la familia permite varios conjuntos de herramientas utilizando una amplia gama de cabezales de corte con plaquitas intercambiables que se montan en portaherramientas con vástagos cónicos de poligonales.

1. Actualización de las pinzas ER

¿Qué más puede ser nuevo en las pinzas ER? Los fabricantes de herramientas han desarrollado una rica variedad de conjuntos precisos que ofrecen capacidad de suministro de refrigerante. Por ejemplo, las nuevas pinzas selladas de caucho ER de Iscar con un rango de colapso estrecho aseguran una mejor fuerza de sujeción, mantienen una alta precisión de 0.005 mm y facilitan 4 chorros de refrigeración.

Las pinzas integrales Iscar, con el vástago cónico macizo para montaje directo en mandriles ER, son herramientas muy precisas y rígidas, y se consideran portaherramientas: la parte frontal de la pinza tiene su propia adaptación para montar cabezales de corte con plaquitas o están hechos completamente de metal duro integral.

2. Mandriles hidráulicos de última generación

Los mandriles hidráulicos garantizan un alto par de agarre que es vital para el mecanizado pesado. Durante los últimos años, Iscar amplió su gama de productos de mandriles hidráulicos, y ahora están disponibles con vástagos BT-MAS, DIN 69871 y HSK. Además de una transmisión de alto par y capacidades de cambio rápido de herramientas, los mandriles hidráulicos se caracterizan por excelentes propiedades de amortiguación de vibraciones y alta precisión.

3. Sistemas de herramientas ensambladas para productos específicos

Iscar también desarrolló un sistema de herramientas ensambladas de cambio rápido específicamente para el torneado de llantas de aluminio. Un conjunto de herramientas consta de un cabezal de corte y un soporte. La cabeza de corte se monta en el soporte mediante el uso de una conexión de cola de milano. El mecanismo de cola de milano asegura un contacto frontal completo entre el soporte y la cabeza y fuerzas de sujeción son muy altas y pueden resistir condiciones de corte difíciles. Los soportes se producen en VDI40, VDI50 o vástagos redondos.

4. La innovación nunca se detiene

Podemos ver que el progreso en la tenencia de herramientas está lejos de agotar los recursos del diseño avanzado. Aunque los portaherramientas de alta calidad han alcanzado el nivel adecuado de rendimiento para satisfacer las necesidades de los fabricantes de hoy, la fábrica inteligente del mañana exige un nivel aún mayor. El diseño inteligente, en combinación con la tecnología progresiva, sigue desempeñando un papel clave en la mejora de la fabricación de herramientas.