Diversificar para ganar resiliencia

Según McKinsey and Company, “la crisis del covid-19, los efectos económicos posteriores a la pandemia y el actual conflicto en Ucrania han puesto de manifiesto las vulnerabilidades de las actuales cadenas de suministro mundiales”. Para ganar resiliencia en esta época de incertidumbre, los fabricantes se están diversificando para sobrevivir. Por ejemplo, un cliente de Sandvik Coromant en EE. UU. se ha diversificado de la ingeniería general a otros sectores como el aeroespacial, la defensa y el médico, hasta el punto de que ningún cliente o industria representa más del 25% de su negocio total.

En casos como este, la diversificación implica producir piezas nuevas y desconocidas hasta ahora con tolerancias estrechas. Pero los retos no acaban allí. Según otro informe de McKinsey and Company, “entregar los productos a tiempo, con buena calidad y al menor coste ya no es suficiente”. El informe continúa diciendo que “las organizaciones necesitan ahora redes que tengan la resiliencia para aguantar reveses y la agilidad para responder a clientes exigentes y a mercados que cambian rápidamente”, y deben conseguirlo con “sostenibilidad medioambiental y social”.

Sin embargo, la diversificación también implica el mecanizado de una gama más amplia de materiales difíciles de mecanizar como el aluminio, el titanio y el Inconel. ¿Cómo pueden los talleres de maquinaria superar estos retos y, al mismo tiempo, alcanzar los objetivos planteados en el informe de McKinsey and Company? La respuesta reside en mejores herramientas junto a máquinas herramienta.

Primero, echemos un vistazo a los retos del mecanizado más de cerca. Según un análisis de los parámetros del sistema para el mecanizado de materiales tenaces por The International Journal of Advanced Manufacturing Technology, “la vibración es más propensa a producirse en el fresado de titanio debido a las vibraciones autoexcitadas (es decir, la sacudida) entre la pieza y la herramienta de corte”, lo que también se aplica a otros materiales difíciles de mecanizar como el aluminio o el Inconel.

Las vibraciones durante un proceso de mecanizado tienen varias consecuencias negativas. Estas incluyen la degradación de los acabados superficiales en la pieza, el desgaste adicional de los filos de corte y los patrones de desgaste impredecibles de la herramienta de corte. Las vibraciones crean un impacto negativo en la seguridad general del mecanizado y pueden provocar un aumento del uso de energía y los costes, además de impactar la calidad de la pieza.

Naturalmente, estos problemas se agravan en los talleres de maquinaria que manipulan diferentes materiales como parte de una estrategia de diversificación. Entonces, ¿qué se puede hacer? Este fue el reto que afrontó el equipo de I+D de Sandvik Coromant: producir una gama completa de fresas de ranurar de metal duro integral que puedan eliminar las vibraciones y, al mismo tiempo, muy versátiles en cuanto a su aplicación y materiales. La gama debe ser fácil de usar y superar a las herramientas de la competencia en términos de productividad y vida útil.

Por ello, Sandvik Coromant ha desarrollado CoroMill Dura. La gama comprende varias fresas de ranurar de metal duro integral, incluidas fresas de ranurar de metal duro de diferentes longitudes, diámetros y diseños con dos, tres, cuatro, cinco y hasta siete ranuras. Además, la gama cuenta con una nueva tecnología patentada por Sandvik Coromant, conocida como WhisperKutTM, que ha sido desarrollada para disipar significativamente los armónicos, al tiempo que reduce las sacudidas y las vibraciones.

La tecnología WhisperKut destaca por su diseño de hélice variable asimétrica. Desde hace tiempo se sabe que la optimización de la separación de las ranuras, junto con otros aspectos del diseño de una fresa de ranurar, puede reducir en gran medida las vibraciones y las sacudidas en el mecanizado. Sin embargo, con la tecnología WhisperKutTM, cada ranura de corte está orientada en un ángulo de hélice distinto en relación con todas las ranuras restantes, lo que permite una buena estabilidad y eficacia en la eliminación de los armónicos perjudiciales. Puesto que cada ranura está desigualmente separada de las otras, esto reduce los armónicos constantes que se producen típicamente con las fresas de ranurar convencionales.

Por ello, las fresas de ranurar de metal duro integral CoroMill Dura, equipadas con la tecnología WhisperKutTM, están diseñadas para ser una solución de herramientas única. Las fresas de ranurar se pueden utilizar en todos los procesos necesarios para producir una pieza, incluido el desbaste, el acabado, el semiacabado y el mecanizado en rampa. Sin embargo, también era necesario evaluar si CoroMill Dura podía superar a las fresas de la competencia en términos de productividad y vida útil.

La gama CoroMill Dura de fresas de ranurar de metal duro integral de Sandvik Coromant está diseñada para eliminar vibraciones.

Seguidamente se evaluó el rendimiento de CoroMill Dura en una operación de fresado lateral frente a una fresa de ranurar de metal duro de la competencia. Primero, para el mecanizado de una pieza de acero al cromo-molibdeno DIN 42CrMo4 ISO P y, segundo, para el mecanizado de una pieza de acero inoxidable AISI 304 ISO M.

La pieza DIN 42CrMo4 tenía una resistencia a la tracción (UTS) de 95 kg/mm² y una dureza Rockwell (HRC) de 39. El diámetro de las herramientas (D) medía 12,7 milímetros (mm) con un stickout, es decir, la distancia desde la punta de la herramienta hasta el punto donde el mango de la herramienta entra en el portaherramientas, de 33 a 40 mm.

El rendimiento de cada herramienta se evaluó en función del volumen total del material (cm³) extraído de la pieza. Para conseguir un volumen de viruta máximo (MRR, por sus siglas en inglés), las herramientas trabajaron a una velocidad de corte (vc) de 150/60 m/min, un avance por diente (fz) de 0,04 a 0,1 mm/diente; con una profundidad de corte axial (ap) de 1 x D y una profundidad de corte radial (ae) de 0,5 x D. Las herramientas funcionaron durante un máximo de 60 minutos y se aplicó un refrigerante.

Se utilizaron distintos datos de corte para la pieza AISI 304, que incluía una vc de 80/40 m/min, un fz de 0,05 mm/diente, una ap de 1 x D y una ae de 0,5 x D. Una vez más, las herramientas funcionaron durante un máximo de 60 minutos y se aplicó refrigerante.

Al final, en el fresado lateral de la pieza DIN 42CrMo4, CoroMill Dura ofreció un rendimiento superior al 25% en comparación con la fresa de ranurar de metal duro integral de la competencia y un rendimiento superior al 20% en el fresado lateral de la AISI 304. Sandvik Coromant también probó CoroMill Dura frente a una herramienta de su propia gama de la generación anterior y descubrió que la nueva herramienta era más competitiva, más económica y más productiva.

En base a estas pruebas, CoroMill Dura ha demostrado ser una herramienta de gran rendimiento para aplicaciones versátiles. Se adapta bien a las necesidades de los talleres de maquinaria que buscan expandirse en nuevos segmentos de la industria, o aumentar su enfoque en la producción de lotes pequeños. Con estas herramientas más avanzadas, los talleres de maquinaria pueden, parafraseando a Ellen Ullman, ayudar a los talleres de maquinaria a ganar resiliencia con la máxima producción y eficiencia al tiempo que alimentan el pensamiento y la imaginación humanos.