Sacar ventaja mediante un mecanizado pesado inteligente

Debido a las fuerzas que aparecen durante el mecanizado, tanto la máquina como la herramienta se ven sometidas a cargas muy elevadas. Por tanto, el objetivo de una mejora debe residir en aumentar el volumen de arranque de material, alargando al mismo tiempo los tiempos de vida útil de la herramienta y reduciendo las solicitaciones sobre la máquina.

Bajo el concepto de ‘Dynamic Efficiency’, Heidenhain resume una serie de innovadoras funciones del TNC que ayudan al usuario a estructurar de una forma más eficiente el mecanizado pesado y el desbaste. Las funciones de software apoyan al operario de la máquina, haciendo además al propio proceso de fabricación más rápido, estable y previsible, en resumen, más eficiente. Para ello se combinan eficaces funciones de regulación con innovadoras estrategias de mecanizado, a fin de aumentar la potencia de arranque de material y reducir el tiempo de mecanizado. ‘Dynamic Efficiency’ comprende tres funciones de software:

• Active Chatter Control - La opción ACC reduce la tendencia a la vibración (chatter), permitiendo con ello avances más elevados y profundidades de pasada mayores.
• Adaptive Feed Control – La opción AFC regula el avance en función de la situación del mecanizado
• Fresado trocoidal – Función para la aceleración del desbaste de ranuras y cajeras con protección simultánea de la herramienta

Cada una de estas soluciones ofrece por sí misma mejoras decisivas del proceso de mecanizado. Pero sobre todo, la combinación simultánea de estas tres funciones del TNC aprovecha todo el potencial de la máquina y la herramienta, reduciendo al mismo tiempo la carga mecánica. Su empleo vale la pena. En la práctica se alcanzan aumentos del volumen de arranque de viruta hasta un 20 ó 25%.

Durante el desbaste, especialmente con materiales duros de mecanizar, aparecen fuerzas de corte muy elevadas y pueden aparecer vibraciones entre la herramienta y la pieza (chatter), produciendo marcas indeseadas sobre la superficie de la pieza.

Durante el desbaste, y en especial con materiales duros de mecanizar, aparecen fuerzas de corte muy elevadas. Al incidir de lleno las cuchillas de la herramienta en el material pueden aparecer molestas vibraciones entre la herramienta y la pieza (chatter) que producen marcas indeseadas sobre la superficie de la pieza. Además, debido a esta vibración, la herramienta se desgasta más y de forma menos uniforme. En casos desfavorables puede dar lugar incluso a la rotura de la herramienta. También la máquina herramienta es sometida a mayores cargas debido al chatter.

Para la reducción de la tendencia al chatter Heidenhain ofrece, con la opción ACC (Active Chatter Control) del TNC, una eficaz función de regulación. ACC actúa allí donde la vibración puede ser influenciada mediante la acción sobre los lazos de regulación. El algoritmo de la función ACC incrementa la capacidad de potencia de la máquina, dado que se consiguen mayores profundidades de corte y se eleva el volumen de arranque de material, llegando a ser de más de un 20% en determinadas tareas de mecanizado. Dado que la herramienta influye sobre las fuerzas de corte, lo cual determina las características de la eventual vibración por chatter que puede aparecer, puede asignarse a cada herramienta individual un juego de parámetros ACC específico.

La regulación adaptativa del avance optimiza el avance de trayectoria en función de la potencia del cabezal y de otros datos del proceso. Precisamente cuando, durante el mecanizado, varían las condiciones de corte debido, por ejemplo, a profundidades de corte fluctuantes, desgaste de la herramienta o a fluctuaciones de la dureza del material, la función AFC proporciona siempre el máximo avance posible, incrementando así la eficiencia.

La aplicación es sencilla: Antes del mecanizado pueden establecerse en una tabla valores límite máximos y mínimos para la potencia del cabezal. Para ello, el TNC registra durante un corte de aprendizaje la máxima potencia de cabezal que aparece. La regulación adaptativa del avance compara entonces de forma permanente la potencia del cabezal con la velocidad de avance, e intenta mantener la máxima potencia del cabezal durante todo el tiempo de mecanizado.

Gracias a la función AFC el tiempo de mecanizado se reduce de forma significativa, ya que, en zonas de mecanizado con menor volumen de material, el control numérico incrementa el avance de forma adaptativa. Al mismo tiempo se monitoriza la herramienta. El control numérico reduce automáticamente el avance cuando una herramienta se desafila, ya que, en ese caso, la potencia del cabezal aumenta. La opción AFC cuida además la mecánica de la máquina, porque el control numérico ajusta el avance de forma adaptativa al sobrepasarse la máxima potencia del cabezal. Así se protege de forma eficaz el cabezal principal frente a sobrecargas.

El ciclo del TNC ‘Fresado trocoidal’ acelera significativamente el mecanizado de desbaste de ranuras con contornos cualesquiera. En este ciclo se superponen un movimiento circular de la herramienta con un movimiento de avance lineal. El ciclo permite que sea arrancado material a lo largo de la longitud total de una fresa cilíndrica. Gracias al ‘pelado’ del material puede trabajarse con una gran profundidad y una elevada velocidad de corte. Gracias a la penetración en forma circular en el material, las fuerzas radiales que actúan sobre la herramienta son reducidas. Esto cuida la mecánica de la máquina y evita la aparición de vibraciones.

Cada una de estas soluciones ofrece por sí misma mejoras decisivas del proceso de mecanizado. Pero también pueden combinarse entre sí. Para ello se puso especial énfasis en que el comportamiento dinámico de la máquina no se vea mermado. Sólo así puede garantizarse un mecanizado eficiente con la correspondiente precisión.

Cuando se combina el fresado trocoidal con la regulación adaptativa del avance AFC puede contarse con un significativo plus de eficiencia. Dado que la herramienta es conducida dentro del material a través de una trayectoria circular, en una parte de esta trayectoria circular no tiene lugar ninguna penetración. En esta situación, AFC desplaza la herramienta a una avance significativamente mayor. De esta forma se consigue una enorme ganancia de tiempo durante el proceso de mecanizado con el ciclo de Heidenhain.

Una efectiva combinación de software para un rentable mecanizado pesado

La medida para mecanizados de desbaste eficientes la da un volumen elevado de arranque de material a lo largo del tiempo. Con las opciones de software de los controles numéricos TNC de Heidenhain, englobadas bajo el concepto general de ‘Dynamic Efficiency’, estos mecanizados pueden maximizarse de forma especialmente eficaz. Con la combinación de una operación sencilla de las funciones, una reducida solicitación mecánica de herramienta y máquina, así como una elevada precisión de mecanizado, los controles numéricos de Heidenhain demuestran su elevada exigencia respecto de un desbaste más eficiente.