HPC: mejor cuanto más difícil sea mecanizar

Para que el uso de refrigerante sea eficaz y marque la diferencia en el mecanizado moderno, es necesario aplicarlo en volumen suficiente y en forma de chorros con alta presión correctamente dirigidos. Ya no basta únicamente con disponer de una corriente de refrigerante o incluso inundar la zona de mecanizado. La aplicación con criterio de refrigerante con alta presión o HPC puede suponer una diferencia clara en lo que concierne a: formación, control y evacuación de virutas; disipación del calor; calidad del componente; integridad de la superficie; duración de la herramienta; y productividad.

Aunque el HPC resulta ventajoso en el mecanizado de acero inoxidable y de acero bajo en carbono, es en el mecanizado de materiales más exigentes, como aleaciones de titanio y superaleaciones termorresistentes (HRSA), en el que la experiencia demuestra que existe una diferencia notable. Es una consecuencia lógica que, gracias a una serie de avances recientes, el HPC haya aumentado su interés y disponibilidad.

Pioneros en el concepto

Durante las décadas de 1980 y 1990, Sandvik Coromant desarrolló la primera versión de Jetbreak, un sistema de refrigerante con alta presión. Como resultado de diversos estudios llevados a cabo, se incorporaron chorros dirigidos de refrigerante (100-1000 bar) en la herramienta de corte utilizada para mecanizar materiales difíciles en cuanto a mecanizado y control de viruta. A raíz de ello, se obtuvo un gran conocimiento sobre el efecto de la distribución de presión y el tamaño de boquilla del refrigerante. Al variar los datos del chorro, se conseguía variar la forma de la viruta y se podían guiar las virutas en la dirección deseada, e incluso mejorar la longitud de la misma. Se efectuaron instalaciones especiales a escala limitada para resolver problemas en los sectores del petróleo, aeroespacial y rodamientos.

Muchas máquinas CNC modernas tienen capacidad para suministrar refrigerante a presiones de 70-100 bar, suficiente para incorporar HPC. Un requisito esencial para el mecanizado con HPC es que la herramienta sea modular, en parte para asegurar que los cambios de herramienta sean rápidos para reducir al mínimo las paradas de la máquina, pero también para que haya conexiones y conductos para el refrigerante desde la máquina al filo de corte. El sistema de herramienta modular de cambio rápido Coromant Capto constituyó la base del desarrollo del sistema Jetbreak y hoy día es el fundamento de CoroTurn HP, la nueva herramienta estándar con refrigerante con alta presión. El sistema Coromant Capto resulta perfecto como plataforma modular, diseñada con suministro interno de refrigerante y con capacidad para suministrar el refrigerante con alta presión. Constituye un estándar ISO reconocido y una opción en muchas máquinas CNC con herramientas estacionarias y giratorias.

CoroTurn HP lleva incorporadas boquillas junto al filo de corte, que con chorros con alta velocidad rocían con precisión forzando a las virutas a separarse de la cara de la plaquita, al tiempo que las enfrían y las rompen en pedazos más pequeños, lo que ayuda a evacuarlas. El tamaño estándar de boquilla es 1 milímetro, aunque también se ofrecen los tamaños de 0,6 a 1,2 milímetros para optimizaciones específicas.

Además de la mayor seguridad que aporta un mejor control de virutas, el uso de HPC puede aumentar considerablemente la duración de la herramienta (hasta un 50 %) y tiene capacidad para aumentar la velocidad de corte hasta un 20% en materiales ISO S. La velocidad de corte influye en la temperatura, y consiguientemente en el desgaste de la herramienta, más que cualquier otro factor. El aumento de la velocidad de corte en titanio reduce drásticamente la duración de la herramienta; sin embargo, cuando se aumenta el avance en similar magnitud, la duración de la herramienta disminuye en mucha menor medida. A pesar de ello, un avance alto no siempre es una opción válida, debido a las mayores fuerzas de corte, así como al efecto que produce en el control de viruta.

El torneado interno también es un ámbito en la que el HPC puede jugar un importante papel para garantizar una buena formación de viruta, así como en mejorar las propiedades de cizallamiento en materiales difíciles como el titanio. cuando se mecanizan agujeros profundos y relativamente grandes con barras de mandrinado, como en el caso de componentes de trenes de aterrizaje, el uso de herramienta modular en todas las secciones puede ser ventajoso.

El HPC también puede resultar ventajoso en el fresado. Por ejemplo, CoroMill 690 es una fresa de filo largo específica para aleaciones de titanio, con capacidad para mecanizado con HPC. Dotada de numerosas plaquitas que forman un filo largo, las boquillas para refrigerante se han colocado de forma que aportan las ventajas de los chorros de alta presión en cada plaquita. En los casos en que no se utiliza toda la capacidad de profundidad axial de la fresa, se pueden instalar tapones en las boquillas, para evitar el desperdicio de refrigerante en chorros innecesarios.

Para garantizar que se utilizan los valores adecuados de caudal y presión de refrigerante, se utiliza una calculadora específica para aplicar el HPC de forma óptima en la fresa en cuestión. La calculadora obtiene el tamaño de las boquillas necesario para optimizar el efecto y puede reducir el requisito de caudal al tiempo que mantiene una alta presión de refrigerante a través de orificios seleccionados.

El titanio es un material químicamente reactivo y, como tal, tiene tendencia a producir un efecto de soldadura entre la pieza y el filo de corte durante el mecanizado. Este fenómeno constituye con frecuencia un problema, dado que afecta a la duración de la herramienta, en especial porque ocasiona el recorte de las virutas y el atasco de virutas endurecidas. El HPC puede constituir una solución para el mecanizado de titanio y de otros materiales adherentes.

La aplicación del mecanizado con refrigerante con alta presión no se debe contemplar como un medio para compensar los inconvenientes causados por otros factores, como una plaquita inadecuada, inestabilidad o datos de corte incorrectos. El HPC es un optimizador solo cuando la operación está correctamente configurada. Este concepto constituye un medio para conseguir unos tiempos de ciclo más cortos, una calidad más homogénea del componente y una mayor seguridad del proceso en las labores de torneado y fresado.

La necesidad de optimizar diversas tareas de mecanizado, en particular cuando la formación de viruta y los problemas específicos de los materiales difíciles constituyen un problema, hacen del HPC una opción atractiva, especialmente dado que se encuentra disponible en las modernas máquinas-herramienta. Además, la perturbación que produce la acumulación de virutas es un factor crítico, dado que estas máquinas se utilizan cada vez más en talleres de mecanizado que fabrican componentes aeroespaciales a partir de materiales difíciles.