¿Cuáles son las mejores herramientas de corte para materiales compuestos modernos?

Irvine, California, EE.UU. - Mannheim, Alemania

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¿Cuáles son las mejores herramientas de corte para materiales compuestos modernos?

En varias industrias modernas como la aeroespacial, la automoción, las energías renovables y los artículos deportivos, existe una gran dependencia del uso de materiales compuestos avanzados como los polímeros reforzados con fibra de carbono (CFRP), la fibra de vidrio, el Kevlar y los laminados híbridos. Estos materiales tienen una relación resistencia-peso muy elevada, resisten bien la corrosión y permiten una buena flexibilidad de diseño, pero su mecanizado supone un gran reto. Sus fibras, que son muy duras y abrasivas, su construcción en capas y su tendencia a la delaminación exigenherramientas de corte para materiales compuestos especialmente diseñadas para proporcionar la precisión y durabilidad necesarias.

La elección de las herramientas de corte adecuadas es fundamental no sólo para obtener cortes agradables y precisos, sino también para conseguir que las herramientas duren más, menos desechos y una mayor eficacia de la producción. A continuación se indican los mejores tipos de herramientas y tecnologías disponibles actualmente para el mecanizado de los materiales compuestos actuales.

1. Herramientas de corte recubiertas de diamante: El estándar de la industria para materiales compuestos abrasivos

Los recubrimientos de diamante, especialmente el diamante policristalino (PCD) y los recubrimientos de diamante por deposición química de vapor (CVD), son los estándares para el mecanizado de precisión de los materiales compuestos modernos.

Las herramientas con recubrimiento de diamante son las mejores por las siguientes razones.

• La dureza extrema desafía el desgaste causado por las fibras de carbono y de vidrio.

• Excelente resistencia al calor que permite a las herramientas rendir de forma constante incluso a velocidades de husillo muy elevadas.

• Bordes de corte ultra afilados que evitan la delaminación y el deshilachado debidos al corte por láser.

• La vida útil de la herramienta es larga, lo que supone una gran diferencia respecto al metal duro en aplicaciones de alta exigencia.
  

Mejores usos

• Recorte de componentes CFRP

• Fresado de laminados aeroespaciales

• Mecanizado automatizado de gran volumen
  

Para los fabricantes que utilizan herramientas de corte CNC , las fresas, brocas y fresas de mango con recubrimiento de diamante son indispensables cuando la precisión y la longevidad son importantes.

2. Herramientas de diamante policristalino (PCD): Herramientas de corte de alto rendimiento para grandes volúmenes de producción

Las herramientas de PCD se fabrican mediante la sinterización de partículas de diamante en una masa sólida, produciendo un filo de corte increíblemente duradero. Se incluyen en la categoría de herramientas de corte de alto rendimiento, especialmente en aplicaciones en las que el material de la pieza de trabajo desgasta rápidamente las fresas tradicionales.

Ventajas

• Excelente resistencia al desgaste en entornos abrasivos
  

• Acabado superficial constante durante largos ciclos de producción
  

• Geometrías de herramienta personalizadas para un corte sin delaminación
  

Aplicaciones

Las herramientas de corte PCD destacan en:

• Componentes estructurales aeroespaciales

• Mecanizado de palas de aerogeneradores

• Paneles de carrocería de fibra de carbono para automoción
  

Su rigidez y longevidad las hacen ideales para células de mecanizado robotizadas y líneas CNC automatizadas en las que los cambios de herramienta deben reducirse al mínimo.

3. Herramientas de metal duro con recubrimientos avanzados: La opción más rentable

Mientras que las herramientas de diamante son soluciones de primera calidad, las herramientas de metal duro con recubrimiento siguen siendo muy utilizadas para el mecanizado de menor volumen o de materiales mixtos. Los recubrimientos modernos como TiAlN, TiCN y DLC (carbono similar al diamante) proporcionan una mayor resistencia al desgaste y estabilidad de corte.

Ventajas

• Más rentable que el diamante PCD o CVD
  

• Buen rendimiento en materiales compuestos más blandos
  

• Resistente a la acumulación y generación de calor
  

Son especialmente útiles en talleres que mecanizan materiales compuestos de forma intermitente y desean un equilibrio entre rendimiento y coste.

4. Fresas para fibra de vidrio y materiales compuestos blandos

Las fresadoras para materiales compuestos de tipo fresa constan de múltiples filos de corte estriados que están pensados para esmerilar en lugar de cortar fibras. Esta acción de desbaste mantiene las fibras adheridas al material y por lo tanto conduce a una muy buena calidad superficial en materiales específicos.

Uso destacado

• Planchas de fibra de vidrio

• Tipos de panal

• Plásticos reforzados con fibras cortas

Las fresadoras de fresa tienen las ventajas anteriores, pero no son tan duraderas como las de diamante. Sin embargo, ofrecen un corte limpio y son compatibles con las configuraciones de mecanizado CNC.

5. Fresas de compresión para bordes limpios y sin delaminación

Las fresadoras de compresión tienen diferentes geometrías de flauta (la inferior tiene corte ascendente mientras que la superior tiene corte descendente), y comprimen las capas de material compuesto hacia el interior cuando las cortan.

Ventajas

• La delaminación y el deshilachado se reducen considerablemente

• Los materiales laminados tienen mejor calidad de borde

• Las piezas compuestas acabadas se pueden recortar perfectamente

Esto resulta especialmente útil en el caso de los paneles laminados de CFRP que se van a utilizar en los sectores aeronáutico y automovilístico.

6. Brocas de metal duro con optimización de la geometría de la punta

El taladrado de materiales compuestos puede provocar delaminación, astillamiento y rotura de fibras si se utilizan herramientas incorrectas. En la actualidad, las brocas de metal duro macizo destinadas a materiales compuestos tienen varias ventajas que hoy en día brocas de metal duro macizo destinadas a materiales compuestos:

Geometría punta

Puntas con doble ángulo

Bordes para rotura de viruta

Ventajas

• Menos deshilachado en el lado de salida

• Diámetros de agujero más precisos

• La calidad del agujero es mejor

Cuando se utilizan con las herramientas de corte CNC automatizadas, estas brocas pueden crear orificios de calidad aeroespacial que cumplen los requisitos de tolerancia más estrictos.

7. Rompevirutas y herramientas de corte dentadas para reducir el calor

El mecanizado de materiales compuestos no es como el proceso tradicional de corte de metales, ya que no produce virutas metálicas; los principales subproductos son fibras y polvo. El uso de filos dentados o rompevirutas en las herramientas ayuda a dividir las fibras en partículas diminutas, lo que a su vez provoca una menor acumulación de calor y evita el bloqueo de la herramienta.

Por qué son importantes

• Menor impacto térmico en el filo de corte

• Menores costes de sustitución de la herramienta

• Mayor eficiencia global de corte

Estas herramientas en particular encuentran una aplicación máxima en el mecanizado de pilas de materiales compuestos gruesos o materiales ricos en resina que son propensos a pegarse a las fresas estándar.

8. Herramientas de corte por ultrasonidos: La alternativa avanzada

El mecanizado por ultrasonidos es cada vez más preferido por su capacidad para cortar materiales duros utilizando muy poca fuerza. La herramienta realiza movimientos vibratorios a frecuencias ultrasónicas, lo que reduce en gran medida la fricción.

Ventajas

• Bordes más limpios, casi sin delaminación y con una adherencia perfecta

• Menor desgaste de la herramienta

• Recorte de precisión de materiales compuestos frágiles

No obstante, los sistemas ultrasónicos son caros, pero son el futuro del mecanizado de composites en aplicaciones que requieren la máxima precisión.

Elegir la mejor herramienta para su material compuesto

La selección de las herramientas de corte para materiales compuestosadecuadas depende en gran medida del material compuesto específico que se esté mecanizando:

Los materiales compuestos contemporáneos requieren soluciones de mecanizado de vanguardia a la altura. Independientemente de si se utilizan herramientas de corte de alto rendimiento en forma de herramientas con recubrimiento de diamante, PCD o CVD mediante CNC de alta velocidad automatizado , o de corte manual, la selección de dichas herramientas de corte de alto rendimiento -desde fresadoras con recubrimiento de diamante y PCD hasta fresadoras de compresión y cortadoras ultrasónicas- garantizará los mejores resultados. Las herramientas más adecuadas son las de mayor duración, las que mejor soportan el calor y las que se adaptan a las peculiares características físicas de los composites. Al utilizarherramientas de corte para materiales compuestos, los fabricantes no sólo duplican su productividad y precisión, sino que también se benefician de una mejor calidad de las piezas y de una reducción de los costes de utillaje a largo plazo.