10 pasos clave en la fabricación de herramientas de fresado para el mecanizado CNC moderno

10 etapas esenciales en la fabricación de herramientas de fresado para mecanizado CNC avanzado

La fabricación de herramientas de fresado es un proceso que evoluciona rápidamente. Con la continua evolución de las tecnologías de fabricación, la fabricación de herramientas de fresado es ahora más especializada que nunca. Tiene un impacto directo en la precisión del mecanizado, la vida útil de la herramienta y la productividad general.

Por lo tanto, tanto si está fabricando piezas para la industria aeroespacial como si está produciendo una pieza industrial sencilla que puede utilizarse a diario en la mayoría de las empresas; la calidad de su herramienta de fresado CNC tendrá un impacto crítico en la consecución de resultados de calidad y uniformes.

Los fabricantes de hoy en día dependen en gran medida de los últimos avances de las soluciones de herramientas de fresado para conseguir tolerancias más ajustadas, menos tiempo de inactividad y una mayor eficacia general que nunca.

En esta guía, recorreremos cada uno de los 10 pasos clave de la fabricación de herramientas de fresado como una forma de demostrar cómo las herramientas de fresado definen lo que se logrará utilizando el fresado CNC.

1. Comprender los requisitos de la aplicación

Para crear una herramienta de fresado eficaz, un ingeniero de fabricación debe entender primero para qué se utilizará la herramienta. Los ingenieros necesitan saber cosas como la velocidad del husillo, la dureza del material (HRC), las fuerzas axiales y las condiciones térmicas. Esto es muy importante porque las herramientas de fresado para aluminio son muy diferentes de las que se utilizan en aceros endurecidos y titanios. Un análisis de todo el entorno del proceso permite a los fabricantes de herramientas crear herramientas de fresado CNC que proporcionen los mejores resultados posibles.

2. Elección del material de herramienta adecuado

El rendimiento de las herramientas de fresado depende en gran medida del sustrato elegido para dicha herramienta. Cada sustrato tiene características diferentes.

• HSS: Rentable, Versátil para uso general

• Carburo: Gran dureza - Gran resistencia al calor.

• Cerámica: Excelente resistencia en condiciones de alta temperatura.

• PCD: Mejor sustrato para aplicaciones en materiales no ferrosos

Al elegir un sustrato para una herramienta de fresado durante el proceso de fabricación, es importante elegir el sustrato adecuado para que la herramienta tenga un rendimiento óptimo en términos de resistencia al desgaste, precisión y longevidad. Los carburos son los sustratos más utilizados en las máquinas CNC modernas porque consiguen un equilibrio entre tenacidad y dureza.

3. Procesado del polvo y sinterización (para herramientas de metal duro)

La producción de herramientas de carburo incluye la adición de pequeñas piezas de carburo de tungsteno (TC) junto con un material aglutinante (aglomerante) como el cobalto. La mezcla se convierte en polvo y, a continuación, puede prensarse en un molde y tratarse térmicamente mediante el proceso de sinterización. Es durante este proceso cuando el CT se funde creando un material muy denso y extremadamente duro, ideal para operaciones de fresado CNC. Por lo tanto, cualquier error en la precisión de este proceso tendrá un efecto directo en la resistencia física final de la herramienta de metal duro.

4. Moldeado y conformado de precisión

Después de preparar la pieza en bruto de la herramienta, comienza el conformado propiamente dicho utilizando máquinas derectificado CNC , sistemas de mecanizado por láser y otros procesos avanzados de fabricación por electroerosión para crear la forma geométrica básica de la pieza en bruto de la herramienta, junto con los perfiles de las estrías, los ángulos de desprendimiento, los ángulos de hélice y las dimensiones. Es muy importante que la pieza en bruto de la herramienta se forme con absoluta precisión, ya que cualquier ligera desviación de las especificaciones podría dar lugar a una mala evacuación de la viruta, disipación del calor o calidad de la superficie.

Los sistemas de rectificado multieje (MAG) utilizados en la fabricación de soluciones avanzadas de herramientas de fresado proporcionan una precisión submicrométrica con altos niveles de repetibilidad durante la fase de producción en serie de la fabricación.

5. Preparación de bordes y bruñido

Los filos afilados son útiles cuando se corta durante segundos o minutos, pero en condiciones de corte sometidas a grandes esfuerzos, la vida útil de una herramienta puede aumentar considerablemente con un filo microafilado. La preparación del filo implica redondear o alisar los filos de corte para disminuir el número de microfracturas además de hacer que los filos sean estables. Los métodos más comunes para realizar este paso son el cepillado, el acabado por arrastre y el granallado microabrasivo. Este paso es más importante para las herramientas utilizadas en el fresado CNC de alta velocidad debido a las mayores fuerzas y temperaturas asociadas a estas aplicaciones.

6. Aplicación del recubrimiento

Hoy en día, los fabricantes de CNC utilizan mucho las herramientas recubiertas. Las aplicaciones de recubrimiento ayudan a proteger las herramientas contra el desgaste, aumentan su resistencia al calor y disminuyen su fricción. Algunos de los recubrimientos más comunes que se aplican son:

• TiN (Nitruro de Titanio)

• TiAlN (Nitruro de titanio y aluminio)

• AlTiN (Nitruro de Aluminio y Titanio)

• DLC (carbono similar al diamante)

El recubrimiento adecuado puede alargar la vida de las herramientas para aplicaciones de alta exigencia hasta en un 200-500% y es un factor crítico a tener en cuenta en aplicaciones selectas.

7. Inspección y pruebas de calidad

Cada herramienta se examina minuciosamente para garantizar la calidad al nivel de las normas del sector y para este proceso todos los dispositivos de medición láser, microscopios de alta resolución y máquinas de medición de coordenadas medirán los siguientes parámetros en la inspección de la herramienta hasta que haya superado todas las pruebas de garantía de calidad.

• Tolerancias dimensionales

• Excentricidades

• Acabado superficial

• Espesor del recubrimiento

• Equilibrio de la herramienta

A medida que aumenta la complejidad de la fabricación basada en CNC, también lo hace el requisito de garantía de calidad como factor principal para la implementación satisfactoria de soluciones de herramientas de fresado. A menudo, los fabricantes llevan a cabo pruebas de rendimiento de herramientas de muestra para determinar el rendimiento de corte y la longevidad que sus herramientas son capaces de ofrecer.

8. Equilibrado y pulido

El fresado CNC de alta velocidad requiere un equilibrado adecuado de la herramienta. Si una herramienta no está equilibrada, puede causar vibraciones, desgaste excesivo de la herramienta, mala calidad de acabado y fallos del husillo. Al pulir la ranura (filo de corte) de la herramienta, creará un flujo uniforme de virutas durante las operaciones de corte, lo que genera menos calor durante el corte y mejora la eficiencia general de las herramientas utilizadas en estas aplicaciones, especialmente en industrias que utilizan mecanizado de alta precisión (como la aeroespacial, mecanizado de troqueles/moldes, producción de componentes de automoción, etc.).

9. Personalización y desarrollo de geometrías especiales

Algunas aplicaciones requieren herramientas de fresado únicas o personalizadas debido a materiales y geometrías especiales. La personalización puede significar el diseño de herramientas con diseños de hélice variable, múltiples canales o variaciones de radio de esquina, e incluso a través de sistemas de refrigeración. Este proceso da a los fabricantes la capacidad de desarrollar herramientas específicamente para una aplicación dada que permitirá mejorar los tiempos de ciclo y mejorar la precisión.

10. Embalaje y trazabilidad

Una vez fabricada la herramienta, el último paso consiste en embalarla y etiquetarla correctamente. Cada herramienta tiene un número de lote, una especificación de material, un tipo de revestimiento y un número de pedido del cliente. Con la capacidad de rastrear la herramienta durante toda su vida útil, es crucial en las industrias de defensa y dispositivos médicos, donde la calidad es muy importante.

Reflexiones finales

Debido a la compleja naturaleza del diseño de las modernas fresadoras CNC, los fabricantes se enfrentan a grandes retos a la hora de producir productos de alta calidad. A medida que la tecnología sigue evolucionando, proporcionar soluciones de herramientas de fresado CNC potentes, eficientes y precisas seguirá siendo un reto constante para muchos fabricantes. Ofrecemos fresadoras CNC de última generación diseñadas específicamente para los procesos de producción contemporáneos, capaces de satisfacer las exigentes aplicaciones de mecanizado actuales.

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