La industria aeroespacial no es solo uno de los mayores consumidores de herramientas de corte, sino también uno de los factores impulsores más importantes para el desarrollo de herramientas de las mismas. La industria aeroespacial presenta también esfuerzos continuos destinados a mejorar la eficiencia de fabricación de componentes de aeronaves, aumentar la seguridad de vuelo y reducir el daño ambiental potencial.
Para lograr estos objetivos, la industria aeroespacial debe mejorar constantemente el diseño de los motores de las aeronaves y elementos estructurales del fuselaje, aumentando la protección de la aeronave contra la acción dañina de factores peligrosos como el aligeramiento o la formación de hielo. Esto a su vez ha dado lugar a una serie de demandas de la industria; con la introducción de nuevos materiales se requieren nuevas tecnologías de producción, nuevos desarrollos de maquinaria y herramientas de corte adecuadas. El fabricante de aviones tiene que lidiar con piezas complejas, que se producen a partir de diversos materiales y con el uso de diferentes estrategias de mecanizado. Es por eso por lo que la industria aeroespacial se considera una fuerza poderosa y líder para el progreso en el desarrollo de herramientas de corte.
Muchos materiales utilizados para fabricar componentes de aeronaves tienen poca maquinabilidad. El titanio con su impresionante relación resistencia / peso, las superaleaciones de alta temperatura (HTSA) que no pierden su resistencia bajo una alta carga térmica y los materiales compuestos, son materiales difíciles de cortar. Para aumentar el volumen de extracción y mejorar la productividad, los fabricantes de componentes aeroespaciales deben usar máquinas herramientas capaces de implementar operaciones de mecanizado avanzadas. En tales condiciones, el papel de las herramientas de corte aumenta significativamente; sin embargo, las herramientas de corte pueden representar el eslabón más débil en todo el sistema de fabricación debido a su baja durabilidad como elemento del sistema, lo que puede disminuir la productividad. Los clientes del sector aeroespacial esperan niveles más altos de rendimiento y con la fiabilidad de las herramientas de corte. Los fabricantes de herramientas han sido desafiados y activados a desarrollar e integrar soluciones a veces poco convencionales en sus productos, para cumplir con estas expectativas.
Materiales de corte básicos
La mayoría de las herramientas de corte continúan siendo fabricadas de metal duro sinterizado. En los últimos años, ISCAR ha introducido varios grados de metal duro diseñados específicamente para materiales aeroespaciales, que incluyen la calidad IC5820. Esta calidad combina las ventajas de un nuevo sustrato submicrométrico, un recubrimiento CVD duro progresivo y un tratamiento posterior al recubrimiento para aumentar sustancialmente la resistencia al impacto y al calor. Las plaquitas de esta calidad están destinadas principalmente al fresado del titanio. El enfriamiento en líquido bien localizado y especialmente el refrigerante a alta presión (HPC) mejoran significativamente el rendimiento.
La cerámica, otro material de herramienta, posee una dureza en caliente y una inercia química considerablemente más alta que los metales duros. Esto significa que la cerámica garantiza velocidades de corte mucho mayores y elimina el desgaste por difusión.
Uno de los últimos desarrollos de ISCAR, una familia de fresas integrales de vástago de cerámica sólida, está destinado al mecanizado de HTSA. Estas fresas están hechas de SiAlON, un tipo de cerámica a base de nitruro de silicio que comprende silicio (Si), aluminio (Al), oxígeno (O) y nitrógeno (N). En comparación con las herramientas de metal duro, las fresas permiten un aumento de la velocidad de corte de hasta 50 veces, lo que puede ahorrar drásticamente horas de mecanizado.
Para aplicaciones de torneado, la compañía amplió su línea de plaquitas intercambiables se SiAlON para mecanizar materiales HTSA. Los nuevos productos (Fig. 1) ya han demostrado su efectividad para mecanizar piezas de motores aerodinámicos a partir de materiales de súper aleaciones como Waspaloy, diferentes grados Inconel y Rene. A diferencia de otras cerámicas de nitruro de silicio, SiAlON posee mayor resistencia a la oxidación pero menos tenacidad. Por lo tanto, una clave de la fiabilidad de las plaquitas de SiAlON es la preparación adicional del filo para su protección. La nueva geometría de filo "TE" de ISCAR se ha desarrollado para aumentar la vida útil de la herramienta en condiciones de carga pesada durante operaciones difíciles y cortes interrumpidos.
Geometría avanzada
Mejorar una geometría de corte es una orientación importante en el desarrollo de las herramientas. La geometría en el filo de corte es un tema de investigaciones teóricas y experimentales, y los avances en ciencia y tecnología han traído un nuevo y poderoso instrumento para ayudar en el diseño de herramientas: el modelado 3D por computadora de la formación de las virutas. El equipo de I + D de ISCAR utiliza activamente el modelado para encontrar geometrías de corte óptimas y formar las superficies de ataque de las plaquitas y cabezas intercambiables.
El conformador de virutas F3S para las plaquitas ISO más populares, como CNMG, WNMG y SNMG, fue diseñado específicamente para el acabado de torneado de aleaciones a base de níquel a alta temperatura y materiales exóticos (Fig. 2). Asegura un corte suave y fácil con notables resultados de rotura de viruta. La notable capacidad de trabajo de la geometría de corte diseñada es un resultado directo del modelado de flujo de viruta.
En la operación de taladrado, la aplicación de modelos al proceso de diseño contribuyó significativamente a la creación de una geometría de fragmentación de virutas de cabezas de metal duro SUMOCHAM para taladrar orificios con una profundidad de hasta 12 veces el diámetro en acero inoxidable austenítico y dúplex que presentan dificultades para ser cortados.
Personalización Flexible
Los productos aeroespaciales pueden variar enormemente en material, dimensiones, forma y complejidad. Para hacer una gama tan diversa de productos, el fabricante de los componentes necesita docenas de máquinas herramienta y procesos tecnológicos. No todas las herramientas de corte estándar son óptimas para realizar ciertas operaciones de mecanizado con la máxima productividad y, en consecuencia, la industria aeroespacial es un consumidor líder de herramientas personalizadas.
Un usuario que produzca piezas de titanio podría estar interesado en soluciones que comprendan fresas de vástago o platos dentro de la línea estándar; mientras que otro cliente que produce piezas similares podría preferir fresas especiales con un cuerpo integral, para el montaje directo en los husillos de las máquinas.
ISCAR desarrolló las familias de herramientas rotativas MULTI-MASTER y SUMOCHAM con cabezas intercambiables y diferentes configuraciones de cuerpo para garantizar diversas opciones de ensamblaje de herramientas que simplifican la personalización y disminuyen la necesidad de costosos productos a medida.
Un ejemplo adicional de personalización simplificada se puede encontrar en las brocas modulares recientemente lanzadas por ISCAR para máquinas multihusillos y de cabezal móvil. Las brocas combinan el diseño SUMOCHAM (cabezas intercambiables) con una conexión roscada FLEXFIT (Fig. 3). Las máquinas multihusillo y de cabezal móvil generalmente tienen un espacio limitado para herramientas, lo que significa que las herramientas en funcionamiento deben ser lo más cortas posible para evitar colisiones y facilitar la configuración. Una amplia gama de adaptadores roscados FLEXFIT y vástagos han sido diseñados precisamente para adaptarse a las brocas y acortar al máximo el voladizo.
En respuesta a las demandas del sector aeroespacial, la compañía también amplió la familia MULTI-MASTER al introducir una nueva conexión de rosca para aumentar el rango de diámetro de las cabezas intercambiables hasta 32 mm.
Mecanizado de aluminio
Si bien el mecanizado de aluminio puede parecer un proceso extremadamente simple, el corte efectivo de aluminio en realidad representa un campo completo de tecnología con sus propias leyes y desafíos.
La necesidad de aumentar la productividad y aumentar las tasas de extracción de metal para fresar piezas de aluminio, especialmente grandes partes de componentes estructurales aeroespaciales, ha llevado a los constructores de máquinas herramienta a desarrollar fresadoras con un potente accionamiento principal, de hasta 150 kW, con altas velocidades de husillo de hasta 33.000 rpm. Para satisfacer esta demanda también en herramientas, ISCAR ha ampliado su familia de fresas de fijación mecánica de 90 ° al introducir nuevas herramientas que llevan plaquitas de gran tamaño que permiten una profundidad de corte de hasta 22 mm (Fig. 4). Las herramientas han sido diseñadas para eliminar totalmente el desplazamiento radial de la plaquita y la sobrecarga sobre el tornillo de sujeción, que ocurre debido a las muy altas fuerzas centrífugas producidas durante una velocidad de rotación muy alta. Este concepto facilita un fresado confiable en un rango de velocidad de rotación de hasta 31.000 rpm.
En el taladrado, la compañía desarrolló nuevas geometrías de plaquitas para perforar aluminio con brocas de la gama de herramientas de taladrado DR-TWIST. Las plaquitas están rectificadas periféricamente y cuentan con filos de corte extremadamente afilados y cara de desprendimiento pulida espejo para un corte fácil y ligero, evitando la adhesión.
El programa de herramientas de corte de ISCAR para el sector aeroespacial se basa en varios principios: las complejas necesidades de esta industria, teniendo en cuenta las tendencias en el trabajo del metal, y en el impulso para fortalecer las asociaciones con los consumidores de herramientas. ISCAR cree que este enfoque triple garantiza la realización exitosa de ideas innovadoras para el mecanizado eficiente de los materiales difíciles de cortar que caracterizan este campo desafiante y dinámico.
