Para convencer a un cliente de que en la máquina también funcionan de manera estable herramientas largas con el portaherramientas HSK más pequeño, el fabricante de máquinas bavius technologie realizó un corte de prueba en condiciones reales. Un componente importante de la prueba: las herramientas adecuadas. Con un conjunto de herramientas para desbaste y acabado de ISCAR, la prueba superó todas las expectativas.
bavius technologie, con sede en Baienfurt, en la región de Oberschwaben, ha estado activa desde 2017 como una empresa independiente y familiar con alrededor de 120 empleados en el desarrollo y producción de máquinas CNC de alta velocidad para el mecanizado de aluminio de alto volumen. En este sentido, bavius se centra en dos líneas de productos: centros de mecanizado de perfil PBZ y centros de mecanizado horizontales HBZ de la serie AeroCell.
Se busca una máquina dinámica
“Una empresa estadounidense del sector aeroespacial estaba buscando una máquina que ofreciera altas tasas de eliminación, dinámica y disponibilidad, al mismo tiempo que garantizaba una alta calidad de mecanizado para fabricar grandes componentes estructurales de aluminio”, cuenta Dominik Merz, Director de Ventas Globales | Aplicaciones en bavius. “Una tarea perfecta para nuestra HBZ AeroCell 160 I 400.”
La máquina cuenta con un husillo de alto rendimiento que opera a hasta 30,000 revoluciones por minuto y entrega una potencia de 140 kilovatios en funcionamiento continuo (modo de operación S1). En el modo S6, se pueden alcanzar potencias de hasta 175 kilovatios a corto plazo. “Dado que los 140 kilovatios ya están disponibles a 19,000 revoluciones por minuto, se pueden alcanzar altas potencias incluso en el segmento medio de revoluciones, lo que ofrece algunas ventajas”, explica Dominik Merz.
Solo el portaherramientas HSK-A63/80 utilizado como estándar por bavius preocupaba al cliente estadounidense. Por razones de experiencia y estabilidad, prefería uno más grande. Sin embargo, esto habría limitado significativamente la capacidad de mecanizado de la máquina. “Para poder operar a 30,000 revoluciones, la AeroCell 160 está equipada con un portaherramientas HSK 63/80, que gracias a sus mayores superficies de apoyo también proporciona la estabilidad necesaria en herramientas largas”, explica Stefan Diem, técnico de aplicaciones en bavius. “Con un portaherramientas de 100, solo habrían sido posibles 20,000 revoluciones por minuto. Esto no era una opción para bavius en un principio y habría limitado las ventajas de la máquina.” Dominik Merz añade: “Sobre todo, el mecanizado de tales piezas, que a menudo dura varias horas, se realiza en un 70 u 80 por ciento con herramientas cortas. En la producción, se nota rápidamente si el usuario puede aprovechar la máxima velocidad y potencia.”
Para demostrar al cliente que el portaherramientas más pequeño también ofrece la estabilidad necesaria con herramientas largas, el equipo de bavius acordó con el cliente una prueba en vivo en condiciones reales en bavius en Baienfurt. El plan: en un bloque de aluminio de aleación EN-AW 7012 (AlZn6Mg2Cu) de 600 × 780 × 500 milímetros, se debía crear una cavidad en forma de V de 170 × 626 milímetros y 260 milímetros de profundidad, como es típico en componentes estructurales para la aviación.
Solución a medida
“Nos pusimos en contacto con nuestro socio de larga data ISCAR para crear el paquete de herramientas óptimo para desbaste y acabado”, explica Stefan Diem. Michele Piccolantonio, asesor y ventas de proyectos de equipamiento, Calogero La Quatra, especialista en productos Multi Master, herramientas de carburo sólido y PCD, así como Anton Kress, especialista en productos de fresado, escucharon la tarea y junto con el equipo de bavius establecieron un conjunto adaptado exactamente a la tarea y al material.
“El aluminio generalmente se mecaniza de manera rápida y sencilla, pero tiene sus particularidades”, dice Anton Kress. Aquí se necesitan sistemas altamente positivos con filos de corte muy afilados y pulidos para evitar que las virutas se adhieran al filo y a la superficie, para trabajar de manera segura. Esto también reduce las fuerzas de corte durante el mecanizado. Esto trae enormes ventajas al usar herramientas largas y reduce significativamente el empuje y las vibraciones.
“Por lo tanto, uno de los criterios de selección importantes fue que utilizamos herramientas estándar de corte suave que apoyan la gran dinámica de la máquina, permiten altas velocidades y funcionan de manera segura para mantener alta la disponibilidad de la máquina”, dice Michele Piccolantonio. “En el desbaste, también deberían ser posibles tasas de eliminación muy altas - palabra clave mecanizado de alto volumen - y en el acabado, excelentes calidades de superficie”, añade Anton Kress. Al final, se creó un conjunto de herramientas con fresadoras de las familias HELIALU, MegaAlu y MULTIMASTER.
Desbastar rápidamente mucho material
Para eliminar grandes cantidades de material en poco tiempo, se utilizaron fresadoras HELIALU con refrigeración JHP dirigida con un diámetro de 50 milímetros. Para el desbaste del contorno de la superficie y la primera parte de la cavidad, la fresadora se diseñó como herramienta monobloque con 110 milímetros de longitud, equipada con cuatro plaquitas de corte (WSP) con dos bordes de corte helicoidales. Los bordes de corte afilados, de 22 milímetros de longitud, con ángulo de viruta altamente positivo y superficies de viruta pulidas cortan suavemente y aseguran un excelente flujo de virutas.
"Con esto fresamos a una velocidad de husillo de 25,400 revoluciones por minuto y pudimos extraer hasta 148 kilovatios en el husillo", se alegra Stefan Diem. "Con un avance de 25,400 milímetros por minuto y una profundidad de corte de 16.5 milímetros, pudimos retirar hasta 14.5 litros de material por minuto." Las áreas más profundas de la cavidad fueron trabajadas por bavius con fresas HELIALU de longitud 157, 207 y 257 milímetros equipadas con WSP de 14, de manera segura en el proceso, con velocidades de hasta 28,000 revoluciones por minuto, una potencia de hasta 65 kilovatios y avances de hasta 16,500 milímetros por minuto. "Fue impresionante cómo la máquina atravesó el material", dice Dominik Merz.
Con cuatro fresas de metal duro MegaAlu de tres filos de 25 milímetros de diámetro y longitudes de 5xD a 8xD, bavius redujo los radios de esquina de R50 y R25 a R12.5 y fresó la cavidad hasta su profundidad final de 260 milímetros. "Para esto también utilizamos las únicas excepciones del estándar. Las dos fresas de 7xD y 8xD son herramientas especiales", dice Calogero La Quatra. "Una ventaja especial de estos especialistas en aluminio de tres filos: tienen un paso desigual y, gracias a su geometría de corte especial, el proceso es prácticamente libre de vibraciones incluso con tales voladizos altos."
Calidad de superficie superior gracias a las fresas MULTIMASTER
En la fabricación de componentes aeronáuticos, no solo se trata de eliminar grandes cantidades de material rápidamente. También es importante una alta calidad de las superficies de las piezas. Esto convierte el acabado en un proceso decisivo. Para la prueba, se utilizaron fresas de bola y de barril de metal duro intercambiables de la familia MULTIMASTER de ISCAR con longitudes de herramienta entre 155 y 293 milímetros. Con velocidades de husillo entre 21,000 y 27,000 revoluciones por minuto, se lograron superficies finas y libres de surcos en el fondo y las paredes de la cavidad en pocos minutos, con profundidades de rugosidad de 6.5 micrómetros.
Para el acabado del fondo de la cavidad, se utilizó una fresa de bola EBA de tres filos con un diámetro de 16 milímetros y un radio de 8. Montada en el vástago de 200, la herramienta mide 280 milímetros. Para el acabado de los lados más grandes de la cavidad, bavius utilizó la fresa de barril EOBA con forma de gota, de 16 milímetros de diámetro, cuatro filos y un radio de perfil de 75 en el vástago de 200. "Esta fresa de barril acaba hasta nueve veces más rápido que una fresa de bola comparable. Esto se debe a que el radio actúa como un factor matemático y, por lo tanto, los saltos de línea pueden aumentarse axialmente muchas veces", explica Calogero La Quatra. "Y esto a baja velocidad y de manera independiente de los parámetros de corte."
Resultados de la prueba superan expectativas
En solo tres horas se extrajeron alrededor de 70 kilogramos de material, la cavidad fue fresada de manera segura en el bloque y con la calidad requerida. "La combinación de una máquina dinámica y potente con la herramienta adecuada asegura un tiempo de procesamiento más corto y aumenta significativamente la productividad", resume Stefan Diem el resultado. "Y como se predijo, las herramientas de gran voladizo con el soporte 63/80 funcionaron absolutamente estables y sin vibraciones."
Con un HELIALU de 357 milímetros de largo y 50 milímetros de diámetro, los constructores de máquinas llevaron esta prueba de estabilidad al límite: además de la cavidad en V, fresaron con un avance de 8,100 milímetros por minuto y una velocidad de husillo de 18,000 revoluciones por minuto otra cavidad de manera segura en el bloque de aluminio.
"La prueba superó todas las expectativas. El cliente estaba completamente convencido y tan entusiasmado que habría querido llevarse la máquina de inmediato", dice Dominik Merz. "Gracias a la interacción de nuestra dinámica AeroCell y las herramientas innovadoras de ISCAR, pudimos ofrecerle una solución eficiente."
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