Mecanizado de Materiales Avanzados con Plaquitas de CBN y PCD
Por Itamar Ifrach, Responsable de Herramientas Cerámicas y PCD/CBN
Estos materiales avanzados están transformando la forma en que las industrias realizan el mecanizado, ofreciendo ventajas significativas en el rendimiento de corte y la duración de la herramienta.
Tech-Lines ISCAR
En el mundo de la fabricación moderna, la precisión y la eficiencia son fundamentales.
ISCAR, líder en la industria de herramientas de corte, amplía constantemente los límites de la innovación, especialmente con sus herramientas de diamante policristalino (PCD) y nitruro de boro cúbico (CBN). Estos materiales avanzados están transformando la forma en que las industrias realizan el mecanizado, ofreciendo ventajas significativas en el rendimiento de corte y la duración de la herramienta.
Las herramientas de diamante policristalino (PCD) son conocidas por su extraordinaria dureza y resistencia al desgaste, lo que las hace ideales para el mecanizado de metales no férricos, materiales composites y materiales abrasivos. Las herramientas de PCD de ISCAR están diseñadas para ofrecer alta precisión y acabados superficiales excelentes, que son fundamentales en sectores como el aeronáutico, el de automoción y el electrónico.
Las ventajas de las herramientas PCD de ISCAR son:
1. Mayor Duración de la Herramienta: La excepcional dureza del PCD implica que las herramientas mantendrán los filos de corte durante un mayor periodo de tiempo, reduciendo el número de cambios de herramientas y, por tanto, los tiempos muertos.
2. Mejor Acabado Superficial: La estructura de grano fino del PCD ofrece un acabado superficial extraordinario, esencial para componentes de alto rendimiento, para los que la precisión es crítica.
3. Mayor Velocidad de Corte: Las herramientas de PCD permiten mayores velocidades de corte, mejorando la productividad y reduciendo la duración del ciclo.
Las innovaciones ISCAR en herramientas de PCD incluyen geometrías específicas que mejoran el control de viruta y la disipación de calor, optimizando el rendimiento en aplicaciones difíciles.
Las herramientas de Nitruro de Boro Cúbico (CBN) son otra piedra angular de las soluciones ISCAR, específicamente diseñadas para el mecanizado de aceros templados, fundición y superaleaciones. El CBN es el segundo material más duro, sólo superado por el diamante, por lo que es ideal para la fabricación de herramientas capaces de mantener su integridad en condiciones extremas.
Una ventaja de las plaquitas CBN es la eliminación de las lentas y costosas operaciones de rectificado de piezas endurecidas. El torneado con plaquitas CBN reduce significativamente el coste por pieza, por lo que los fabricantes están sustituyendo el proceso de rectificado de acabado de las piezas por torneado con plaquitas CBN, especialmente en automoción.
En cuanto a tolerancia dimensional, el rectificado puede ofrecer un resultado más preciso, pero el torneado con plaquitas de CBN permite el mecanizado de formas complejas, con una geometría de una sola punta que hace que el torneado sea más práctico y con un alto volumen de extracción de material. Asimismo, permite el mecanizado sin refrigerante líquido, un ajuste de la máquina más rápido y con una menor duración del ciclo, posibilitando el mecanizado de diámetros interiores y exteriores en una misma máquina.
A diferencia del PCD, el CBN no reacciona químicamente con materiales férricos. El CBN no se encuentra en la naturaleza, es un material sintético que se obtiene sometiendo el nitruro de boro a altas presiones y temperaturas, para provocar reacciones químicas y la cristalización. Como material de corte, se utiliza una capa de metal duro y otra de nitruro de boro cúbico. El CBN se desarrolló para eliminar la operación de rectificado final en materiales férricos endurecidos (45-68 HRc), ya que permite realizar un mecanizado económico a 80-250 m/min. También se utiliza en fundición, ya que puede trabajar con velocidades extremadamente altas, superiores a 1000 m/min. Mezclando el nitruro
Tech-Lines ISCAR
de boro cúbico con material cerámico, y sometiendo esta mezcla a altas presiones y temperaturas, se obtiene CBN sinterizado, utilizado para la fabricación de herramientas de corte. El CBN sinterizado proporciona un mayor rendimiento, especialmente en el mecanizado a alta velocidad de aceros templados, fundición y aleaciones sinterizadas, entre otros, gracias a su elevada dureza y baja afinidad, que evita la adherencia de material.
Las ventajas principales de las herramientas de CBN son:
1. Mayor Dureza y Resistencia: Las herramientas de CBN soportan altas temperaturas y se mantienen afiladas incluso cuando mecanizan materiales duros. Esto es esencial para industrias como la aeronáutica y de automoción, en las que es frecuente el torneado de materiales duros.
2. Mayor Productividad: La durabilidad de las herramientas de CBN permiten mayores avances y velocidades de corte, lo que se traduce en un proceso de mecanizado más rápido y con mayor rendimiento.
3. Menor Desgaste: Gracias a su excepcional resistencia al desgaste térmico y químico, las herramientas de CBN duran más que las de metal duro, lo que implica un ahorro de costes a largo plazo.
El compromiso de ISCAR con la innovación se evidencia con el desarrollo de plaquitas con múltiples puntas de CBN, que garantizan un rendimiento óptimo en los entornos de mecanizado más adversos.
Las plaquitas ISCAR se clasifican en:
• Tipo MT: Estas plaquitas específicas con múltiples puntas específico están diseñadas para mejorar la eficiencia del mecanizado, utilizando plenamente cada filo de corte. Con una punta de CBN más pequeña y económica, la reducción de costes es significativa, ya que disponen de un mayor número de filos de corte por plaquita. Este diseño consiste en una pequeña porción de CBN en cada punta. Las plaquitas de una sola cara utilizan las puntas superiores, mientras que las de doble cara utilizan las puntas superiores e inferiores.
Las plaquitas tipo MT están disponibles en diferentes formas: cuadradas y rómbicas (de cuatro puntas) y triangulares, de tres puntas.
• Plaquitas CBN con Rompevirutas Tipo MM, MF y MR: ISCAR ofrece una amplia gama de geometrías MT, diseñadas para ofrecer la solución óptima a cada aplicación específica, garantizando un control de viruta perfecto en mecanizado pesado. Estos rompevirutas evitan la formación de virutas largas, así como los posibles daños a la pieza, a la vez que garantizan un proceso productivo estable y fiable. Las plaquitas tipo -MF están diseñadas para mecanizado fino-medio, las de tipo MM, para mecanizado medio, y las MR, para operaciones de desbaste.
• Plaquitas Tipo L con el Filo de Corte de CBN: Diseñadas para maximizar la productividad, estas plaquitas con el filo completo de CBN tienen distintas formas para las diferentes aplicaciones de mecanizado. Las plaquitas triangulares tienen todos los filos de CBN, mientras que las cuadradas tienen opción de filos a derechas o izquierdas de CBN. Estas plaquitas proporcionan una mayor estabilidad, aumentando el rendimiento general del mecanizado.
• Plaquitas Tipo HS, Mitad de Metal Duro y Mitad de CBN: estas plaquitas tienen la capa superior de CBN con una base de metal duro, y pueden tener múltiples filos de corte. La elevada dureza que se consigue gracias a un aglutinante especial da como resultado una excelente resistencia al desgaste y a impactos y una extraordinaria estabilidad térmica y química, haciendo que estas plaquitas sean ideales para el procesamiento de metales. Asimismo, ofrecen una rentabilidad excepcional, con un ahorro de costes del 30 al 50% en comparación con plaquitas de metal duro, y una excelente calidad superficial, que permite que la operación de acabado sea torneado en lugar de rectificado. La solidez del material garantiza un elevado grado de resistencia mecánica, por lo que es el mejor material de corte para condiciones extremas. Estas plaquitas reducen los costes de mecanizado, requieren un menor número de sustituciones de herramientas y ofrecen una extraordinaria eficiencia, entre 5 y 10 veces más eficientes que las
Tech-Lines ISCAR
plaquitas de metal duro y de cerámica.
• Plaquitas Tipo S de CBN Integral son muy versátiles y se pueden utilizar en diferentes industrias, como la de automoción, rodamientos, engranajes, generación de energía eólica y compresores de aire acondicionado. Son especialmente efectivas en piezas de fundición y de aceros templados, entre las que se incluyen componentes de motores de automoción, discos y tambores de frenos, poleas, bloques y camisas de cilindros, bombas y rodillos de fundición. En cuanto a piezas de aceros templados, son adecuadas para engranajes industriales, rodamientos de aerogeneradores, ejes de transmisión, cilindros de trituradoras y bombas de lodo. Están diseñadas para condiciones de mecanizado agresivas, y ofrece numerosas ventajas, como una extraordinaria resistencia al desgaste, a los impactos y a la corrosión y una excelente estabilidad térmica. Este tipo de plaquitas son ideales para mecanizado a alta velocidad con gran eficiencia, especialmente en aplicaciones de desbaste. Otra ventaja importante es su excepcional rentabilidad. Estas plaquitas ahorran entre un 30 y un 50% con respecto a las plaquitas de metal duro, a la vez que ofrecen una calidad superficial tan superior que permiten sustituir la operación de rectificado por una de torneado. El material integral garantiza una elevada resistencia mecánica, lo que lo convierte en el mejor elemento de corte en condiciones extremas. Con estas plaquitas también se reducen los costes de mecanizado, debido a que precisa muy pocas sustituciones, alcanzando una eficiencia entre 5 y 10 veces mayor que la de las plaquitas de metal duro o cerámicas.
En resumen, las herramientas de PCD y CBN de ISCAR están a la vanguardia de la tecnología, ofreciendo soluciones que cumplen con los más elevados estándares de precisión, eficiencia y durabilidad.
Mientras que las industrias exigen cada vez más a los procesos de mecanizado, el compromiso continuo de ISCAR con la investigación y el desarrollo garantiza que sus herramientas seguirán en cabeza, aumentando la productividad y el rendimiento alrededor del globo.