Servicios de fresado y torneado CNC: Selección estratégica de herramientas de corte para un mecanizado unificado y de alta eficiencia

Con los servicios de fresado y torneado CNC , los diseñadores pueden dedicarse por completo a la optimización del diseño, la selección de materiales y las especificaciones de tolerancia. Sin embargo, un aspecto crítico que suele subestimarse reside en el husillo de la máquina herramienta: la herramienta de corte.

La selección arbitraria de herramientas de corte es como hacer que los velocistas compitan con zapatos de cuero, lo que no solo limita el rendimiento, sino que también plantea riesgos ocultos de sobrecostos y riesgos de calidad. La verdadera ventaja competitiva surge al comprender que las herramientas de corte no son consumibles, sino activos.

En este artículo, examinaremos lo que las mejores empresas de fresado CNC están haciendo hoy en día para utilizar métodos de herramientas científicas para traducir sus planos en productos perfectamente fabricados.

Verá cómo el conocimiento práctico de las herramientas del oficio, en lo que respecta a JS Precision, se implementa en todo el proceso de fresado y torneado CNC para darle a su proyecto el comienzo rápido que merece desde el principio.

Resumen de la respuesta clave

Conclusiones clave

1. El proceso de herramientas representa el puente clave de la ingeniería que vincula la intención del diseño con el resultado físico final del producto fabricado, influyendo significativamente en el costo, la calidad y el tiempo de entrega .

2. Elegir un enfoque estratégico requiere más que una simple compra por catálogo, porque implica una cuidadosa coordinación entre la ciencia de los materiales, la dinámica de las máquinas-herramientas y los procesos de mecanizado.

3. La comunicación temprana entre las partes interesadas y los proveedores sobre las soluciones al problema de las herramientas es una de las mejores formas de optimizar el coste total relacionado con los servicios de fresado y mecanizado CNC .

4. Los mejores proveedores hacen que la experiencia sea predecible y reproducible para obtener una ventaja competitiva mediante la creación de bases de datos de herramientas y bases de conocimiento de procesos.

Experiencia de precisión JS: Estrategia de herramientas eficiente para fresado y torneado CNC

En la fabricación de precisión, tanto la precisión como la eficiencia del fresado CNC dependen en gran medida de la profesionalidad de la estrategia de herramientas.

Equipada con más de una década de operación en servicios de fresado y torneado CNC, JS Precision ha estado ofreciendo personalización profesional de herramientas para más de 500 clientes en campos de alta gama como el aeroespacial, el tratamiento médico y las nuevas energías.

Hemos completado más de 1000 proyectos de mecanizado por lotes de piezas complejas. Nuestra eficiencia de mecanizado mejoró en más de un 30 % en promedio, manteniendo la tasa de defectos por debajo del 0,5 %.

Nuestras principales ventajas se derivan de tres pilares:

• Base de datos de herramientas y procesos patentada, totalmente compatible con el estándar ISO 13399 , que integra parámetros de mecanizado para más de 1000 piezas con diferentes materiales y características , lo que garantiza una rápida coincidencia con la solución de herramientas más válida.
• La profunda colaboración con los principales proveedores de herramientas mundiales permite un acceso temprano a soporte de herramientas personalizado y al desarrollo de herramientas especiales para piezas específicas.
• Desde el diseño de la solución inicial y la optimización de parámetros a medio plazo hasta el monitoreo del desgaste posterior al procesamiento, los servicios integrales de gestión de herramientas permiten un control de costos de extremo a extremo a lo largo de todo el ciclo de vida.

En un proyecto de mecanizado de componentes estructurales de aleación de titanio para un cliente aeroespacial, la solución original de herramientas de uso general resultó en un ciclo de mecanizado de 12 horas por pieza y un alto desgaste de la herramienta.

JS Precision eligió herramientas recubiertas de TiAlN personalizadas en combinación con parámetros de corte optimizados y estrategias de fresado dinámico , logrando así reducir el ciclo de mecanizado a 7 horas por pieza, duplicando la vida útil de la herramienta y reduciendo el coste total por pieza en un 40%.

¿Desea optimizar la eficiencia y el coste de su proyecto de fresado CNC? Contacte ahora con el equipo de ingeniería de JS Precision, envíe los planos de las piezas y los requisitos de mecanizado y reciba una solución de herramientas personalizada y un informe de cálculo de costes gratuitos.

¿Por qué las herramientas estratégicas son el corazón de los servicios de fresado y torneado CNC?

Las herramientas son mucho más que una simple herramienta de corte. En los mejores servicios de fresado y torneado CNC de precisión, son el nexo principal entre el logro del objetivo deseado y el diseño final.

Al elegir las herramientas adecuadas, es fundamental alinear con precisión la geometría, los recubrimientos y los materiales de la herramienta con las necesidades específicas de funcionalidad y precisión. Esto marca la diferencia en la eficiencia del proceso, en términos de costo, calidad y el potencial incluso de las mejores fresadoras y torneadoras CNC de precisión si se ignora este aspecto.

Dimensión de calidad: Las herramientas son la garantía directa de la precisión

El uso de herramientas se refiere a materiales de herramientas inadecuados que pueden provocar vibraciones, deflexiones de la herramienta u otros problemas que resulten en errores de tamaño o irregularidades en la superficie.

El uso de herramientas eficaces con geometría optimizada de ranuras de viruta, materiales resistentes o recubrimientos especializados evita las dificultades de corte, garantizando así una mayor precisión dimensional y calidad superficial en las piezas de fresado CNC. En el mecanizado de engranajes, se utilizan herramientas con recubrimiento de alta precisión para mantener valores de rugosidad superficial por debajo de Ra0,8 μm en los dientes.

Dimensión de costos: Las herramientas de alto rendimiento ofrecen una mejor relación costo-beneficio

Aunque las herramientas de baja calidad son menos costosas en términos de precio por unidad, el ritmo al que se desgastan es alto y su procesamiento es lento.

Las herramientas de corte de alto rendimiento son costosas, pero los altos avances, la larga vida útil de la herramienta y la alta tasa de éxito de la primera pieza pueden reducir los costos totales de mecanizado. Se puede observar que las herramientas de alta calidad aumentan la eficiencia del mecanizado en más de un 30 % y pueden reducir los costos totales entre un 25 % y un 35 %.

Dimensión de eficiencia: reducción del tiempo sin cortes para aumentar la productividad

Los portaherramientas modulares de cambio rápido, los ajustadores de herramientas de precisión y la gestión científica de la vida útil de las herramientas pueden ayudar a reducir el tiempo de inactividad de las máquinas herramienta, lo cual es fundamental para el mecanizado automatizado y la entrega urgente de productos . En este sentido, un sistema de herramientas modular puede reducir el tiempo de cambio de herramienta de 15 a 3 minutos.

Figura 1. Varios tipos de fresas.

¿Cómo lograr tolerancias estrictas con sus servicios de fresado y torneado CNC?

Lograr tolerancias de ±0,01 mm y superiores es el valor fundamental de los servicios de fresado y torneado CNC. Esto también evalúa la precisión de las máquinas herramienta, además de depender en gran medida de las estrategias de utillaje . Solo mediante la optimización combinada de herramientas de corte, procesos y entornos se puede lograr la precisión exigida en la fabricación de alta gama.

Resistencia a la deformación por fuerza de corte: la rigidez es la base de la precisión

Los detalles de alta precisión requieren un mecanizado conforme a las directrices ANSI/ASME B94.19 , lo que implica el uso de herramientas de corte cortas y robustas. En el mecanizado de cavidades profundas, es necesario utilizar portaherramientas con amortiguación de vibraciones y equilibrado dinámicamente. Por ejemplo, al mecanizar un agujero diez veces mayor que el tamaño de los detalles, el error de rectitud puede limitarse a 0,005 mm/m.

Técnicas de microlubricación y enfriamiento: gestión de la temperatura para un rendimiento confiable

Al mecanizar materiales difíciles de mecanizar, como aleaciones de titanio y acero inoxidable, los fluidos de mecanizado comunes carecen de eficacia para llegar al borde de mecanizado.

El uso de mecanizado por nebulización o tecnología de refrigeración interna a alta presión y recubrimientos de mecanizado ofrece un control eficaz de las temperaturas y la deformación térmica. La tecnología de refrigeración interna a alta presión puede reducir las temperaturas de mecanizado en más de un 40 % para garantizar una precisión constante.

Gestión predictiva del desgaste de herramientas: cómo evitar riesgos de precisión con antelación

La desviación de precisión puede considerarse un resultado del desgaste de la herramienta. Las mejores empresas de fresado CNC han creado modelos para predecir la vida útil mediante la observación de datos de corte. La capacidad de JS Precision para monitorizar datos puede variar la precisión en ±0,002 mm.

¿Busca tolerancias máximas? Contacte con JS Precision a través de nuestra línea directa de servicio e indíquenos las tolerancias y el material que solicita. Recibirá un informe de análisis DFM gratuito para ayudarle a elaborar una estrategia de herramientas y procesos que le permita mantener las tolerancias máximas.

El material importa: cómo las empresas líderes en fresado CNC adaptan sus herramientas al trabajo

Cada material requiere herramientas muy diferentes, lo que hace que los enfoques generalizados sean irrelevantes. Las empresas de fresado CNC exitosas cuentan con soluciones propias. Los puntos clave para la compatibilidad entre los tres materiales más comunes son los siguientes:

Aleaciones de aluminio: en busca de la eficiencia y el acabado superficial

Las aleaciones de aluminio presentan una mayor viscosidad, por lo que requieren herramientas con ángulos de ataque amplios y un espacio de viruta considerable. Al mezclar un pulimento de recubrimiento de AlCrN para prevenir la acumulación de filo, se puede lograr una alta tasa de arranque de viruta y una superficie altamente pulida , reduciendo así el ciclo de mecanizado de llantas de aleación de aluminio en el sector automotriz en un 30 %.

Aceros inoxidables y aleaciones de alta temperatura: Cumplimiento de los requisitos de resistencia y resiliencia

Cabe destacar que el acero inoxidable y las aleaciones de alta temperatura poseen dureza y tenacidad. Esto hace que se requieran herramientas altamente resistentes al calor y al desgaste para el mecanizado. El uso de una matriz de carburo cementado de grano fino con recubrimiento de TiAlN/AlTiN y filos de corte es altamente eficaz y se utiliza para el mecanizado exitoso de implantes médicos de acero inoxidable 316L.

Material compuesto: borde de corte especializado antidelaminación

Los compuestos de polímero reforzado con fibra de carbono (CFRP) son altamente abrasivos y presentan baja resistencia interlaminar, por lo que es imprescindible una fresa de extremo especializada con recubrimiento de PCD. El uso de bordes afilados puede facilitar el corte de fibras. En la industria aeroespacial , el porcentaje de reducción de desechos puede caer por debajo del 2% desde el 15% anterior .

Figura 2 Fresa recubierta de TiAlN

Parámetros y estrategias clave para optimizar los servicios de fresado y mecanizado CNC

La coordinación de los parámetros básicos de las herramientas es fundamental para lograr la mejor optimización en los servicios de fresado y mecanizado CNC. Una combinación científica de estrategias debe garantizar un equilibrio entre eficiencia, calidad y coste.

Equilibrio entre cantidad y flexibilidad de herramientas

Gestionar una gran biblioteca de herramientas resulta costoso. El enfoque actual consiste en crear una herramienta básica flexible, capaz de adaptarse a la mayoría de los requisitos específicos con cabezales intercambiables, barras de extensión, etc., y capaz de producir múltiples variedades y lotes pequeños . Este enfoque de JS Precision puede reducir el inventario de herramientas hasta en un 40 % y cubrir más del 95 % de las necesidades de mecanizado.

Optimización coordinada de la velocidad de avance y la velocidad del husillo

El simple aumento de la velocidad del husillo no implica necesariamente una mejora en la eficiencia. Es necesario ajustar conjuntamente los parámetros según la velocidad de corte y el avance por diente óptimos.

El corte a alta velocidad utiliza poca profundidad de corte y un avance elevado , basándose en herramientas de alta rigidez y el rendimiento dinámico de la máquina herramienta. De esta manera, se logra una mejora del 40 % en la eficiencia del mecanizado de acero para matrices.

Gestión y simulación de herramientas digitales

La integración de modelos 3D de herramientas con valores de compensación en el sistema CAM y la máquina herramienta permite la prevención de colisiones mediante simulación virtual. La gestión digital del inventario y la vida útil permite una adquisición y reposición precisas, un estándar en el mecanizado moderno . El tiempo de corte de prueba se reduce en un 60 % y se evitan daños en el equipo.

¿Qué tipos de piezas exigen la sinergia del fresado y torneado CNC?

En cuanto a la pieza de trabajo complicada que contiene un cuerpo giratorio y un contorno irregular, el efecto sinérgico de la ventaja del fresado y torneado CNC (fresado y torneado compuesto) es muy grande, lo que puede mejorar en gran medida la precisión y la eficiencia del mecanizado.

Cuerpos de válvulas y conectores de alta precisión

Los cuerpos de válvulas y conectores de alta precisión suelen presentar sistemas de orificios excéntricos y ranuras complejas en los extremos. Un centro de fresado-torneado puede completar el torneado, fresado y roscado en una sola configuración, evitando errores de sujeción secundarios. El mecanizado hidráulico de cuerpos de válvulas permite controlar tolerancias de posición de ±0,008 mm para lograr una tasa de aprobación del 99 %.

Impulsores y hélices

El impulsor y la hélice presentan superficies complejas de forma libre, y la combinación de torneado y fresado permite un mecanizado de precisión de contornos durante la rotación de la pieza, lo que constituye la solución óptima para una fabricación eficiente y de alta precisión . El ciclo de mecanizado de los impulsores de motores de aviación puede acortarse hasta en un 50 %.

Ejes de precisión poliédricos

Los ejes de precisión poliédricos requieren la formación de chaveteros y la creación de superficies planas. Tradicionalmente, esto implica varios pasos de sujeción. En las máquinas fresadoras-torneadoras, el eje puede mecanizarse mediante fresado posterior al torneado, lo que reduce los pasos del proceso y mejora la precisión. El mecanizado de precisión de ejes de motor permite una corrección de errores de coaxialidad de hasta 0,005 mm y aumenta la eficiencia en un 35 %.

¿Componentes complejos con problemas de precisión de sujeción? Envíe sus planos 3D y JS Precision determinará la posibilidad de fresado-torneado y le ofrecerá una solución de mecanizado completa.

Figura 3 Una máquina fresadora-torneadora CNC, conocida por su precisión y exactitud, puede combinar los dos procesos y llevarlos a cabo simultáneamente.

¿Cómo la tecnología de herramientas emergente transformará el servicio de fresado y torneado CNC?

La naturaleza siempre cambiante de la tecnología de herramientas ha seguido impulsando las fronteras del servicio de torneado y fresado CNC , garantizando que se superen las limitaciones del mecanizado convencional para la mejora de la fabricación de precisión.

Herramientas inteligentes y monitorización de procesos

La tecnología inteligente permite la integración de microsensores para monitorizar las fuerzas de corte, la temperatura y otros factores. Esta tecnología interactúa con el sistema de la máquina herramienta para garantizar un mecanizado adaptativo, anticipar el desgaste de los componentes y aumentar la estabilidad del mecanizado en un 60 %. Esta tecnología garantiza una reducción de los desechos.

Aditivo y sustractivo híbrido

La fabricación aditiva y sustractiva híbrida combina la deposición de metal por láser con el fresado de precisión inmediatamente después. Esto permite reparar piezas costosas y fabricar moldes con conductos de refrigeración conformados, lo que aumenta la eficiencia de refrigeración en un 40 % y acelera el proceso de conformado.

Nanorecubrimiento y sustrato personalizado

Los recubrimientos ultranano mejoran la dureza y la lubricidad de la superficie. Los sustratos de carburo cementado especializados se pueden adaptar específicamente a materiales específicos , lo que prolonga la vida útil de las herramientas durante el procesamiento de aleaciones a alta temperatura de 3 a 5 veces.

¿Quiere estar a la vanguardia y aprovechar la innovadora tecnología de herramientas? Simplemente siga el informe técnico de tecnología de JS Precision y descubra cómo anticiparse a las futuras tendencias en fabricación.

Caso práctico: Carcasas de sensores aeroespaciales: mejora de la eficiencia del 30 % y precisión de ±0,005 mm

Desafíos del cliente

El proyecto consistía en mecanizar una carcasa de sensor de aleación de aluminio 7075 , con un canal de flujo estrecho y profundo con una relación de 8:1, una pared delgada de 0,8 mm y una tolerancia de ±0,005 mm. La solución de herramientas general anterior presentaba vibraciones, una fluctuación dimensional superior a 0,01 mm, un acabado superficial del canal de flujo de Ra 1,6 μm, un tiempo de ciclo de 8 horas por pieza y un rendimiento de tan solo el 85 %, lo que imposibilitaba la producción en masa.

Solución de precisión JS

JS Precision ha formado un equipo técnico especializado y ha desarrollado un plan de optimización tres en uno a través de un análisis exhaustivo de las características de las piezas y los puntos críticos del procesamiento:

1. Reingeniería de herramientas:

Abandone las herramientas de uso general, se ha introducido una fresa de extremo antivibración de pequeño diámetro y alta rigidez en el acabado de paredes delgadas para reducir el impacto de la fuerza de corte en la pared delgada, diseñe una fresa de extremo de punta redonda de cuello largo y borde afilado especial para canales de flujo profundos y estrechos, emplee un sistema de enfriamiento interno de alta presión para garantizar una buena eliminación de viruta.

2. Reestructuración de procesos:

El método convencional de desbaste de contornos se sustituyó posteriormente por un enfoque de fresado dinámico, el fresado trocoidal. Este enfoque implica el uso de grandes distancias de desbaste con pequeñas profundidades de corte, lo que garantiza fuerzas de corte constantes y promueve una alta eficiencia en el mecanizado de superficies rugosas, reduciendo así el desgaste de las herramientas de mecanizado.

3. Optimización de parámetros:

Los valores de velocidad del husillo, velocidad de avance y profundidad de corte se optimizaron con precisión para cada etapa del torneado y fresado, comenzando por las operaciones de desbaste del torneado y fresado, basándose en una biblioteca de parámetros suministrada por el fabricante de herramientas y una base de datos de características de la máquina herramienta de JS Precision.

Resultado

• Salto de eficiencia: el tiempo de mecanizado por pieza disminuyó de 8 horas por pieza a 5,6 horas por pieza , o 30%, debido a una mayor eficiencia de desbaste y altas tasas de éxito en el proceso de acabado.
• Avance de precisión: las especificaciones sobre tolerancias de paredes delgadas se mantuvieron en ±0,005 mm y la planitud de las superficies de montaje fue de 0,01 mm.
• Optimización de calidad y costos: la calidad de la superficie alcanzó un valor Ra de 0,8 μm y la tasa de rendimiento mejoró al 99,5 %, junto con una reducción del 15 % en el costo de la herramienta.

¿Tiene algún desafío similar de mecanizado de piezas complejas? Comparta los desafíos de su proyecto y JS Precision le brindará soluciones personalizadas para replicar los resultados de reducción de costos y mejora de la eficiencia.

Figura 4 Diferentes tipos de carcasas de sensores

Preguntas frecuentes

P1: ¿Cómo elijo las herramientas de corte adecuadas para mi proyecto de mecanizado CNC?

La elección de la herramienta depende en gran medida del material a mecanizar, el tipo de característica a cortar, la precisión de la tolerancia y la potencia disponible en su máquina herramienta. Siempre es recomendable consultar la gama básica que ofrecen proveedores de herramientas de corte de confianza. Para aplicaciones más complejas, se recomienda consultar con profesionales como JS Precision para obtener asesoramiento.

P2: ¿Cuánto del coste del mecanizado puede representar en promedio el coste de una herramienta de corte?

Si bien el costo de las herramientas de corte suele oscilar entre el 3% y el 8% del costo total del mecanizado, contribuye directamente al costo del tiempo de mecanizado en el extremo superior. El uso de herramientas de corte de alta calidad para reducir el tiempo de mecanizado cuesta más que otras opciones cuando se calcula a escala económica.

P3: ¿Cuáles son las características clave de las herramientas de corte utilizadas en el mecanizado de acero inoxidable?

En particular, las propiedades de la herramienta de corte que son más importantes para utilizar durante el mecanizado de acero inoxidable son tener una alta rigidez para resistir las fuerzas de corte , tener un filo afilado para evitar el endurecimiento por trabajo y tener capas protectoras de alta temperatura con buena resistencia al calor (por ejemplo, AlTiN).

P4: ¿Siempre se requieren herramientas especiales para el mecanizado de alta velocidad (HSM)?

Correcto. Las herramientas HSM suelen tener especificaciones geométricas que ayudan a reducir las fuerzas de corte durante la operación. Los portaherramientas exigen un alto grado de precisión, como el HSK, junto con un mayor equilibrio dinámico para un funcionamiento suave a altas velocidades.

P5: ¿Qué consideraciones específicas se deben tener en cuenta para la selección del cabezal de potencia de fresado en el mecanizado de fresado-torneado?

Se debe prestar especial atención a su velocidad máxima, par y capacidad de carga radial o axial . Deben ser compatibles con la capacidad del eje C o la torreta de potencia de la máquina herramienta, y se debe considerar la rigidez del portaherramientas (CAPTO, HSK-E, etc.) para garantizar la estabilidad del proceso de mecanizado.

P6: ¿Por qué sería necesario trabajar con herramientas más pequeñas que el tamaño final de la función?

El uso de herramientas más pequeñas para limpiar las esquinas garantizará la eliminación de cualquier material que las herramientas más grandes hayan dejado en ellas, a las que podrían no llegar. Este paso es esencial para determinar las dimensiones finales de la pieza.

P7: ¿Qué soporte único ofrece JS Precision a sus clientes?

Nuestro servicio de soporte abarca todo el proceso, desde el análisis inicial de viabilidad y las recomendaciones para la selección del sistema hasta la gestión de la vida útil del sistema y la configuración de los parámetros durante la producción. Nuestro conocimiento acumulado del proceso le ayuda a eliminar los métodos de ensayo y error y le permite aplicar las mejores prácticas de inmediato.

Q8: ¿Cuál es el proceso para confirmar un pedido cuando recibo una cotización de mecanizado CNC?

El proceso es bastante sencillo. Una vez que recibamos la confirmación del presupuesto, le enviaremos una orden contractual, que usted firmará, junto con un anticipo del 30-50 %. A continuación, activaremos el proceso de adquisición de materiales y la programación de la producción, junto con un panel de control del proyecto.

Resumen

La fabricación de precisión se basa en la estrategia de herramientas como una de las variables clave que separan el éxito del fracaso. De esta manera, establece un vínculo entre los materiales, las máquinas herramienta y los procesos, a la vez que convierte los planos de diseño en objetos físicos precisos.

JS Precision lo entiende perfectamente. No solo ofrecemos servicios de fresado y torneado CNC, sino que también actuamos como una extensión de su equipo de fabricación: un socio de ingeniería con amplios conocimientos y experiencia en herramientas.

Desde el momento en que usted comparte con nosotros sus dibujos , la estrategia de herramientas se incluye en la solución y constituye una garantía fundamental de una base sólida y eficiente para el proyecto.

Actúe ahora y desbloquee toda la capacidad transformadora de la estrategia de herramientas profesionales.

Contacte con los expertos en procesos de JS Precision para programar un análisis de viabilidad de mecanizado gratuito y recomendaciones preliminares de herramientas para su próximo componente crítico. Colaboremos para convertir sus diseños complejos en una ventaja competitiva líder en el mercado.