Centros De Mecanizado

Jhean Carlos Pacheco – Segundo de Bachillerato Industrial

Especialidad: Mecanizado y Construcciones Metálicas.

INTRODUCCIÓN

El montaje de las fresas en los centros de mecanizado es (otro más) un factor de suma importancia a la hora de obtener piezas con la suficiente precisión dimensional y calidad superficial. Esta sujeción debe cumplir por otra parte una serie de requisitos, tales como:

• Montaje y desmontaje de la herramienta en la máquina debe ser sencillo

• Permitir el cambio automático de éstas

• Ajuste preciso con el husillo de la máquina

• Permitir un perfecto alineamiento del eje de la herramienta con el eje del husillo

• No introducir pérdidas de rendimiento ni rigidez en el sistema.

De aquí se puede deducir que un buen sistema portaherramienta no va a mejorar el comportamiento de una herramienta mal elegida o de un husillo dañado. Sin embargo, un mal sistema portaherramienta si puede reducir la vida de la herramienta y del husillo.

El papel de los conos en el MAV no es distinto al que poseen en el mecanizado convencional. Sin embargo, el gran incremento de velocidad del husillo (desde 6.000 rpm en convencional hasta 40.000 en MAV) ha obligado a replantearse aspectos como la unión del cono con el husillo o el equilibrado de los conos. Esto es debido a que la fuerza centrífuga depende del cuadrado de la velocidad, por lo que esta fuerza crece de manera dramática en el MAV.

CONOS ISO – HSK

Los conos porta herramientas tipo ISO establecen su posición cuando un actuador (hidráulico o neumático) tira de él produciéndose un asiento del cono dentro de otro cono tallado en el eje del husillo. Si la velocidad de giro aumenta, la fuerza centrífuga también, provocando la expansión del eje del husillo. Cuando esto sucede, los conos ISO, tienden a introducirse más dentro del husillo debido a que el actuador sigue tirando de él. Esto puede desencadenar 2 problemas:

• Imprecisión en el mecanizado, debido al desplazamiento que ha sufrido la herramienta respecto al husillo.

• Atoramiento del cono en el caso de que el husillo frene de forma brusca y recupere sus dimensiones.

Estas circunstancias hacen que los conos más extendidos en las máquinas de alta velocidad sean los HSK.

Cono ISO Cono HSK

Las principales ventajas que ofrecen los conos HSK se deben fundamentalmente a dos factores.

Por un lado, el sistema de amarre se realiza mediante unas garras o mordazas que se ajustan en un hueco tallado dentro del cono en forma de copa. A medida que la velocidad de giro aumenta se garantiza el contacto en todo momento, ya que la fuerza centrífuga expande las mordazas que sujetan el cono contra el eje del husillo. Esta circunstancia permite unas condiciones de corte más agresivas, además de aportar mayor rigidez y precisión que los sistemas basados en conos ISO.

Por otro lado, en la unión del cono y el husillo, existe un doble contacto entre las superficies del cono y el alojamiento del eje. El doble contacto ofrece mayor repetitibilidad a la hora de volver a colocar el cono. Además se evita que el conjunto cono-herramienta se introduzca dentro del husillo, cosa que sucedía en el caso de conos ISO con altas velocidades

HSK ISO

Posición amarrada

Posición de cambio de herramienta

Sección del sistema de amarre del cono Posiciones amarrada y suelta del cono

Las máquinas que utilizan conos ISO son más propensas al chatter que las que utilizan HSK, debido a que la unión entre cono y husillo no es tan rígida. La menor rigidez de esta unión hace caer la frecuencia natural de vibración más baja y obliga a limitar los parámetros de mecanizado, debiendo ser éstos menos agresivos.

Existen muchos tipos de conos HSK. Éstos se clasifican con 2 ó 3 cifras y una letra, por ejemplo HSK-63A (el más común). Las cifras dan el diámetro exterior del plato que asienta sobre la cara del husillo. La letra indica el tipo de cono en función de diversos factores como longitud, etc. En general, esta letra es:

• A: Tipo general

• B: Tiene un plato mayor que el A. Se utiliza para trabajos más agresivos.

• E y F: Iguales que A y B pero eliminando marcas y sistemas de guiado que afectan al equilibrado

Una de las principal desventaja de los conos HSK, es su sensibilidad a la presencia de partículas como viruta o lubricante. Si no se han limpiado correctamente las superficies de contacto en la operación de cambio de herramienta podrían quedar virutas en el husillo que impiden el correcto asiento del cono. También es posible que se llene de impurezas la cavidad del cono donde deben entrar las mordazas para su amarre. Esta sensibilidad a las impurezas obliga a extremar los cuidados en los cambios de herramienta. Una posible solución es soplar cada cono antes de amarrarlo.

SUJECIÓN DE LA HERRAMIENTA

En general se busca una unión que cumpla los siguientes requisitos:

• Precisión, para minimizar la desalineación de la herramienta con el eje del husillo (minimizar elrunout)

• Buscar la máxima rigidez a la unión

• Simetría del conjunto para evitar desequilibrio

Existen diversos métodos de sujeción de herramientas al cono, pero los más comunes son la sujeción mecánica mediante pinza, cono hidráulico y zunchado térmico.

Sujeción mecánica mediante pinza

Es el método más utilizado. Se basa en introducir la herramienta en una pinza y ésta en el cono. Tras esta operación, se aprieta una tuerca que empuja los segmentos de la pinza contra la herramienta, ejerciendo presión sobre la misma. Las pinzas están divididas en segmentos para que distribuyan la presión sobre toda la superficie de la herramienta de forma uniforme, además de facilitar su deformación.

Cono de sujeción mecánica

Este sistema es válido para la gran mayoría de las aplicaciones del MAV, además de resultar económico. Otra ventaja de este sistema es que se pueden tener distintas pinzas para un solo cono, pudiendo montar herramientas de diferentes diámetros en un solo cono.

En cuanto a precisión, una pinza de alta calidad puede dar una desalineación de 7- 8 mm a 25 mm desde el plano de la cara del cono. Estos resultados se consiguen con conos y pinzas de muy alta calidad, donde el ajuste se realiza de forma manual.

Para algunas operaciones, las pinzas de sujeción mecánica no son lo suficientemente rígidas o precisas. En estos casos se deben utilizar los conos hidráulicos o de zunchado térmico. Ambas técnicas aportan mayor rigidez y precisión que la sujeción mecánica.

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