1. Los factores de la pieza de trabajo afectan la selección del portaherramientas
Los factores que influyen en la selección del portaherramientas incluyen la maquinabilidad del material de la pieza de trabajo en cada trabajo y la configuración de la pieza final, que puede determinar el tamaño del portaherramientas necesario para lograr un perfil o característica específica. El mango de la herramienta debe ser lo más simple y fácil de usar posible para minimizar la posibilidad de error del operador.
Los componentes básicos de la máquina herramienta desempeñan un papel clave: una máquina rápida con guías lineales aprovechará un portaherramientas diseñado para aplicaciones de alta velocidad, mientras que una máquina con ranura en caja admite el mecanizado de alta resistencia. Las máquinas multitarea pueden realizar operaciones de torneado y fresado/taladrado simultáneamente.
El portaherramientas también se puede seleccionar según la estrategia de mecanizado. Por ejemplo, los talleres utilizan diferentes herramientas para maximizar la productividad en operaciones de corte de alta velocidad (HSC), que implican profundidades de corte reducidas (HHS), o en aplicaciones de corte de alto rendimiento (HPC), que se centran en cortes de alta potencia. Sin embargo, las máquinas herramienta con velocidad limitada producen altas tasas de eliminación de metal.
El bajo descentramiento repetible ayuda a garantizar una cantidad constante de compromiso de la herramienta, lo que reduce la vibración y maximiza la vida útil de la herramienta. El equilibrio es crucial y los portaherramientas de alta calidad deben estar equilibrados dinámicamente con precisión a G2,5-25000 rpm de masa (1 g.mm). Los talleres pueden determinar el sistema de portaherramientas que puede satisfacer de manera rentable sus necesidades de producción basándose en las condiciones reales o consultando con los proveedores de herramientas.
2. Cada portaherramientas debe cumplir requisitos de proceso específicos.
Ya sean portaherramientas simples, con camisa, termorretráctiles, mecánicos o hidráulicos, deben cumplir requisitos de proceso específicos.
Las pinzas de resorte y las pinzas intercambiables son las tecnologías de portaherramientas redondos más utilizadas. El económico estilo ER está disponible en una variedad de tamaños y proporciona suficiente fuerza de sujeción para operaciones ligeras y confiables de fresado y taladrado. Los portaherramientas con pinza ER de alta precisión presentan un bajo descentramiento (< 5µm at the tool tip) and a symmetrical design balanced for high-speed operations, while reinforced versions are available for heavy-duty machining. ER toolholders allow for quick changeovers to accommodate a variety of tool diameters.
Los soportes de ajuste por contracción proporcionan una fuerte fuerza de sujeción, tienen una concentricidad de 3 μm en 3xD y tienen excelentes cualidades de equilibrio. El diseño compacto del mango proporciona un excelente acceso a las funciones de piezas difíciles.
Los portaherramientas reforzados permiten un fresado de servicio medio a pesado, pero la fuerza de sujeción depende de la tolerancia del diámetro interior del portaherramientas y del portaherramientas. Las herramientas de ajuste por contracción requieren la compra de un dispositivo de calentamiento especial, y el proceso de calentamiento/enfriamiento requiere más tiempo de configuración que simplemente cambiar el collar. El mandril de fresado mecánico proporciona una fuerte fuerza de sujeción y una alta rigidez radial a través de múltiples filas de cojinetes de agujas. Este diseño permite un fresado de alta resistencia y cambios rápidos de herramientas, pero el descentramiento puede ser mayor que con un sistema de pinza. Los mandriles mecánicos suelen ser más grandes que otros tipos de portaherramientas, lo que puede limitar el alcance de la herramienta a ciertas características de la pieza.
En comparación con los mandriles mecánicos, los mandriles hidráulicos, que utilizan la presión del aceite para generar fuerza de sujeción, tienen menos componentes internos y, por lo tanto, tienen un perfil relativamente más delgado. Los mandriles hidráulicos tienen un descentramiento radial bajo y son eficaces para escariar, taladrar y fresar ligeramente a altas velocidades del husillo, pero son sensibles a grandes cargas radiales.
3. El husillo o el extremo cónico determina la capacidad de transmisión de torsión y la precisión de alineación de la herramienta.
Tan importante como cómo el portaherramientas sujeta la herramienta de corte es cómo se monta el portaherramientas en el husillo de la máquina herramienta. Los conos tradicionales de portaherramientas BT, DIN y CAT son adecuados para máquinas herramienta más pequeñas, pero pueden estar limitados en el mecanizado de alta velocidad. Las versiones con contacto bilateral en el cono y en el extremo del portaherramientas proporcionan mayor rigidez y precisión, especialmente en voladizos grandes. Para transmitir de manera confiable más torque se requieren tamaños de cono más grandes.
La elección del patrón de conicidad del portaherramientas a menudo varía según la región. HSK comenzó a surgir en Alemania a mediados-1990, cuando las 5-máquinas herramienta de eje se estaban volviendo cada vez más populares. Los portaherramientas CAT se utilizan principalmente en los Estados Unidos, mientras que en Asia los portaherramientas BT son muy populares y suelen estar disponibles en versiones de doble contacto/contacto.
HSK se utiliza comúnmente para el mecanizado de 5-ejes. Las conexiones PSC (Sistema de sujeción poligonal: Capto) y KM se utilizan principalmente en máquinas herramienta multitarea y se basan en las normas ISO. Tanto KM como Capto son sistemas modulares que permiten el montaje de herramientas de longitudes específicas combinando varillas de extensión o reducción. A medida que las máquinas herramienta multitarea se vuelven más comunes, los portaherramientas que pueden realizar torneado, fresado, taladrado y otros tipos de procesamiento en una sola configuración se están volviendo cada vez más populares.
4. Resumen
Los talleres deben apreciar la importancia de los portaherramientas en sus sistemas de mecanizado y comprender cómo combinar adecuadamente el portaherramientas adecuado con una máquina herramienta, una estrategia de mecanizado y una pieza de trabajo específicas para aumentar la productividad y reducir los costos.
Las futuras mejoras tecnológicas ya no se limitarán al propio mango de la herramienta. La gestión de herramientas mediante software y etiquetas RFID es un elemento de la fabricación basada en datos y se está volviendo cada vez más común. Los avances en la tecnología de portaherramientas incluyen portaherramientas equipados con sensores que monitorean las fuerzas sobre el portaherramientas en tiempo real. Los datos recopilados permiten a los operadores realizar ajustes en los parámetros de mecanizado durante el mecanizado, incluso automáticamente a través de inteligencia artificial (IA) conectada a la unidad de control de la máquina. Estas y otras nuevas tecnologías aumentarán aún más la contribución de los portaherramientas a la producción en el proceso de mecanizado.
