La innovación en el mandrinado de precisión aumenta la productividad,
reduce los costes.
La nueva solución de mandrinado asimétrico en línea de Kennametal aumenta la robustez del mecanizado, la velocidad del proceso y la calidad del orificio, y reduce el mantenimiento y la manipulación de herramientas.
El mandrinado de precisión es un proceso vital en la fabricación de muchos componentes críticos. La precisión y el acabado de un agujero en un cigüeñal con múltiples cojinetes (casquillos) en un bloque de motor se relacionan directamente con la potencia y la eficiencia del consumo de combustible, y el tiempo que lleva hacerlo se relaciona directamente con los beneficios de la compañía (fabricante) del motor. Los orificios de precisión en numerosos componentes de ingeniería son esenciales para las métricas de rendimiento crítico. Tales taladros deben cumplir tolerancias críticas; pero la desventaja es que el mandrinado de precisión puede ser costoso y consume mucho tiempo, y cualquier pequeño fallo o error conduce al achatarramiento de piezas costosas. La respuesta de Kennametal es una barra de mandrinado geométrica y asimétrica que ha sido calificada como una revolución en el proceso por los satisfechos usuarios.
Por definición, el mandrinado, en oposición al taladrado, es un proceso de mecanizado en el que los diámetros internos se realizan en relación a la verdadera línea central del husillo. Este proceso se realiza más comúnmente con la pieza de trabajo estacionaria y la herramienta de corte que gira y avanza en la pieza, aunque el mandrinado también se
hace con la herramienta de corte y la pieza de trabajo ajustables.
Las aplicaciones de mandrinado más comunes incluyen la ampliación o acabado de agujeros de fundición, punzonados o taladrados y las superficies internas contorneadas. Las operaciones relacionadas que a veces se realizan al mismo tiempo que la de mandrilado incluyen el torneado, planeado, biselado, ranurado y roscado.
Cómo se hace
Imagine un bloque de motor pequeño con cinco cojinetes en línea que requieren orificios en el cigüeñal. La forma de pensar convencional para una tarea de acabado de múltiples casquillos, por ejemplo, implica un escariador multi-filo con patines guía, con el siguiente proceso sugerido:
-Un escariador piloto acaba el primer casquillo
-Se introduce el escariador multi-filo para el semicabado y acabado final de los casquillos 2 al 5.
-Se retira el escariador.
La ventaja de tal proceso es que se puede usar en centros de mecanizado CNC horizontales o multieje y no requiere una mandrinadora especializada con utillajes dedicados. Sin embargo, dependiendo del tamaño de la pieza de trabajo, la máquina herramienta debe ser suficientemente rígida o la calidad puede caer drásticamente. Además, la introducción y la extracción de la herramienta de escariado sobre orificios acabados deben hacerse lentamente y con precisión o se pueden producir marcas de retracción y/o daños en los filos de corte.
Otra opción general para el mecanizado de este tipo de agujero es el mandrinado en línea. La cuestión fundamental que hay que resolver en esta opción es ¿cómo pueden pasar las cuchillas de corte y las guías de la herramienta a través de cojinetes sin acabar que tienen diámetros más pequeños?
Los fabricantes de máquinas herramienta CNC han respondido a este dilema con el uso de barras convencionales de mandrinar en línea y capacidades de «lunetas» en sus equipos. El proceso se parece a lo siguiente:
-El utillaje de la pieza en la máquina herramienta levanta el bloque de cilindros
-Se introduce la barra de mandrinar en línea a través del componente en una luneta en el extremo opuesto
-Se baja el bloque de cilindros y se bloquea
-Los orificios del cigüeñal son semiacabados y acabados
-Se levanta el bloque de cilindros y se retrae la barra de mandrinar
El proceso acelera la introducción y la extracción, y como que la herramienta está soportada por los dos extremos; la calidad geométrica del orificio acabado mejora en comparación con la opción de escariado 1.0. En el aspecto negativo, las funciones de elevación requieren una fijación especial y control de CNC, y la luneta necesaria en la fijación impide cualquier mecanizado adicional por detrás.
Las maquinas herramienta de varios ejes con mesas de trabajo inclinables y/o husillos basculantes junto con barras de mandrinar más evolucionadas contribuyen a la de mandrinado en línea con guías expansibles, de manera que el proceso evoluciona como sigue:
– Se introduce un escariador piloto que acaba el casquillo 5
– Se gira el componente (o la mesa de la máquina) 180 grados
– Se ajusta el eje XY del centro de mecanizado para introducir descentrada la barra de mandrinar
– Se centra la barra de mandrinar con las guías en el cojinete 5
– Se expanden las guías
– Se semiacaban y acaban los casquillos 1 a 4
– Se retiran las guías
– Se retrae descentrada la barra de mandrinar
La opción 2.1 utiliza la capacidad de ajuste de la máquina herramienta de varios ejes.
Conserva las ventajas de la Opción 1.0 al eliminar la necesidad de cualquier función de elevación o luneta y de la opción 2.0, con el soporte en ambos extremos de la herramienta. Las desventajas son que la compleja mecánica interna de este tipo de barra de mandrinar es costosa y puede ser difícil de manejar. La lubricación insuficiente puede dañar la sensible mecánica interna, y si no se supervisa con precisión, la herramienta puede atascarse o engancharse en la pieza y causar daños en la máquina, la fijación, la herramienta y la pieza.
Una solución asimétrica
En colaboración en las operaciones de un importante fabricante de bloques de motor de automoción, personal de ingeniería de Kennametal ha avanzado la función de mandrinado, con la opción 3.0, de mandrinado asimétrico en línea. Este es un salto geométrico hacia adelante que acentúa las ventajas del escariado y del mandrinado, a la vez que elimina las desventajas de ambos.
Como en la mayoría de soluciones avanzadas, el principio fundamental es muy básico. Normalmente los diámetros guía son completos o creados con 3 o más patines guía, que no dejan ningún grado de libertad sobre la pared del orificio para el avance y la extracción. La solución Kennametal se basa en una configuración de las guías similar a la típica de un escariador, que normalmente están a 180 ° del filo de corte, pero giradas de manera que el diseño resultante ofrezca la libertad para entrar y salir de la pieza de guía incluso a través de los orificios en bruto. Esta geometría permite la introducción de la barra a través de los orificios en bruto por una trayectoria excéntrica.
El proceso es el siguiente:
– Se introduce un escariador piloto que acaba el casquillo 5
– El componente (o la mesa de la máquina) se gira 180 grados
– Se introduce la barra de mandrinar asimétrica descentrada, mediante el eje XY del centro de mecanizado
– Se centra la herramienta y se acaban simultáneamente los casquillos 1 al 4
– Se retira la herramienta descentrada, con una extracción rápida.
Este mandrinado asimétrico en línea conserva todas las ventajas de los anteriores esfuerzos del mandrinado en línea – orificios de precisión de alta calidad, soporte en ambos extremos de la herramienta, a la vez que no se necesitan funciones caras de elevación, lunetas posteriores obstructivas o mecanismos críticos dentro de la herramienta. También se suma el hecho de que los movimientos completos de introducción y extracción se pueden hacer a mayor velocidad de avance en centros de mecanizado convencionales, lo que añade eficiencia al proceso.
Naturalmente, tratándose de una solución de Kennametal, las plaquitas intercambiables que se ofrecen con esta solución de barra de mandrinar excéntrica son también avanzadas. Las plaquitas de alta precisión RI8 tienen ocho filos de corte con conicidad negativa predefinida, lo que permite altas velocidades de avance.
El diámetro se puede ajustar con una precisión de 1 micra. La alta fuerza de sujeción proporcionada por el tornillo de fijación cónico evita cualquier efecto de asentamiento.
Tanto las plaquitas como la barra de mandrinar asimétrica están diseñadas para que las plaquitas se sujeten directamente en el cuerpo de la barra de mandrinar. Esto elimina la necesidad de cartuchos, las tolerancias adicionales y el espacio que éstos requieren.
En resumen, esta solución de mandrinado asimétrico en línea de Kennametal aumenta la robustez del mecanizado, la velocidad del proceso y reduce el mantenimiento y la manipulación de herramientas, todo esto a la vez que es compatible con los centros de mecanizado CNC – una solución a la que todo fabricante en busca de mejoras en el proceso encontrará cualquier cosa menos aburrida (juego de palabras en inglés intraducible: boring en inglés significa aburrido y, también, mandrinado).
RECUADRO – Kennametal nominado en los premios de 2014 a la innovación entre los proveedores de BMW
En noviembre de 2014, Kennametal Inc, anunció que la compañía estaba entre los tres suministradores reconocidos en los premios de 2014 a la innovación entre los proveedores de BMW, en la categoría de productividad.
Kennametal, el único proveedor de herramientas nominado para el premio, también fue reconocida por los más de 30 años de colaboración con BMW. Entre las razones que BMW citó para el honor estuvo el nuevo utillaje innovador que incrementó la productividad en la fabricación de bloques de motor de la planta de BMW en Steyr, Austria. Kennametal dedica un equipo de soluciones de ingeniería para colaborar con BMW en tales refinamientos para mejorar la productividad.
«Nos sentimos honrados de haber sido reconocidos en los premios al proveedor de BMW, entre más de 200 proveedores «, dijo Gérald Goubau, vicepresidente y director general de la unidad de negocios de herramientas de Kennametal. «Es un gran testimonio y un recordatorio de nuestra misión de proporcionar la innovación que los clientes valoran; algo que nos esforzamos por hacer cada día.»
El Grupo BMW considera que la innovación es la base del éxito económico y de la competitividad futura de una empresa. La única manera de dominar los retos que la industria del automóvil tiene por delante es mediante un alto nivel de creatividad e inventiva. Por ello, el Grupo BMW reconoce a sus proveedores más innovadores como socios clave, que juegan un papel crucial en la realización satisfactoria de los nuevos desarrollos. El premio a la innovación entre los proveedores está diseñado para rendir homenaje a sus logros.
Kennametal
Más allá de la celebración del 75 aniversario como líder en tecnología industrial, Kennametal Inc. ofrece productividad a los clientes que buscan el máximo rendimiento en entornos de trabajo exigentes. La empresa proporciona productos innovadores resistentes al desgaste e ingeniería de aplicaciones y servicios apoyados en una ciencia de materiales avanzada, y presta servicio a clientes en 60 países en sectores distintos tales como el aeroespacial, los movimientos de tierra, la energía, la producción industrial, el transporte y las infraestructuras. Con aproximadamente 14.000 empleados y unas ventas cercanas a los 3.000 millones de USD, la mitad de los ingresos de la empresa procede de fuera de Norteamérica y el 40% globalmente de innovaciones introducidas en los últimos cinco años. Reconocida como una de las “empresas más éticas del mundo” (Ethisphere); “innovadora empresarial destacada” (Product Development Management Association, Asociación para la gestión del desarrollo de producto); y «empresas más seguras de América» (EHS Today) con un enfoque en la seguridad al 100%, Kennametal y su fundación invierten en educación técnica, tecnologías industriales y ciencia de materiales para llevar una promesa de progreso y prosperidad económica a personas de todo el mundo.
