En general, el equipo de sujeción de herramientas (la herramentación) no ha sufrido ningún cambio fundamental en largo tiempo. Aunque ha habido algunos avances notables, como la introducción de herramientas de cambio rápido en la década de 1970 y la aparición de sistemas modulares que utilizan un acoplamiento cónico poligonal*¹ y sistemas basados en la adaptación de cono tipo HSK*² para altas velocidades de rotación en la década de 1990, el desarrollo de la herramentación pareciera encajar firmemente en la categoría de "si funciona, no tiene caso cambiar nada". Los portaherramientas actúan como una interfaz entre la herramienta de corte y la máquina, y ambos deben asegurar una sujeción adecuada de la herramienta, y deben poder sujetarse al husillo o al cargador del cambiador de herramientas de una máquina herramienta. La industria metalmecánica tiene estándares obligatorios que especifican estrictamente las superficies correspondientes para ambos propósitos. Estas normas definen una amplia gama de sistemas de sujeción existentes para cumplir con los diferentes requisitos de los fabricantes: portaherramientas sencillos con cambios manuales de herramienta para máquinas convencionales de control manual, adaptadores precisos equilibrados de alto grado para centros de maquinado de alta velocidad, etc. Esta variedad de configuraciones proporciona al fabricante múltiples opciones para la sujeción efectiva de las herramientas, según los objetivos de producción y la maquinaria disponible. Es principalmente por ésta razón que los portaherramientas han alcanzado un cierto nivel de excelencia que no ha requeridos grandes cambios innovadores.
Hoy en día, los sistemas de sujeción modernos están evolucionando junto con los desarrollos de la industria metalmecánica en el mundo de la Industria 4.0 y su impacto sobre la fabricación de vanguardia y los nuevos horizontes tecnológicos. La digitalización de la manufactura también juega un papel importante en el desarrollo de nuevas funciones de herramentales. Los avances en el maquinado de alta velocidad (HSM) ejemplifican la causa y el efecto de estos cambios. La implementación de nuevas tecnologías en este importante campo ha requerido un nuevo nivel de balanceo para garantizar el desempeño y confiabilidad de los portaherramientas a una gama de velocidades de rotación significativamente mayor. El objetivo es mejorar la resistencia, rigidez, precisión y otros parámetros técnicos de los portaherramientas de diseño tradicional. El fresado de alta eficiencia de materiales aeroespaciales difíciles de maquinar, como las aleaciones de titanio, ha aumentado la demanda de portaherramientas duraderos que funcionen adecuadamente bajo condiciones difíciles.
El efecto de estos desarrollos queda claro cuando vemos que ISCAR presenta una gama de soluciones de sujeción de herramientas. ISCAR es uno de los fabricantes de herramientas de corte más grandes del mundo; es reconocido como un firme defensor de la innovación constante de sus productos. Hoy en día, la empresa ofrece una amplia variedad de tipos de montaje, portaherramientas, adaptadores, porta cuchillas, boquillas porta herramienta y boquillas térmicas, etc. para una sujeción efectiva de la herramienta. En respuesta a la demanda de la industria, los parámetros de desempeño para estas piezas se han cerrado significativamente. Por ejemplo, los porta boquillas por contracción térmica SHRINKIN con zancos HSK 100 ahora cuentan con la calidad de balanceo G2.5 y un desbalance residual menor a 1.0 g•mm (.00139 oz•in) a 20,000 rpm. Las boquillas porta herramienta MAXIN 32 aseguran un torque de sujeción de hasta 1,760 N•m (1300 lbf•ft) y los portaherramientas de alineación radial y angular FINEFIT para rimas de alta velocidad mantienen un ajuste del 'runout' radial y axial de 0.001 mm (.00004 in).
SUJECIÓN Y ENFRIAMIENTO
Recientemente ISCAR presentó una serie de nuevas familias de herramienta que proporcionan un suministro de refrigerante efectivo y de precisión. En muchos casos, como el maquinado de titanio o las superaleaciones exóticas de alta temperatura (HTSA), que son comunes en la industria aeroespacial, el enfriamiento es un factor crítico para el éxito. X-STREAM SHRINKIN es una familia de porta boquillas por contracción térmica con canales de refrigerante tipo 'Jet' a lo largo de la perforación del zanco (Fig. 1). La familia de productos usa un diseño patentado para sujetar herramientas con zancos fabricados de carburo cementado, acero o acero de alta velocidad (HSS). Los nuevos porta boquillas combinan las ventajas de la sujeción térmica tipo 'shrink' de alta precisión con el flujo del refrigerante dirigido a los filos de corte. X-STREAM SHRINKIN ha demostrado un excelente desempeño en el fresado de piezas aeroespaciales, particularmente cuchillas y turbinas de hélice integral (blisks) de titanio, y en operaciones de fresado de alta velocidad. En el maquinado de cavidades profundas, el enfriamiento eficiente proporcionado por los nuevos porta boquillas mejora sustancialmente la evacuación de la viruta y disminuye su recorte.
TORNEADO
Para torneado, ISCAR ha desarrollado un nuevo concepto para el suministro de refrigerante a alta presión (HPC) a los sistemas de adaptación de cambio rápido VDI DIN 69880, diseñados para máquinas herramienta de torneado. El concepto JETCUT se basa en canales de refrigerante a alta presión (HPC) alimentados desde la parte inferior (Fig. 2) y proporciona un suministro de refrigerante interno a través de la herramienta, y externo a través de la brida. El efecto de enfriamiento resultante mejora significativamente el desempeño en aplicaciones de torneado, ranurado y tronzado. Un refrigerante líquido puede actuar como una herramienta excelente en un campo radicalmente diferente: incrementando la velocidad de rotación de la herramienta. La familia SPINJET de ISCAR consta de husillos compactos de alta velocidad accionados por refrigerante para herramientas de pequeño diámetro. Actúa como un "refuerzo" para actualizar máquinas existentes y convertirlas en equipo de alta velocidad (Fig. 3). Los husillos SPINJET se recomiendan para herramientas de hasta 7 mm (.275 in) de diámetro, sin embargo, el rango de diámetro óptimo es de 0.5-4 mm (.020-.157 in). Este "refuerzo" ofrece un desempeño impresionante: dependiendo de la presión y la tasa de flujo de refrigerante, los husillos pueden mantener una velocidad de rotación de hasta 55,000 rpm. Los versátiles productos SPINJET se han integrado con éxito a soluciones herramentales para fresado, barrenado, fresado de roscas, grabado, achaflanado, remoción de rebabas e incluso rectificado radial fino.
RIMADO
Para las operaciones de rimado, las boquilla flotantes se utilizan en el mandrinado de agujeros de alta precisión para corregir cualquier desalineación entre los ejes centrales de la rima y el agujero. Una alineación precisa resulta esencial para el desempeño óptimo y la exactitud de perforación. Con este fin, ISCAR añadió a la familia de porta boquillas ER el nuevo diseño de boquilla flotante, GFIS, para rimas de alta velocidad (Fig. 4). Las nuevas boquillas son diferentes a cualquier otro sistema flotante en el mercado, gracias a la integración de una tecnología única que garantiza que el sistema permanezca completamente rígido hasta que alcance un estado de rimado estable.
MATRIX
El concepto de Industria 4.0 de fabricación inteligente con base en datos ha tenido un impacto directo sobre toda la cadena de producción, incluido el campo aparentemente conservador de la sujeción de herramientas. En una fábrica inteligente, los sistemas de producción funcionan bajo las condiciones de intercambio mutuo de información en tiempo real. Los modernos portaherramientas de ISCAR incorporan agujeros para chips RFID (de identificación por radiofrecuencia), que se pueden utilizar si el cliente lo solicita. La unidad de almacenamiento inteligente de herramientas computarizada MATRIX de ISCAR lee los chips RFID y recibe todos los datos de identificación necesarios del portaherramientas. Estos ejemplos seleccionados caracterizan el desarrollo de productos de sujeción de herramientas. A pesar de una "reputación conservadora", las últimas innovaciones en sujeción de herramientas reflejan y refuerzan las tendencias de la industria metalmecánica hoy día, y sus futuras tendencias.
*¹ Según ISO 26623. ISCAR suministra herramientas de corte y portaherramientas para este tipo de adaptación bajo la marca CAMFIX.
*² Hohlshafte Kegel ("cono de zanco hueco" en alemán)
