Cuantificación del desgaste y la vida útil de herramientas
La demanda de mayor resistencia, precisión y reducción de peso ha dado lugar a una mayor necesidad de piezas de trabajo difíciles de cortar, como las aleaciones de carburo, materiales duros quebradizos y los aceros templados.
Los materiales difíciles de cortar suponen una gran carga para las herramientas de corte, por lo que es necesario tener especial cuidado con las cuchillas desgastadas o astilladas de las herramientas de corte.
El Microscopio Digital 4K de KEYENCE, que permite la observación y las mediciones que convencionalmente eran difíciles de realizar, mejora drásticamente la eficiencia de la medición de las herramientas de corte y facilita la gestión y evaluación de las herramientas.
- Nuevos materiales y evolución de las herramientas de corte
- Importancia de las inspecciones de desgaste de las herramientas
- Gestión del desgaste y de la vida útil de las herramientas
- Últimos ejemplos del uso de microscopios para agilizar la medición e inspección del desgaste de las herramientas
- Un Microscopio 4K que cambia la medición e inspección de las herramientas de corte
Nuevos materiales y evolución de las herramientas de corte
Debido a la creciente demanda de piezas con un peso reducido y un mayor rendimiento, la necesidad de cortar materiales difíciles, como las aleaciones de titanio y el CFRP, ha aumentado rápidamente, particularmente en las industrias automotriz y aeroespacial. Además de cortar materiales difíciles, también han aumentado los procesos que suponen una mayor carga para las herramientas. Algunos ejemplos de estos procesos son el corte de alta velocidad para mejorar la eficiencia de la fabricación y el corte continuo sin personal que se realiza durante largos periodos de tiempo. En la industria de los semiconductores, también han surgido tecnologías de corte de precisión a nivel de unos pocos micrómetros junto con la necesidad de microprocesamiento.
Para satisfacer estos requisitos, se han desarrollado herramientas desechables con cuchillas reemplazables para brocas, taladros y fresas. Para las herramientas desechables, se pueden montar puntas hechas de aleaciones de carburo*, PCD* o CBN* en las cuchillas para procesar materiales difíciles de cortar. Este tipo de herramientas se utiliza en una gran variedad de campos ya que sólo es necesario sustituir la punta cuando se desgasta una cuchilla, lo que reduce el tiempo y el costo de mantenimiento.
CFRP: Es la abreviatura de polímeros reforzados con fibra de carbono. Es un material compuesto de fibra de carbono y resina. Este material se caracteriza por su menor densidad, peso más ligero y una mayor resistencia que el hierro y el aluminio. A diferencia de los metales, el CFRP tiene una gran elasticidad y resistencia en la dirección de la fibra.
Aleación de carburo (aleación WC-Co): generalmente llamado metal duro. Es un material compuesto en el que los carburos de los metales del grupo IVa, Va y VIa de la tabla periódica se sinterizan con metales basados en el hierro, como el Fe, el Co y el Ni. Presenta excelentes propiedades mecánicas, como la dureza a baja y alta temperatura (HRA de 80 a 94), la resistencia (resistencia a la rotura transversal: aproximadamente 2 GPa o más) y el módulo de Young (aproximadamente 3 veces el del hierro).
PCD: Abreviatura de diamante policristalino. Es un mineral artificial que se produce mediante la sinterización de microcristales de diamante junto con polvos metálicos y cerámicos a alta temperatura y presión. Mientras que los diamantes naturales son monocristalinos, los diamantes contenidos en el PCD son policristalinos y tienen una excelente conductividad térmica y dureza.
CBN: Abreviatura de nitruro de boro cúbico. Es un compuesto formado por boro y nitrógeno que no existe en la naturaleza. Es el material más duro junto al diamante. En cuanto a la temperatura de resistencia al calor, el PCD comienza a oxidarse a unos 700°C (1292°F) mientras que el CBN lo hace a unos 1300°C (2372°F), lo que significa que el CBN es más adecuado para el procesamiento a altas temperaturas.
Importancia de las inspecciones de desgaste de las herramientas
Las cuchillas desgastadas o astilladas no sólo afectan a la precisión y la velocidad de procesamiento, sino que también provocan la deformación y la rotura de las piezas de trabajo debido al aumento de la temperatura de las cuchillas. Las cuchillas desgastadas o astilladas también provocan fallas en las máquinas de procesamiento. Por ello, la observación de las cuchillas para conocer su estado está directamente relacionada con el rendimiento del proceso de corte.
Por ejemplo, las puntas desechables —las cuchillas de las herramientas de PCD y CBN, que se destacan en el procesamiento de materiales difíciles de cortar— tienen una superficie de rastrillo para descargar las virutas y una superficie de flanco para evitar que la punta entre en contacto con la superficie de corte, y la precisión de los ángulos de estas superficies influye directamente en la precisión del procesamiento. Si se sigue utilizando una punta que presenta craterización o desgaste de flanco, la precisión de corte disminuye, lo que genera productos defectuosos.
La inspección periódica y la gestión del desgaste de las herramientas permiten establecer plazos para el mantenimiento preventivo de las herramientas de corte, lo que reduce los costos y mejora la tasa de rendimiento.
Gestión del desgaste y de la vida útil de las herramientas
La vida útil de las herramientas varía en función de las condiciones de corte, como el material de las piezas, el método de procesamiento, la velocidad de procesamiento y la velocidad de rotación. Por ejemplo, si se establece una velocidad de rotación más alta para aumentar la cantidad de avance de la broca, no sólo aumenta la velocidad de procesamiento, sino también la carga sobre la cuchilla, lo que provoca un mayor desgaste. Por el contrario, si se establece una velocidad de rotación más baja para disminuir el avance de la broca, aumenta la vida útil de la cuchilla, pero se reduce la velocidad de procesamiento.
El corte debe realizarse en condiciones óptimas que equilibren la velocidad de procesamiento y la vida útil de la cuchilla. El uso de microscopios para observar y cuantificar el desgaste de las herramientas puede ser un medio efectivo para aumentar la vida útil de las herramientas y la eficiencia de la producción.
Últimos ejemplos del uso de microscopios para agilizar la medición e inspección del desgaste de las herramientas
El desgaste de las herramientas se cuantifica más comúnmente a través de mediciones 2D, 3D y radiales.
Observación y medición completamente enfocadas de herramientas y productos
Las cuchillas de las herramientas tienen formas profundas y tridimensionales que requieren una inspección del desgaste en toda la superficie. Los microscopios convencionales sólo pueden enfocar una parte del objeto, y el enfoque debe ajustarse continuamente para inspeccionar toda la superficie.
El Microscopio Digital 4K Serie VHX está equipado con una función de composición de profundidad que permite enfocar todo el objeto. El diseño eucéntrico permite la observación inclinada desde cualquier ángulo, sin tener que ajustar la muestra. El ángulo de inclinación se puede bloquear para permitir la inspección de múltiples muestras diferentes en el mismo ángulo para una fácil comparación.
Izquierda: normal, derecha: composición de profundidad en tiempo real
Observación y medición que no se ve afectada por las superficies reflectantes
Las herramientas están hechas de metales pulidos y las superficies de sus puntas de corte son muy reflectantes. Estas superficies provocan un fuerte reflejo de la luz, lo que genera un deslumbramiento que dificulta la observación y la medición.
La Serie VHX está equipada con una función de eliminación de reflejos y una función HDR para conseguir imágenes de alta calidad en superficies altamente reflectantes que tienen poco contraste.
La función de eliminación de reflejo de anillo elimina los reflejos en forma de anillo en la superficie del objeto, que convencionalmente han sido difíciles de eliminar. La captura de varias imágenes con diferentes direcciones de la fuente de luz evita la sobreexposición de la imagen.
Además, la función HDR (alto rango dinámico) captura múltiples imágenes a diferentes velocidades de obturación para obtener una imagen con una alta gradación de color. Esto permite la observación a niveles de precisión y contraste previamente inalcanzables.
Permiten obtener imágenes sin reflejos
permitir la obtención de imágenes con texturas de superficie de metal mejoradas
Observación y medición del desgaste en 2D/3D
Las fresas y las puntas de broca tienen formas profundas que deben inspeccionarse utilizando mediciones en 2D y 3D.
La Serie VHX permite realizar mediciones en 2D y 3D con sólo unos pocos clics. Las mediciones se pueden realizar desde cualquier ángulo, y el sistema compensa incluso las vibraciones que, de otro modo, crearían una imagen borrosa.
de perfiles de una punta de broca
Observación y medición de una herramienta de diamante
Las herramientas de diamante (PCD) son las más adecuadas para el procesamiento y el acabado de aleaciones de carburo, plásticos reforzados con fibra (FRP) y plásticos reforzados con fibra de carbono (CFRP). También se caracterizan por su alta resistencia al desgaste y su larga vida útil en comparación con las herramientas convencionales de aleación de carburo. Por otro lado, si la temperatura de la cuchilla alcanza los 700°C (1436°F), los átomos de carbono del diamante son absorbidos (oxidados) por el hierro, lo que provoca un desgaste severo del PCD.
Puede realizar la medición del perfil utilizando la función de composición 3D del Microscopio Digital 4K Serie VHX. Esta función les permite a los usuarios comprender la forma de la superficie de una herramienta PCD, y medir no sólo el astillado, sino también el desgaste a nivel de micras.
Gestión del ciclo de las herramientas
La gestión de la vida útil de las herramientas es indispensable para una fabricación estable. En algunos casos, también es necesario revisar las condiciones de corte. Las puntas de las herramientas de corte deben gestionarse con precisión en unidades de micrómetros, y también es importante distinguir entre el desgaste y las virutas adheridas o las partículas extrañas.
El Microscopio Digital 4K Serie VHX ofrece aumentos de 0x a 6000x. Con el Microscopio Digital 4K Serie VHX se pueden observar grietas y defectos minúsculos. Además, con grandes aumentos los usuarios pueden distinguir el verdadero desgaste de las partículas extrañas adheridas a la superficie.
La observación a largo plazo del estado de las herramientas les permite a los usuarios comprender el progreso del desgaste y, como resultado, puede prolongar la vida útil de las herramientas mediante la obtención de condiciones de corte óptimas.
- Izquierda: aumento estándar
- Derecha: gran aumento
Un Microscopio 4K que cambia la medición e inspección de las herramientas de corte
La Serie VHX es una poderosa herramienta que resuelve los problemas de medición e inspección convencionales y mejora la eficiencia del trabajo.
La Serie VHX está equipada con una variedad de funciones que apoyan fuertemente la observación y el análisis de las herramientas; incluyendo un sistema de inclinación de ángulo libre para observar objetos desde cualquier ángulo, la eliminación de reflejos para asegurar una inspección precisa y la composición de profundidad para que todo el objeto pueda ser enfocado e inspeccionado.
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