Escrito por Christa Kettlewell en colaboración con Joel Miller y Dave Youngman, ingenieros de aplicaciones de Allied Machine & Engineering.
Todos los tipos de brocas (inserto reemplazable, carburo sólido e inserto indexable) tienen cabida en un taller de maquinaria y pueden producir aplicaciones satisfactorias, pero las
brocas de inserto reemplazable, también conocidas como brocas de punta de espada o brocas de punta reemplazable, tienen sus propias ventajas a la hora de barrenar metal. Si está pensando en agregar brocas de inserto reemplazable a su gama de herramientas de corte, esto es lo que necesita saber.
¿Por qué es una broca de inserto reemplazable?
Diseñadas para que los maquinistas puedan cambiar rápidamente los insertos desgastados, las brocas de inserto reemplazable se componen de cuerpos de broca e insertos disponibles en una amplia gama de diámetros y longitudes de cuerpo. Además, mediante una combinación de geometrías y recubrimientos de vanguardia, así como insertos de carburo frente a insertos de acero rápido, puede crear una solución para cada aplicación, lo que le permite controlar múltiples aspectos al mecanizar en metal para lograr el resultado deseado, es decir el mejor inserto con punta de espada para las necesidades de su aplicación.
Aún así, puede estarse preguntando ¿cuál es la diferencia entre las brocas indexables o las brocas IC o de punta de espada aparte del propio diseño del inserto? Los insertos con punta de espada reemplazables son un método eficaz para taladrar un orificio en su pieza de trabajo y también proporcionan un ahorro adicional de costos. Hay muchas geometrías, formas, tamaños y sustratos diferentes, y variaciones de recubrimientos que pueden utilizarse al considerar un inserto con punta de espada reemplazable para una aplicación en función de cuáles son las especificaciones y qué es lo que solicita el cliente respecto del tiempo de ciclo, el costo, la vida útil de la herramienta, etc.
Al utilizar un inserto con broca de punta de espada, es importante tener una superficie fresada decente o, en algunos casos, un orificio piloto para entrar, ya que permite que la punta del inserto comience en una superficie uniforme y comience el proceso de taladrado, todo lo cual permite a la herramienta taladrar un orificio recto y de buen tamaño. Si estas condiciones iniciales no existen, corre el riesgo de que la herramienta se desvíe del lugar donde hay que taladrar el orificio.
Los
insertos de broca indexables ofrecen una amplia gama de geometrías, tamaños, configuraciones, sustratos y recubrimientos de vanguardia, y a menudo se combinan con un inserto reemplazable en portainsertos para servir como soluciones polivalentes de un solo uso para algunas aplicaciones. Cuando se utiliza sola, una broca de metal duro indexable sirve ahora como herramienta de desbaste que es duradera, es decir, que podrá manejar interrupciones, cross-holes, cortes giratorios, y entrar y salir de superficies angulosas como piezas de fundición. En última instancia, no necesita la superficie fresada decente porque no tiene punta angular y sus geometrías suelen engranar la pieza primero lejos del centro de la herramienta. Las herramientas indexables funcionan a mayores RPM y menores tasas de penetración y, gracias a sus insertos de carburo duraderos, pueden soportar algunas de las aplicaciones irregulares más comunes.
Si la aplicación inicial es rugosa, irregular, angular, con interrupciones, etc., y si el diámetro y la profundidad del orificio están dentro del rango de la herramienta de IC, estas herramientas pueden soportar una buena cantidad de abuso que un inserto con punta de espada no sería capaz de soportar, por lo que las brocas de inserto indexable serían la primera opción.
A continuación, puede analizar el costo al comparar las brocas de punta de espada con las brocas indexables. En el caso de la broca de punta de espada reemplazable, su precio se aplicará al costo de taladrar cierta cantidad de orificios y se calculará para obtener una cifra de costo por orificio (CPH). En el caso de una broca de punta de espada, solo se utilizará un inserto hasta que sea necesario retirarlo de servicio; todos los costos asociados a ese inserto y el número de pulgadas que haya taladrado se utilizarán en el cálculo del CPH.
En el caso de la broca indexable, la mayoría de estos insertos tendrán al menos dos índices, y en algunos diseños, hasta cuatro. A medida que un borde se desgasta, se mantiene el inserto en servicio, pero se indexará o girará a un borde limpio y seguirá en funcionamiento. En este caso, pude tomar el número de pulgadas que esté obteniendo, multiplicarlo potencialmente hasta por cuatro y reducir el costo de la herramienta por orificio.
En realidad, el taladrado no es más que una operación de desbaste. Aunque es una de las operaciones de desbaste más difíciles porque las virutas están confinadas, lo que requiere un delicado equilibrio de los parámetros de funcionamiento y la selección de herramientas, el taladrado debe realizarse teniendo en cuenta las características específicas de la aplicación, así como cualquier herramienta adicional que pueda utilizarse para terminar el orificio mediante roscado, boreado, rimado, etc. Una vez que se sabe más sobre la aplicación y lo que se está haciendo, el enfoque puede cambiar a las opciones de qué herramientas podrían aplicarse, broca de punta de espada reemplazable o broca indexable.
¿Para qué utilizan la mayoría de los maquinistas una broca de punta de espada reemplazable?
Desde la industria automotriz hasta la maquinaria pesada, pasando por las armas de fuego, las brocas de inserto reemplazable destacan en una amplia gama de sectores y aplicaciones. Estas brocas también funcionan bien en talleres de trabajos medianos y en plantas de alta producción. En concreto, el proceso repetitivo a largo plazo de grandes series de producción se beneficia de la inversión en brocas de inserto reemplazable porque se reduce el costo general por orificio. Comparado con el costo de nuevas herramientas de carburo sólido, la inversión inicial del portainserto o del cuerpo de broca se compensa rápidamente mediante el la reducción del tiempo de ciclo y el costo de reemplazar simplemente los insertos.
Tanto si se trata de taladrar acero endurecido como chapa metálica, las geometrías específicas ISO disponibles a menudo para las brocas de inserto reemplazable ofrecen una solución ideal para aplicaciones en metal. Por ejemplo, el inserto de geometría P es ideal para aceros de bajo a medio carbono, aceros aleados y aceros de herramientas, mientras que un inserto de geometría K es ideal para fundiciones nodulares y dúctiles. Los insertos de geometría N se prefieren para aluminios fundidos y forjados, incluso cobre y latón, y los insertos de geometría M están diseñados para acero inoxidable ferrítico y austenítico, así como superaleaciones de alta resistencia como Inconel y titanio.
Las brocas de punta de espada reemplazable también se utilizan para trabajos de taladrado de orificios profundos más exigentes porque son puntiagudas, lo que ayuda a la rectitud, y tienen márgenes más largos, lo que ayuda a mejorar la estabilidad. Los maquinistas que realizan este tipo de aplicaciones deben consultar las pautas de taladrado de orificio profundo para establecer un orificio piloto centrado, recto y redondo y prepararse para el taladrado completo a profundidad, además de garantizar la seguridad del usuario al taladrar.
¿Cuáles son las ventajas de una broca de punta de espada reemplazable?
Las brocas de inserto reemplazable son una solución de herramienta de corte rentable que también prolonga la vida útil del filo de corte; las operaciones de taladrado pueden continuar sin interrupción sustituyendo rápidamente los insertos. Tanto si trabaja con contratos a largo plazo como grandes series de producción, el costo de propiedad es menor durante toda la vida útil del inserto. No es necesario solicitar una herramienta completamente nueva; sino que los costos se mantienen bajos porque solo se reemplaza el inserto una vez desgastado o dañado. Otro ahorro en los costos se puede encontrar en el tiempo de mecanizado ahorrado al cambiar los insertos de la broca en lugar de toda la herramienta.
Pero aún puede surgir la pregunta: ¿puedo ahorrar dinero reafilando los insertos para broca de punta de espada? En general, el reafilado de brocas de metal duro puede ahorrar dinero a largo plazo si se cumplen varias condiciones, una de las cuales es que el taller de reafilado sea fiable y constante. Un reafilado deficiente no proporcionará una vida útil de la herramienta suficiente para que el reafilado resulte rentable; del mismo modo, un proveedor poco confiable podría causar tiempos de inactividad no deseados si los reafilados no se completan o devuelven a tiempo o según las especificaciones. Otra condición que debe cumplirse es un inventario significativo de herramientas para mantener la producción. Normalmente, es necesario mantener en rotación una mayor cantidad de herramientas para que, mientras las herramientas usadas están fuera para ser reafiladas, haya suficientes herramientas disponibles para abastecer las necesidades de producción.
También entran en juego otros factores relacionados con la eficiencia de un buen programa de reafilado, como por ejemplo considerar lo que implica su aplicación de taladrado. Si la broca se utiliza para un orificio con una tolerancia relativamente cerrada, entonces el número de reafilados puede estar determinado por cuánto se reduce el diámetro de la broca después de cada reafilado debido a cuánto se reduce la altura de la broca y la velocidad de la conicidad trasera. Si la broca es escalonada, entonces la longitud del escalón también puede afectar el número de reafilados. Cada reafilado reducirá la longitud general (OAL,
overall length) y, por lo tanto, la relación entre el escalón y el diámetro piloto. Esta relación puede reducirse hasta un punto inaceptable tras solo uno o dos reafilados.
No obstante, gracias a la mejora constante de los procesos, las prácticas lean six sigma y un equipo de fabricación altamente cualificado, Allied Machine sigue produciendo insertos con punta de espada manteniéndose fiel a su homónimo: T-A, la punta de espada desechable. El inserto T-A, en todas su formas, tiene un costo por orificio excepcional que prácticamente elimina la necesidad de reafilados. Úselo, ámelo y luego reemplácelo; así de sencillo.
La cantidad de pasos en el proceso de barrenado también contribuye al costo general. Mientras que las aplicaciones que utilizan brocas de metal duro pueden necesitar una operación de acabado para cumplir los requisitos del trabajo, las brocas de inserto reemplazable a menudo pueden completar el proceso de barrenado según las especificaciones en una sola operación. De forma similar, cuando se cambia el filo de corte en una broca de punta de espada reemplazable, el diámetro y la longitud no se ven afectados, a diferencia de una broca de metal duro que debe retocarse cuando se reemplaza porque necesita volver a reafilarse una vez desgastada. Por último, esta diferencia se traduce en tiempo en el que las piezas no se mecanizan, y esto repercute en los costos generales de fabricación.
Otra razón por la que usar brocas de inserto reemplazable es la selección de recubrimientos y geometrías disponibles para los insertos. Además de varias geometrías específicas ISO, también puede seleccionar insertos de carburo para trabajos de mayor duración o insertos de acero rápido para trabajos estándar. También puede seleccionar otras geometrías, como ángulo de gancho o ángulo de inclinación, en función de las necesidades de la aplicación. Por último, existe una selección de recubrimientos para los insertos, que proporcionan barreras térmicas que permiten trabajar más rápido y aumentan la dureza de la superficie de su herramienta.
En general, hay una gran variedad de opciones para adaptar las brocas inserto reemplazable a su aplicación, al tiempo que se reduce el tiempo de ciclo y, a menudo, los costos generales de fabricación. No obstante, es importante examinar las variedad de brocas disponibles (inserto reemplazable, inserto indexable y carburo sólido) para determinar qué se adapta mejor a las necesidades de su aplicación de taladrado.
Allied Machine ofrece una variedad de brocas de inserto reemplazable:
La
broca T-A Pro combina geometrías de insertos específicos de cada material, un cuerpo de broca rediseñado y un sistema patentado de refrigerante interno para permitir velocidades de penetración hasta un 30 % más rápidas que otras brocas de alto rendimiento del mercado.
La
broca GEN3SYS XT Pro de alta penetración combina recubrimientos y geometrías específicos de cada material para un mayor rendimiento, además de un diseño de flauta mejorado para una óptima evacuación de virutas.
Las
brocas GEN3SYS XT de alta penetración utilizan mejoras en las esquinas y los filos de corte combinadas con nuestro recubrimiento AM300 para ofrecer más durabilidad, fiabilidad y productividad. La geometría GEN3SYS XT está diseñada para aumentar las velocidades de penetración y la vida útil de la herramienta.
Los insertos de
broca GEN2 T-A proporcionan fuerzas de taladrado más bajas, mayor estabilidad, arranque más ágil en orificios pasantes y permite una mejor formación de virutas. Estos insertos presentan nuestros recubrimientos exclusivos AM300 y AM200 para una mayor vida útil de la herramienta.
Con innumerables opciones de geometrías, la
broca T-A es ideal para el mecanizado de producción general.
La
broca APX ofrece la fuerza y versatilidad necesarias para cualquier aplicación de taladrado de orificio profundo y está diseñada para aumentar las velocidades de penetración y la vida útil de la herramienta.
Las
brocas de punta de espada de alto rendimiento (HP, high performance) se diseñaron para los usuarios finales que tenían cuerpos de broca de estilo universal, pero que estaban buscando mejorar el rendimiento. Las brocas de punta de espada HP encajan en los cuerpos de broca universales, pero ofrecen la geometría de alta tecnología y las ventajas de rendimiento de los insertos de broca T-A.
Las
brocas y cuerpos de broca de estilo universal ofrecen una amplia gama de diámetros para diversas aplicaciones de taladrado de producción general y fueron la primera herramienta en disponer de un inserto extraíble destinado al reafilado.