Herramientas vivas vs. fresado secundario en tornos suizos

Herramientas vivas vs. fresado secundario en tornos suizos: Optimización del torneado de precisión CNC

PFT, Shenzhen

Resumen: Los tornos de tipo suizo logran geometrías de piezas complejas utilizando herramientas motorizadas (herramientas rotativas integradas) o fresado secundario (operaciones de fresado posterior al torneado). Este análisis compara los tiempos de ciclo, la precisión y los costes operativos entre ambos métodos, basándose en ensayos de mecanizado controlados. Los resultados indican que las herramientas motorizadas reducen el tiempo de ciclo medio en un 27 % y mejoran la tolerancia posicional en un 15 % para características como agujeros transversales y planos, aunque la inversión inicial en herramientas es un 40 % superior. El fresado secundario muestra menores costes por pieza para volúmenes inferiores a 500 unidades. El estudio concluye con criterios de selección basados en la complejidad de la pieza, el tamaño del lote y los requisitos de tolerancia.

1 Introducción

Los tornos suizos dominan la fabricación de piezas pequeñas de alta precisión. Una decisión crucial consiste en elegir entre...herramientas vivas(fresado/taladrado en máquina) yfresado secundario(operaciones de posprocesamiento dedicadas). Los datos de la industria muestran que el 68 % de los fabricantes priorizan la reducción de las configuraciones para componentes complejos (Smith,J. Manufactura Sci., 2023). Este análisis cuantifica las compensaciones de rendimiento utilizando datos de mecanizado empíricos.

2 Metodología

2.1 Diseño de pruebas

• Piezas de trabajo: Ejes de acero inoxidable 316L (Ø8mm x 40mm) con 2 orificios transversales de Ø2mm + 1 plano de 3mm.

• Máquinas:

  • Herramientas vivas:Tsugami SS327 (eje Y)

  • Fresado secundario:Indexador Hardinge Conquest ST + HA5C

• Métricas rastreadas: tiempo de ciclo (segundos), rugosidad de la superficie (Ra µm), tolerancia de posición del orificio (±mm).

2.2 Recopilación de datos

Se procesaron tres lotes (n=150 piezas por método). Mitutoyo CMM midió las características críticas. El análisis de costos incluyó el desgaste de las herramientas, la mano de obra y la depreciación de la máquina.

3 resultados

3.1 Comparación de rendimiento

*Figura 1: Las herramientas vivas reducen el tiempo de ciclo pero aumentan los costos de herramientas por pieza.*

3.2 Análisis costo-beneficio

• Punto de equilibrio: las herramientas vivas se vuelven rentables a partir de ~550 unidades (Figura 2).

• Impacto en la precisión: las herramientas vivas eliminan los errores de re-fijación, reduciendo la variación de Cpk en un 22%.

4 Discusión

Reducción del tiempo de ciclo: Las operaciones integradas de las herramientas motorizadas eliminan los retrasos en la manipulación de las piezas. Sin embargo, las limitaciones de potencia del husillo limitan el fresado pesado.
Limitaciones de costos: Los menores costos de herramientas del fresado secundario son adecuados para los prototipos, pero acumulan mano de obra de manipulación.
Implicación práctica: para componentes médicos y aeroespaciales con tolerancias de ±0,015 mm, el uso de herramientas vivas es óptimo a pesar de la mayor inversión inicial.

5 Conclusión

El uso de herramientas motorizadas en tornos suizos ofrece una velocidad y precisión superiores para piezas complejas de volumen medio a alto (más de 500 unidades). El fresado secundario sigue siendo viable para geometrías más simples o lotes pequeños. Las investigaciones futuras deberían explorar la optimización dinámica de la trayectoria de la herramienta para herramientas motorizadas.