En este artículo se describirán los argumentos técnicos necesarios para poder operar en índices de ultra velocidad (50.000 r.p.m.) en un cabezal integrado para un centro de mecanizado adoptando y aplicando los últimos desarrollos tecnológicos de los sistemas de lubricación por aire/aceite, considerando: Índices de velocidad de 3.8 Millones de dmN (HSK-50), Temperaturas de funcionamiento estables, incluso en operaciones de “tilting”.
La aportación por parte de los fabricantes de los componentes es fundamental para poder alcanzar el objetivo común, siendo de vital importancia la colaboración y entendimiento de las necesidades finales de los usuarios desde el esbozo conceptual del cabezal.
El análisis en continuo de los datos vibratorios, térmicos, etc. obtenidos de los equipos electrónicos permiten en la actualidad analizar las mejoras internas necesarias para incrementar los ratios de eficiencia y de fiabilidad y en consecuencia de producción. Entre ellas cabe destacar:
- Análisis de las variaciones térmicas de los cabezales en función de su posición,
- Expansión térmica del cabezal en condiciones de funcionamiento,
- Análisis de la descarga del aceite del interior del cabezal en posición horizontal o bien en maniobras de giro (tilting).
Los usuarios y fabricantes de máquina-herramienta japonesa y sus proveedores, están aportando numerosos y cuantiosos recursos técnicos en I+D+i destinados a la mejora de los índices de velocidad, fiabilidad y de la precisión de sus equipos. Requerimientos de niveles cada vez más crecientes y exigentes de alta velocidad en los centros de mecanizado, permiten sobrepasar los umbrales de velocidad máxima a más de 3.500.000 dmn., siendo el valor dm = diámetro medio del rodamiento en mm. y n = velocidad en r.p.m..
En la edición de la feria JIMTOF del año 2008, los equipos exhibidos destacaron por una clara tendencia en la estabilización de los niveles máximos de velocidad de giro de los cabezales, ponderando técnicamente otros aspectos como la fiabilidad, versatilidad y respeto al medio ambiente. Sin duda, éstas son nuevas variables en la siempre difícil ecuación del diseño por parte del centro desarrollador, así como por parte del usuario.
El incremento de las geometrías primarias de los cabezales principales de los centros de mecanizado obliga a ensamblar, cada vez con mayor frecuencia, rodamientos de mayor tamaño, continuando la tendencia técnica del mantenimiento de la velocidad máxima de funcionamiento y alta exigencia de cargas de operación.
Bajo estos dos parámetros, cobra más importancia, si cabe, las aportaciones tecnológicas que desde los fabricantes de rodamientos se ofrecen a los diseñadores y desarrolladores, y en consecuencia a los usuarios finales.
Además, en lo que hace referencia a los tornos, otra clara tendencia técnica también observada en la edición de la JIMTOF 2008 (ver figura nº 3.), fue la confirmación de que el tamaño más popular en las “mordazas” de los platos de los tornos estaba comprendido entre las 6 y 12 pulgadas para la máquina de tamaño medio, siendo también destacable la clara tendencia de platos de mayor tamaño siguiendo la orientación industrial de demanda del mercado para el sector eólico y/o aeronáutico de equipos de máquina herramienta de mayor tamaño y/o especial.
Tendencias técnicas de los cabezales principales de máquina-herramienta
Desde el punto de vista de diseño de los cabezales principales, existen tres claras áreas por aplicación y aspectos técnicos que deben de ser considerados y que nos indica la tendencia técnica de los últimos diseños. Estos son:
Tendencias técnicas en los centros de mecanizado:
o Los incrementos de velocidad en los centros de mecanizado se mantiene estable, siendo la velocidad más común 12.000 r.p.m. en un tamaño cabezal de NT#40.
o La velocidad más habitual para los centros de mecanizado para NT#30 es de 30.000 r.p.m. siendo para el caso de NT#50 de 10.000 r.p.m.
o Se denota un claro incremento de centros de mecanizado de 5 ejes, siendo estos, el 30% de los equipos exhibidos en la JIMTOF 2008.
Tendencias técnicas en los tornos:
o Los tamaños de mordaza superiores a las 12 pulgadas mantiene una clara tendencia al alza. Sin duda, esta tendencia, viene refrendada por las necesidades industriales para los sectores industriales como el de energía renovable (eólico) y como el aeronáutico.
Otros aspectos a considerar:
o Respeto al medio ambiente. En la actualidad existe un claro objetivo de responsabilidad social e industrial para la reducción de emisiones de CO2 al medio ambiente así como la reducción del ahorro energético a través de equipos más eficientes.
o Especificaciones para condiciones de trabajo especiales.
Aplicaciones para moldes. Alta velocidad y cargas ligeras → Alta calidad superficial y alta precisión de giro.
Componentes aeronáuticos de aluminio → Alta fiabilidad y alta potencia.
Maquinaria de gran tamaño → Material especial y alto par.
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