TECHNOLOGY ARCHIVE vol.2

Solid Carbide Drill ZET1

- Drilling performance at its peak

Solid Carbide Drill ZET1

Historia de la evolución de las brocas de metal duro integral

Tras su diseño se esconde la historia de un desafío que supuso un importante avance de la tecnología de taladrado

La broca ZET1 surgió en la segunda mitad de la década de los ochenta como la primera broca integral de metal duro de la industria. 
Sus prestaciones han sido heredadas de la broca WSTAR, producto principal de la gama actual de brocas de Mitsubishi Materials. En este artículo, desvelamos la evolución de las brocas integral de metal duro.

Parte 1 1987~ La broca ZET1 que cambió el rumbo de la historia del rendimiento de taladrado

En la segunda mitad de la década de los ochenta, la superioridad de las brocas de acero de alta velocidad en las diferentes industrias era indiscutible, Mitsubishi Materials se embarcó en el desarrollo de una broca integral de metal duro. Si bien por aquel entonces ya existían brocas de metal duro en el mercado, por motivos técnicos, estas únicamente estaban disponibles en diámetros grandes. Mitsubishi Materials supo prever que, seguramente, llegaría el momento en que existiría una gran demanda de brocas integral de metal duro con un diámetro menor y, por ello, comenzó su desarrollo en un pequeño espacio de la fábrica. Sin embargo, en la década de los ochenta, la tecnología informática todavía estaba en ciernes, por lo que tanto los cálculos como los diseños se realizaban manualmente. 


Mitsubishi Materials trabajó día tras día en el diseño ideal de la geometría del filo de corte y las hélices con un sencillo sistema de prueba y error. A diferencia de la actualidad, en que lo habitual es utilizar bases de datos y simulaciones, aquella era una época donde los productos se desarrollaban a partir de la experiencia y el buen criterio de los ingenieros. Tras varios años de desarrollos, la broca ZET1 finalmente vio la luz en 1987 como la primera broca integral de metal duro de la industria.


En ese momento, las brocas de acero de alta velocidad representaban, aproximadamente, el 70 % de la cuota de mercado, pero nosotros estábamos convencidos del potencial de nuestra broca integral de metal duro ZET1. Esta solución ofrecía una eficacia de taladrado cinco veces superior y multiplicaba por diez la vida útil de la herramienta, además de presentar una evacuación continua de las virutas y permitir un rendimiento de taladrado mejor en términos generales. En otras palabras, se trataba de una evolución increíble. 
No obstante, pese a las excelentes expectativas, las ventas no fueron buenas. El primer motivo fue el precio. En comparación con las brocas de acero de alta velocidad, las de metal duro eran treinta veces más caras, es decir, que en lugar de 500 yenes, los clientes debían gastarse 15.000. A pesar de que, en última instancia, cada agujero costaba menos y la eficiencia de la producción aumentaba, resultaba muy difícil sentar precedentes en el mercado para que se abriese a las ventajas globales de las brocas integrales de metal duro en materia de costes. 


El segundo motivo fue el escaso conocimiento inicial acerca de la manipulación y el funcionamiento de las brocas integrales de metal duro, por lo que necesitábamos empezar a formar a los clientes en cómo utilizar correctamente la broca. Las brocas integrales de metal duro demuestran un rendimiento mejor cuando se utilizan con los conocidos como «ciclos de taladrado por pasos o con picoteo» y, en aquella época, muchos clientes únicamente utilizaban máquinas y métodos convencionales que no eran compatibles con dichos procesos de taladrado. Por tanto, impartíamos formaciones en colaboración con los fabricantes de máquinas herramientas y ofrecíamos información a los clientes para que pudiesen conocer los mejores sistemas para lograr la máxima eficacia con las nuevas brocas. Además, puesto que muchos clientes no estaban familiarizados con la necesidad de reafilar de manera precisa las brocas integrales de metal duro para preservar sus niveles de rendimiento, también divulgábamos información acerca de su correcto mantenimiento. Si bien estas actividades, que se realizaron junto con otras acciones de comercialización, supusieron la inversión de una gran cantidad de tiempo, gracias a este empeño continuo, la broca ZET1 finalmente fue ganando aceptación entre los clientes, fundamentalmente, entre los de la industria automovilística. Al echar la vista atrás, todavía permanece muy vivo en el recuerdo ese sentimiento del deber cumplido que nos invadió tras superar todas estas adversidades y comprobar que los clientes habían percibido las ventajas del producto y nos transmitían sus felicitaciones.

HISTORY

Evolución de las brocas integrales de metal duro

HISTORY

Parte 2 2002~ Más allá de la broca ZET1: los orígenes de la serie WSTAR

Casi diez años después del lanzamiento de la gama ZET1, el uso de las brocas integrales de metal duro se había generalizado en la industria, lo que propició la introducción en el mercado de distintos productos, entre ellos, los de la competencia. Asimismo, los clientes comenzaron a demandar nuevas mejoras para la broca ZET1, por lo que el equipo de desarrollo se encontró con el obstáculo de decidir qué tipo de evolución seguir. Fue entonces cuando el director general de Desarrollo les dio el consejo siguiente: «Empezad a perforar manualmente pastillas de jabón hasta que encontréis una respuesta». El equipo pasó los días siguientes girando manualmente brocas de Mitsubishi y de la competencia para taladrar con determinación una ingente cantidad de agujeros en jabón. Como resultado, las sensaciones que percibimos a través de las manos nos habían permitido descubrir muchos aspectos del taladrado como, por ejemplo, dónde se iniciaba el punto de resistencia y cómo se evacuaban las virutas. 
Esto originó un cambio de concepto en el filo de corte de la broca ZET1: abandonamos el tipo lineal para adoptar uno curvado. Así fue como comenzamos a explorar la forma de conseguir un filo de corte de tipo ondulado nunca visto hasta la fecha. La idea para dicha forma curvada surgió de repente en la cocina al utilizar un procesador de alimentos que sirve para trocear ingredientes. Inspirándonos en las curvas audaces de las cuchillas del procesador de alimentos, tras muchos intentos de prueba y error, finalmente logramos el diseño de la broca integral de metal duro WSTAR con su exclusivo filo de corte ondulado.

La nueva geometría de hélice y el filo ondulado nos permitieron reducir al mínimo el tamaño de las virutas, lo que favoreció una evacuación más eficaz. Además, el nuevo diseño de la forma de la punta garantizaba una concentricidad y una precisión posicional de los agujeros excelente. Por último, también logramos ampliar la vida útil de la herramienta a través de la adopción del recubrimiento Miracle VP15TF. Todas estas prestaciones propiciaron que la serie de brocas WSTAR, lanzada en el año 2002, alcanzase un 
gran reconocimiento por su precisión y su prolongación de la vida útil de la herramienta. Además, también ayudaron a convertirla en un producto que, incluso en la actualidad, sigue siendo el preferido de muchos clientes.

Parte 3 2006~ Evolución constante de la serie de brocas WSTAR

Desde el 2006, la broca WSTAR ha evolucionado todavía más para dar respuesta a las necesidades del mercado. Así, la serie se ha ampliado y ahora también incluye las brocas para uso general 
MWE/MWS, diseñadas principalmente para el mecanizado de acero al carbono y acero aleado. Además, también se han lanzado las brocas MNS, MHS, MMS y MCS, que se diseñaron específicamente para el mecanizado de aleaciones de aluminio, aceros altamente endurecidos, aceros inoxidables y materiales CFRP, respectivamente. Por su parte, las brocas de tipo superlargo para el mecanizado de agujeros profundos con una proporción dimensional de hasta L/D = 30 también se encuentran entre los productos destacados disponibles en la actualidad. Cada uno de estos productos encierra la tecnología, la originalidad y el ingenio que solo Mitsubishi Materials podría alcanzar. Un ejemplo de esta originalidad es la broca MNS, desarrollada para el mecanizado de aleaciones de aluminio. La lubricación del punto exacto cerca del centro de la broca, donde las virutas tienden a adherirse, exigía la mejora adicional del flujo de refrigerante. Decididos a traspasar los límites de las brocas con dos agujeros convencionales, nos pusimos manos a la obra junto con el grupo de tecnologías de fabricación para crear una broca con cuatro agujeros de refrigeración, la primera de su clase en todo el mundo. A continuación, para llevar esta tecnología todavía más al límite, desarrollamos y lanzamos en 2013 la serie de brocas MVE/MVS de metal duro integral para uso general, en que la tecnología TRI-Cooling se emplea para crear un agujero de refrigeración con una forma muy original que exige una precisión de fabricación increíblemente elevada. A través de la adopción de un enfoque innovador para el aumento del caudal, logramos mejorar la refrigeración, la lubricación, la evacuación de virutas y el propio rendimiento general de la broca. ¡Única y exclusivamente con el diseño del agujero de refrigeración! La prolongación de la vida útil de las herramientas durante el uso de una amplia gama de materiales de trabajo también fue posible gracias a la aplicación de un recubrimiento PVD (DP1020) que se diseñó específicamente para estas brocas. De hecho, la WSTAR es la serie de brocas integrales de metal duro perfecta para una nueva generación de necesidades de la ingeniería.

BAJO LA LUPA
Tecnología de fabricación de herramientas con agujeros de refrigeración: el resultado de los avances y la perseverancia de Mitsubishi Materials

El inicio de la fabricación de herramientas por parte de Mitsubishi Materials se remonta a 1988. Sin embargo, la evolución de los agujeros de refrigeración prosigue veintisiete años después con ayuda de la tecnología de producción. En este artículo presentamos los procesos de trabajo necesarios para la fabricación de herramientas con agujeros de refrigeración.

BAJO LA LUPA 
Tecnología de fabricación de herramientas con agujeros de refrigeración: el resultado de los avances y la perseverancia de Mitsubishi Materials

La demanda en los últimos años de brocas con un diámetro menor y una longitud mayor se ha traducido en un aumento de las dificultades para la fabricación de herramientas con agujeros de refrigeración. Así, por ejemplo, en el caso de las brocas con diámetros ultrapequeños, el propio producto es fino y las hélices son extremadamente estrechas, por lo que las precisiones en el paso y en la posición de los agujeros deben ser todavía mayores. 


Del mismo modo, en el caso de las brocas más largas, las tecnologías de producción no dejan de evolucionar cada día para garantizar que el avance de la espiral se mantenga constante, un aspecto que ha crecido en importancia en los últimos tiempos. Además, aunque las herramientas convencionales suelen presentar dos agujeros de refrigeración circulares, Mitsubishi Materials también desarrolla y fabrica herramientas con cuatro agujeros de refrigeración, o con agujeros triangulares, para aumentar el rendimiento de taladrado. 


De hecho, únicamente Mitsubishi Materials utiliza agujeros de refrigeración de distintas formas en función del material de trabajo. Todos estos variados diseños de agujeros de refrigeración se pueden producir de manera precisa gracias a que las plantas de brocas y de materiales comparten las mismas instalaciones, por lo que son el resultado de la sólida colaboración y el trabajo duro de los miembros de ambas secciones. Además, estos tres tipos de agujeros de refrigeración son un fiel reflejo de las tecnologías de Mitsubishi Materials, una empresa que tiene el orgullo de fabricar productos a partir de sus propias materias primas.

Los secretos de la historia de las brocas de metal duro

Kazuya Yanagida
Responsable de Brocas
Centro de Desarrollo de Productos CBN/PCD

La broca ZET1 se lanzó hace treinta años. Cuando uno repasa la historia de las brocas de metal duro integral hasta la actualidad se da cuenta de que es, precisamente, nuestra condición de fabricante capaz de desarrollar y producir gamas completas de herramientas la que nos permite producir continuamente nuevas brocas que satisfacen las necesidades del mercado. Esta evolución se deriva directamente de nuestros procesos de trabajo interconectados y de los esfuerzos coordinados de todo el equipo de desarrollo. 
En el futuro, mantendremos nuestra perspectiva flexible para fabricar nuevos materiales y formas con el objetivo de alcanzar nuevas innovaciones.