Materiales PcBN y fresas de cinco filos para juntas homocinéticas

Las juntas homocinéticas transmiten el par de la caja de cambios a las ruedas a velocidad de rotación constante, incluso cuando el árbol de transmisión se inclina durante la dirección o el recorrido de la suspensión. Sus pistas de bolas templadas deben mecanizarse en grandes series con estrechas tolerancias de forma y acabado superficial. MAPAL ha desarrollado nuevos materiales de corte de nitruro de boro cúbico policristalino (PcBN) y un diseño de fresa de cinco filos para aumentar la vida útil de la herramienta y reducir el tiempo de mecanizado en el mecanizado duro de estos componentes de la transmisión del automóvil.

Requisitos del mecanizado duro de juntas homocinéticas
Según el tipo de vehículo, se utilizan distintos diseños de juntas en el lado de la rueda y en el lado de la caja de cambios. Los componentes principales son el anillo exterior (campana), el anillo interior (buje de bolas) y la jaula de bolas. Las bolas se desplazan por pistas de forma específica entre los anillos interior y exterior y la jaula las guía de modo que el movimiento de rotación se mantenga constante con un ángulo de articulación. Las pistas de bolas de ambos anillos se fresan en estado templado, con exigencias muy elevadas de forma y calidad superficial. Por ello, la geometría de la fresa es decisiva, y MAPAL ajusta con precisión sus fresas para pistas de bolas a las tolerancias del componente. La vida útil, el rendimiento y la calidad superficial dependen además del material de corte y de la preparación del filo.

Calidades PcBN específicas para anillo exterior e interior
Los dos anillos se fabrican con materiales diferentes: aceros bonificados para el anillo exterior y, normalmente, aceros de cementación para el anillo interior. Aunque los fabricantes de automóviles siguen sus propios enfoques en cuanto a la forma de la junta y el guiado de las bolas, estos materiales están ampliamente normalizados. Dado que los componentes difieren en su comportamiento de mecanizado y en los mecanismos de desgaste que actúan sobre la herramienta, MAPAL emplea sustratos PcBN distintos para cada uno:

• FU240, calidad PcBN sin recubrimiento adaptada al fresado duro de las pistas del anillo exterior.
• FU290, calidad PcBN sin recubrimiento adaptada al fresado duro de las pistas del anillo interior.

El desarrollo buscó el equilibrio óptimo entre una alta resistencia a la abrasión y a la difusión y una ductilidad suficiente. Entre los parámetros ajustados figuran el contenido de CBN, el tamaño de grano y la composición del aglutinante.

Vida útil y parámetros de corte en el fresado de pistas de bolas
En los primeros resultados, FU240 y FU290 aumentaron la vida útil en más de un 30 % frente a los materiales de corte utilizados anteriormente, con velocidades de corte de alrededor de 180 m/min y un avance por diente de 0,07 a 0,10 mm.

El diseño de cinco filos reduce el tiempo de mecanizado
MAPAL presenta además un diseño de cinco filos para sus fresas de pistas de bolas. Hasta ahora, las versiones de cuatro filos constituían el estado de la técnica. El filo adicional reduce el tiempo de mecanizado en torno a un 20 % frente a una fresa de cuatro filos. También acorta el tiempo de contacto de cada filo por pista, lo que tiene un efecto positivo adicional sobre la vida útil. Las mejoras de vida útil de las nuevas calidades se midieron sin tener en cuenta este efecto. Con volúmenes de producción anuales de unos 15 millones de componentes, ambos efectos combinados ofrecen un potencial considerable de reducción de costes unitarios.

Nuevas calidades PcBN para el torneado duro de juntas de transmisión
También se introducen nuevos materiales de corte PcBN para el torneado duro, inicialmente para juntas de transmisión:

• FP240 para corte continuo, por ejemplo en el vástago del anillo exterior.
• FP260, una calidad más tenaz para corte interrumpido, por ejemplo en el anillo interior y la jaula.

Ambas calidades cuentan con recubrimiento PVD y alcanzan una vida útil aproximadamente un 40 % superior a la de los materiales de corte convencionales. MAPAL introduce de forma gradual las nuevas fresas para pistas de bolas y las plaquitas de torneado de PcBN.

Contexto adicional:
Esta sección detalla especificaciones técnicas y comparativas competitivas no incluidas en el anuncio original del producto.

El nitruro de boro cúbico es el material técnico más duro después del diamante, pero, a diferencia de este, se mantiene químicamente estable en contacto con el hierro a altas temperaturas de corte. Por ello, el PcBN es el material de corte de referencia para mecanizar materiales férreos templados, normalmente por encima de unos 45 HRC, donde el torneado y el fresado duros pueden sustituir o acortar las operaciones de rectificado. Las calidades PcBN suelen clasificarse según su contenido de CBN y el tipo de aglutinante. Las calidades con bajo contenido de CBN y aglutinante cerámico ofrecen mayor estabilidad química y térmica en corte continuo, mientras que las de alto contenido de CBN aportan mayor tenacidad en corte interrumpido. La distinción entre calidades para corte continuo y calidades más tenaces para corte interrumpido en la gama de torneado de MAPAL es coherente con este principio establecido. Las juntas homocinéticas de bolas, basadas en el principio introducido por Alfred Rzeppa en la década de 1920, siguen siendo el diseño predominante en los vehículos de tracción delantera y total, lo que explica los elevados volúmenes de esta aplicación.

Editado por Natania Lyngdoh, redacción de Induportals, con asistencia de IA.

www.mapal.com