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Avances y velocidades de mecanizado de alta velocidad: ¡la guía definitiva para optimizar sus operaciones CNC!

Dec 06, 2023

En esta guía, profundizamos en los conceptos básicos de velocidades y avances de mecanizado de alta velocidad. Nuestro objetivo es ayudar a optimizar las operaciones CNC. Le esperan conocimientos completos que mejorarán sus prácticas de mecanizado de manera eficiente.

 

¡Comprensión del mecanizado de alta velocidad (HSM)!

 

• Definición

El mecanizado de alta velocidad (HSM) es un proceso de corte utilizado en la fabricación. Implica altas velocidades de husillo y velocidades de avance. Este método utiliza RPM (revoluciones por minuto) que a menudo superan las 10.000. Las velocidades de avance pueden oscilar por encima de los 1.000 milímetros por minuto (mm/min).

En HSM, las herramientas de corte se mueven rápidamente, lo que reduce los tiempos de ciclo. Este proceso es adecuado para metales como el aluminio y el acero inoxidable. Herramientas como fresas y taladros son comunes en HSM. Los parámetros clave incluyen velocidad de corte, avance, profundidad de corte y material de la herramienta. HSM garantiza un arranque de viruta preciso y eficiente. Es ideal para industrias que necesitan una producción de piezas rápida y precisa.

• Principios básicos de HSM

• Eliminación rápida de material

El mecanizado de alta velocidad (HSM) destaca por la rápida eliminación de material. Este proceso implica cortar a velocidades de 500 a 1500 metros por minuto. Reduce significativamente los tiempos de ciclo. Los metales como el aluminio y el acero se moldean más rápido.

• Rutas de herramientas dinámicas

HSM utiliza trayectorias de herramientas dinámicas. Estos caminos son eficientes y reducen el tiempo de corte de aire. Las herramientas se mueven en patrones optimizados, lo que mejora la eficiencia general del mecanizado. Este enfoque ahorra tiempo y mejora la calidad de las piezas.

• Deflexión minimizada

La reducción de la deflexión es crucial en HSM. Las herramientas experimentan menos vibración, lo que mejora la precisión. Esta estabilidad es vital para lograr acabados superficiales superiores. Menos deflexión significa mayor precisión en las piezas terminadas.

• Altas velocidades de husillo

Las velocidades del husillo en HSM son extremadamente altas. Las velocidades suelen superar las 10.000 revoluciones por minuto (RPM). Estas velocidades permiten un corte más rápido, reduciendo el tiempo de producción. Los RPM elevados son esenciales para procesos HSM eficaces.

• Velocidades de alimentación aceleradas

HSM presenta velocidades de avance rápidas. Las velocidades pueden alcanzar hasta 300 milímetros por minuto. Este movimiento rápido contribuye a tiempos de mecanizado más cortos. Las velocidades de avance rápidas son clave para la eficiencia de HSM.

 

¡Los fundamentos de las velocidades y avances en el mecanizado CNC!

 

• Definición de velocidades y avances

En Mecanizado CNC, la velocidad se refiere a las RPM de la herramienta de corte. RPM significa Revoluciones por minuto. Así de rápido gira la herramienta. El avance se relaciona con el movimiento de la herramienta a través del material. Se mide en IPM, pulgadas por minuto.

Para el mecanizado de alta velocidad, estas cifras son cruciales. Ellos dictan la eficiencia y la calidad del corte. Ajustarlos optimiza las operaciones de mecanizado. Los ajustes adecuados reducen el desgaste de las herramientas. También mejoran el acabado superficial y la precisión. El mecanizado de alta velocidad exige un control preciso de estos números para obtener resultados óptimos.

• Explicación de la velocidad de corte y el avance

• RPM del husillo

En el mecanizado CNC, las RPM (revoluciones por minuto) del husillo son cruciales. Define qué tan rápido gira la herramienta de corte. Las altas RPM conducen a un mecanizado más rápido. Es un factor clave en el mecanizado de alta velocidad.

• Diámetro de la herramienta

El diámetro de la herramienta afecta la velocidad de corte. Los diámetros más pequeños requieren mayores RPM. Esto garantiza que el filo funcione eficazmente. Es vital para operaciones precisas y de alta velocidad.

• Carga de viruta

La carga de viruta se refiere al espesor del material eliminado por diente. Se mide en pulgadas. La carga adecuada de viruta prolonga la vida útil de la herramienta y mejora la calidad del corte. Es esencial para un mecanizado eficiente.

• Pies de superficie por minuto (SFM)

SFM mide la velocidad de corte. Se calcula según el diámetro de la herramienta y las RPM del husillo. Los valores altos de SFM significan velocidades de corte más rápidas. Esto es importante para el mecanizado CNC de alta velocidad.

• Pulgadas por revolución (IPR)

IPR indica la distancia que recorre una herramienta por revolución. Es crucial para determinar las tasas de alimentación. Un IPR adecuado garantiza tasas óptimas de eliminación de material. Esto es clave para un mecanizado eficiente de alta velocidad.

• Importancia en el mecanizado CNC

• Corte de Precisión

El mecanizado de alta velocidad (HSM) garantiza cortes exactos en los materiales. Las velocidades y los avances deben ser precisos. Esta precisión afecta la calidad del producto final. HSM utiliza RPM (revoluciones por minuto) e IPM (pulgadas por minuto) para mayor precisión.

• Herramienta de vida

Las velocidades y avances correctos prolongan la vida útil de la herramienta. Esto evita frecuentes reemplazos de herramientas. Las herramientas duran más cuando se optimizan los parámetros del HSM. Esto ahorra tiempo y reduce el tiempo de inactividad en las operaciones CNC.

• Calidad de la superficie

El acabado superficial depende de las velocidades y avances del HSM. Las velocidades más altas con avances adecuados producen superficies más suaves. Esto es crucial para piezas donde el acabado superficial es clave.

• Eficiencia de mecanizado

La eficiencia en el mecanizado CNC depende de HSM. Las velocidades y avances correctos reducen el tiempo de mecanizado. Esto aumenta las tasas de producción sin sacrificar la calidad.

• Integridad de materiales

HSM protege la integridad del material. Las velocidades y avances incorrectos pueden dañar los materiales. Los parámetros adecuados de HSM garantizan que el material permanezca estructuralmente sólido.

• Seguridad operativa

La seguridad en el mecanizado es primordial. Las velocidades y avances correctos del HSM reducen el riesgo de accidentes. Esto garantiza un entorno de trabajo más seguro para los operadores.

• Rentabilidad

Un HSM óptimo ahorra dinero. Reduce el desgaste de la herramienta ydesperdicio de materiales. El mecanizado eficiente también reduce el consumo de energía. Esto conduce a un ahorro de costes general a largo plazo.

 

¡La relación entre velocidad, avance y tasa de eliminación de material!

• Cómo los cambios en la velocidad y el avance afectan la eliminación de material

• Grosor de la viruta

En el mecanizado de alta velocidad (HSM), los ajustes de velocidad y avance alteran directamente el espesor de la viruta. Las velocidades más altas generalmente dan como resultado virutas más delgadas, lo cual es crucial para un mecanizado eficiente. Los avances elevados producen virutas más gruesas, lo que afecta el manejo del material por parte de la herramienta.

• Generación de calor

La velocidad afecta significativamente la generación de calor. A velocidades más altas, se produce más calor, lo que potencialmente afecta tanto la vida útil de la herramienta como la calidad de la pieza de trabajo. Una gestión adecuada de las velocidades de avance puede ayudar a equilibrar esta generación de calor, garantizando condiciones óptimas de mecanizado.

• Fuerzas de corte

La interacción entre velocidades y avances influye en las fuerzas de corte. Las altas velocidades junto con avances bajos pueden reducir estas fuerzas, beneficiando la vida útil de la herramienta y el acabado superficial. Sin embargo, este equilibrio es delicado, ya que una fuerza excesiva puede dañar tanto la herramienta como el material.

• Tasa de desgaste de la herramienta

Los ajustes de velocidad y avance impactan directamente la tasa de desgaste de la herramienta. Las altas velocidades pueden acelerar el desgaste de la herramienta, lo que requiere una selección cuidadosa de las velocidades de avance para prolongar la vida útil de la herramienta. Este equilibrio es vital para operaciones de mecanizado rentables.

• Acabado de la superficie

La calidad del acabado superficial está estrechamente ligada a los ajustes de velocidad y avance. Las combinaciones óptimas pueden producir acabados superiores, mientras que los ajustes inadecuados pueden dar lugar a superficies rugosas o irregulares.

• Precisión dimensional

Mantener la precisión dimensional depende de la combinación correcta de velocidad y avance. Las altas velocidades pueden generar imprecisiones si no se combinan con los avances adecuados, lo que enfatiza la necesidad de un control preciso en los procesos HSM.

Factores

Aumento de velocidad

Aumento de alimentación

Tasa de eliminación de material

Grosor de la viruta

Generación de calor

Fuerzas de corte

Tasa de desgaste de la herramienta

Acabado de la superficie

Precisión dimensional

Definición

RPM de la herramienta

Distancia por giro de herramienta

Unidades cúbicas por tiempo

Tamaño del chip producido

Temperatura en corte

Fuerza sobre la herramienta

Tasa de degradación de la herramienta

Suavidad de la superficie

Precisión de dimensiones finales

Ejemplo numérico

5000 RPM

0,5 mm/vuelta

100 cm³/min

0,02 milímetros

500°C

200 norte

0,1 mm/h

0,8 µm Ra

±0,01mm

DImpacto directo

Corte más rápido

Más material por turno

Más alto con ambos

Más delgada

Más alto

Más alto

Más rápido

más áspero

Disminuciones

Impacto indirecto

Puede causar vibraciones

Herramienta de tensiones

Aumento de la eficiencia

Varía con el material.

Afecta la vida útil de la herramienta

Afecta la carga de la máquina

Afecta el acabado

Afecta la inspección

Afecta el ajuste y la función

Rango óptimo

Dependiente del material

Dependiente de la herramienta

Depende de la aplicación

Pequeño pero eficaz

Niveles manejables

Equilibrado

Bajo a moderado

Según el requisito

Según tolerancia

Método de seguimiento

Tacómetro

Indicador de cuadrante

Análisis volumétrico

Microscopio

Par termoeléctrico

Célula de carga

Inspección visual

Perfilómetro de superficie

CMM (Máquina de medición de coordenadas)

Impacto del ajuste

Cambios MRR

Cambia el tamaño del chip

Correlación directa

Impacta el calor

Final de impactos

Impacta la precisión

Impacta la longevidad

Impacta la rugosidad

Montaje de impactos

 

¡Selección de herramientas y su impacto en las velocidades y avances!

• Elegir la herramienta adecuada para el mecanizado de alta velocidad

En el mecanizado de alta velocidad (HSM), elegir la herramienta adecuada es fundamental. Esta elección afecta significativamente las velocidades y los avances. Aquí hay una mirada en profundidad a los aspectos clave.

• Geometría del cortador

La forma de una cortadora afecta su eficiencia en HSM. La geometría ideal del cortador garantiza una resistencia mínima y una velocidad de corte máxima. Por ejemplo, una cortadora con un diámetro de 10 mm puede funcionar a RPM más altas en comparación con una con un diámetro de 50 mm, lo que influye directamente en la velocidad de avance.

• Compatibilidad de materiales

Las herramientas deben coincidir con el material que se está mecanizando. Los materiales duros como el titanio exigen cortadores con una composición robusta, como el carburo. Esta compatibilidad es esencial para mantener velocidades óptimas sin comprometer la vida útil de la herramienta.

• Conteo de flauta

El número de canales de una herramienta altera su rendimiento. Menos canales, como 2 o 3, permiten una eliminación de virutas más rápida en materiales blandos. Por el contrario, una herramienta con 4 o 5 flautas proporciona acabados más finos pero puede reducir la velocidad en ciertos materiales.

• Recubrimiento de herramientas

Recubrimientos como TiAlN o AlCrN mejoran la durabilidad de la herramienta. Permiten que las herramientas soporten temperaturas más altas, lo que permite mayores velocidades en HSM. Por ejemplo, una herramienta recubierta puede funcionar a una velocidad de 500 metros por minuto, a diferencia de una no recubierta que está limitada a 300 metros por minuto.

• Ángulo de hélice

Este ángulo influye en la evacuación de virutas y en las fuerzas de corte. Un ángulo de hélice alto, de alrededor de 45 grados, reduce la resistencia al corte. Esta característica permite velocidades de avance más altas en HSM, optimizando el tiempo de mecanizado.

• Innovador

El filo del filo dicta la eficiencia del corte. Un borde afilado, con un radio de borde mínimo, reduce la fuerza necesaria para cortar. Esta reducción permite que la herramienta funcione a velocidades más altas, mejorando la productividad en HSM.

 

• Desgaste de herramientas y su efecto sobre la eficiencia del mecanizado

• Borde embotado

Con el tiempo, los bordes cortantes se desafilan. Este embotamiento reduce la eficiencia de corte. Los operadores deben reducir las velocidades y los avances paracompensar. La velocidad y el avance reducidos afectan el tiempo y la calidad del mecanizado.

• Desgaste de flauta

El desgaste de la flauta también afecta al HSM. Las ranuras desgastadas significan una eliminación de material menos eficiente. Esta ineficiencia requiere ajustes en las velocidades y avances. Estos ajustes tienen como objetivo mantener la precisión y evitar defectos.

• astillado

Durante el HSM se producen astillas en los filos de corte de la herramienta. Este desconchado puede provocar cortes desiguales. Para contrarrestar esto, los operadores ajustan las velocidades y los avances. Las velocidades y avances más bajos ayudan a reducir más astillas.

• Grietas térmicas

Las altas temperaturas provocan grietas térmicas en las herramientas. Estas grietas debilitan la estructura de la herramienta. Para evitar que empeore, los operadores reducen las velocidades y los avances. Las velocidades reducidas limitan la generación de calor, protegiendo la herramienta.

• Borde construido (BUE)

BUE ocurre cuando el material se suelda al borde de la herramienta. Esta acumulación afecta la precisión del corte. Ajustar las velocidades y los avances ayuda a gestionar BUE. Las velocidades más bajas reducen la probabilidad de acumulación de material.

• Rotura de herramienta

La rotura de herramientas es una preocupación crítica en HSM. Las herramientas rotas pueden detener la producción. Para evitar roturas, es vital un control cuidadoso de las velocidades y los avances. Los ajustes adecuados garantizan la longevidad de la herramienta y evitan costosos tiempos de inactividad.

 

¡El papel de las máquinas herramienta en el mecanizado de alta velocidad!

 

• Estabilidad del eje

La estabilidad del eje es vital en el mecanizado de alta velocidad (HSM). Garantiza trayectorias de herramientas precisas. Los movimientos precisos en los ejes XYZ conducen a mejores acabados superficiales.

• Control de vibración

El control de vibraciones en HSM es crucial. Minimiza el desgaste de la herramienta y mejora la calidad de la pieza. Las técnicas avanzadas de amortiguación de vibraciones mejoran la eficiencia del mecanizado.

• Potencia del husillo

Para HSM es esencial una alta potencia del husillo. Permite velocidades de corte más rápidas, aumentando la productividad. Más potencia permite cortes más pesados y una rápida eliminación de material.

• Presión del refrigerante

En HSM es importante una alta presión del refrigerante. Enfría y lubrica eficazmente la zona de corte. Una refrigeración adecuada prolonga la vida útil de la herramienta y evita daños a la pieza de trabajo.

• Rigidez

La rigidez de la máquina afecta significativamente el rendimiento del HSM. La construcción robusta reduce la deflexión y mejora la precisión. Las máquinas rígidas manejan de forma fiable fuerzas de corte más elevadas.

• Estabilidad térmica

La estabilidad térmica en las máquinas HSM mantiene la precisión. Previene el crecimiento térmico, manteniendo las dimensiones consistentes. Las temperaturas estables garantizan resultados de mecanizado repetibles.

• Precisión de control

La precisión del control en HSM es una prioridad absoluta. Gobierna el movimiento de la herramienta para formas intrincadas. El control fino logra geometrías detalladas y tolerancias estrictas.

Factores

Impacto en el rendimiento

Contribución a la eficiencia

Importancia en el mecanizado de alta velocidad

Rangos/valores comunes

Métodos de mejora

Problemas potenciales

Estabilidad del eje

Alto

Crucial

Básico

Precisión posicional de ±0,01 mm

Servomotores mejorados

Desalineación, desgaste

Control de vibración

Directo

Significativo

Crítico

Materiales de amortiguación, diseño.

Resonancia, desgaste de herramientas.

Potencia del husillo

Importante

Alto

Vital

10-40 kilovatios

Motor mejorado, mejor refrigeración

Sobrecalentamiento, ineficiencia.

Presión del refrigerante

Impactante

Moderado

Importante

70-100 barras

Sistemas de alta presión

Refrigeración inadecuada, corrosión.

Rigidez

Llave

Básico

Fundamental

Dependiente del material

Mejoras en el diseño estructural.

Deformación, pérdida de precisión.

Estabilidad térmica

Crítico

Alto

Supremo

Sistemas de control de temperatura.

Expansión, pérdida de precisión.

 

¡Aplicación de HSM en la fabricación de componentes aeroespaciales!

• Tolerancias de precisión

El mecanizado de alta velocidad (HSM) logra tolerancias de precisión en piezas aeroespaciales. Garantiza que las dimensiones tengan una precisión de 0,0001 pulgadas. Esta precisión es crucial para la seguridad en los componentes aeroespaciales.

• Geometrías complejas

HSM procesa fácilmente formas complejas. Puede crear piezas intrincadas como álabes de turbina con precisión. Estas piezas tienen curvas y ángulos que necesitan un mecanizado exacto.

• Peso ligero

Piezas aeroespaciales debe ser ligero pero fuerte. HSM elimina el exceso de material de forma eficaz. Este proceso hace que piezas como los paneles del fuselaje sean más ligeras sin perder resistencia.

• Variedad de materiales

HSM trabaja con distintos materiales. Mecaniza aluminio, titanio y compuestos utilizados en la industria aeroespacial. Cada material necesita diferentes velocidades y avances para un mecanizado óptimo.

• Integridad de la superficie

La calidad de la superficie es vital en las piezas aeroespaciales. HSM proporciona excelentes acabados superficiales. Reduce la necesidad de tratamientos superficiales adicionales, ahorrando tiempo y costes.

• Eficiencia

HSM aumenta la eficiencia de la producción. Corta más rápido que los métodos tradicionales. Esta velocidad reduce el tiempo de fabricación, lo que conduce a ciclos de producción más rápidos en la fabricación aeroespacial.

 

Conclusión

Para dominar las velocidades y los avances del mecanizado de alta velocidad, esta guía proporciona conocimientos esenciales. Para obtener más experiencia y herramientas, visite CNCYANGSEN. Mejore sus operaciones CNC con confianza y precisión.

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