Los avances y las velocidades son parámetros importantes en Mecanizado CNC que afectan directamente la calidad del producto, la precisión y acabado de la superficie, así como la eficiencia de mecanizado y la vida útil de la herramienta. Pero, ¿qué factores afectan estos parámetros y cómo determina la velocidad y el avance óptimos para su proceso de mecanizado? Este artículo está aquí para ofrecer una guía detallada sobre velocidades y avances para operaciones de mecanizado CNC y explica cómo calcular los valores óptimos.
Términos esenciales explicados
Al comenzar con el cuerpo principal de este artículo, hay varios criterios importantes que debe conocer:
- RPM: Revoluciones por minuto (RPM) es una medida de qué tan rápido gira un objeto giratorio. Esto representa qué tan rápido gira su herramienta, pero no qué tan rápido se mueven las flautas.
- Velocidad de avance: La velocidad de avance es la velocidad a la que se mueve la herramienta de corte en relación con la pieza de trabajo, a menudo medida en pulgadas por minuto (IPM).
- Alimentación por diente: Avance por diente es la velocidad a la que la herramienta de corte se mueve hacia el material por diente en la herramienta de corte, normalmente medido en pulgadas por diente (IPT).
- Velocidad de superficie: Velocidad de superficie es la velocidad a la que se mueve la herramienta de corte en relación con la superficie del material que se está cortando, normalmente medida en pies por minuto (FPM). Este parámetro es crucial porque una herramienta más grande cortará a RPM más bajas a la misma velocidad que una herramienta más pequeña con RPM más altas.
- Ancho de corte: Ancho de corte, abreviado como WOC o RDOC, es la distancia que recorre la herramienta de corte a través de la cara del material. Controla qué tan involucrado está el diámetro de la herramienta en el corte y el ancho de la viruta.
- Profundidad del corte: La profundidad de corte, abreviatura de DOC o ADOC, es la distancia que la herramienta de corte se mueve en el material. Controla la longitud de la flauta y por lo tanto la altura del chip.
Velocidades y Avances en Mecanizado CNC
Las velocidades y los avances se refieren a diferentes velocidades de un proceso de corte. La velocidad de corte es la velocidad a la que la herramienta de corte avanza a lo largo de la pieza de trabajo y se mide en pies de superficie por minuto (SFM). La velocidad del husillo, por otro lado, es la velocidad de rotación de la herramienta de corte o la pieza de trabajo y se mide en revoluciones por minuto (RPM).
Comenzar con un CNC requiere el conocimiento de varios parámetros, como velocidades, avances, carga de viruta, profundidad de corte, etc., que dictan el rendimiento de la máquina. Para lograr los mejores resultados, se debe encontrar la combinación óptima de estos parámetros. En general, se recomienda usar alta velocidad con una velocidad de avance lenta para producir cortes suaves. Sin embargo, el uso de una velocidad extremadamente alta puede provocar sobrecalentamiento y daños en la herramienta, mientras que una velocidad de avance muy lenta aumentará el tiempo del ciclo y disminuirá la productividad. Por lo tanto, establecer el valor óptimo es de gran importancia para producir cortes limpios con alta productividad.
Los parámetros de velocidad de una máquina CNC se pueden dividir en dos tipos: velocidad del husillo y velocidad de corte.
Eje de velocidad
La diferencia entre la velocidad del husillo y la velocidad de corte está determinada por el hecho de que dos círculos de diferentes diámetros, girando a las mismas RPM, cubrirán diferentes distancias debido a que el círculo más grande tiene una circunferencia más grande.
La velocidad del husillo para un material en particular está determinada por la máquina CNC, la herramienta de corte y el tipo de material que se está mecanizando. Por lo general, se recomienda usar RPM altas para materiales blandos y RPM bajas para materiales duros para maximizar el rendimiento y la vida útil de la herramienta. Sin embargo, hacer funcionar el material a una velocidad del husillo demasiado alta o demasiado baja puede dañar la pieza de trabajo y reducir la vida útil de la herramienta. Por lo tanto, es mejor seleccionar la velocidad óptima para la aplicación en particular.
Velocidad cortante
La velocidad de corte es la velocidad relativa entre la pieza de trabajo y la herramienta de corte, que se calcula en términos de metros por minuto (MPM) o pies de superficie por minuto (SFM). Esta es la velocidad a la que un punto particular de la pieza de trabajo pasa a través del borde de corte y se utiliza para medir la superficie eliminada por los dientes de corte por minuto.
La velocidad de corte es un factor clave, junto con la velocidad de avance y la profundidad de corte, para determinar la tasa de eliminación de material (MRR) durante el mecanizado. Hay una velocidad de corte óptima para cada material que se basa en el material, el material de la herramienta de corte y la vida útil esperada de la herramienta, lo que ayuda a garantizar la precisión proporcionada por el mecanizado CNC.
La siguiente tabla muestra la velocidad de corte óptima de la fresa de metal duro para diferentes materiales.
| Categoría | Materiales | Velocidad de corte (SFM) por debajo de 32 HRC | Velocidad de corte (SFM) superior a 32 HRC |
|---|---|---|---|
| Hierro fundido | Fundición dúctil | 100-400 | 100-200 |
| Hierro fundido gris | 100-400 | 80-140 | |
| Aleaciones de alta temperatura | Aleaciones de cobalto | 60-100 | 40-80 |
| Aleaciones de níquel | - | 50-90 | |
| Aleaciones de hierro | 80-130 | 60-120 | |
| Súper aleaciones | Aleaciones de titanio | 50-250 | 90-160 |
| Materiales no ferrosos | Aluminio, Aleaciones de Aluminio | 800-2000 | 500-1000 |
| Cobre | 800-1500 | 800-1000 | |
| Aleaciones de cobre | 800-1000 | 700-1000 | |
| Magnesio | 1000 | 700-1000 | |
| Plásticos, Acrílicos, Fenólicos | 200-800 | 200-500 | |
| Carbono, Grafitos | 200-400 | - | |
| Aceros | Acero de alta resistencia | 50-250 | 80-180 |
| Aceros de alta aleación | 100-300 | 80-180 | |
| Aceros de Aleaciones Medias | 150-350 | 80-180 | |
| Aceros de baja aleación | 100-400 | 100-200 | |
| Acero inoxidable | Precipitación | 80-250 | 90-150 |
| austénico | 100-350 | 100-150 | |
| martensítico | 100-250 | 100-175 |
Para obtener más información, puede hacer clic en este PDF – Selección de los gráficos correctos de bits/avances y velocidades para referencia.
Tasa de alimentación
La velocidad de avance es la velocidad a la que se mueve una herramienta de corte sobre un material en una sola revolución del husillo. Se representa en unidades de distancia por revolución (DPR). Está determinado por las RPM del cortador, la carga de virutas y el número de canales de la herramienta de corte. En general, una velocidad de avance lenta con RPM altas produce cortes más limpios y suaves, mientras que una velocidad de avance alta puede resultar en un corte más basto con un acabado de superficie inferior.
Factores que afectan las velocidades y los avances en el mecanizado CNC
| Parámetros | Relación con la velocidad o avance |
| Eje de velocidad | Directamente proporcional a la velocidad de avance |
| Número de flautas | Directamente proporcional a la velocidad de avance |
| Carga de viruta/Avance por diente | Directamente proporcional a la velocidad de avance |
| Velocidad cortante | Directamente proporcional a la velocidad del husillo |
| Diámetro de la herramienta | Inversamente proporcional a la velocidad del husillo |
1. Material de la herramienta de corte
los material de la herramienta de corte afecta su capacidad para soportar fuertes fuerzas de corte. Las herramientas de corte de carburo pueden soportar fuerzas mayores que las herramientas HSS y se pueden mecanizar con velocidades y configuraciones de alimentación más rápidas.
2. Desviación de la herramienta
La desviación de la herramienta afecta la calidad del mecanizado. Una herramienta con un mango más largo es susceptible a la deflexión bajo una fuerte fuerza de corte y no se puede usar para configuraciones de alta velocidad y avance. Una herramienta con un saliente mínimo tiene una pequeña posibilidad de desviación y se puede utilizar para generar fuerzas comparativamente más fuertes.
3. Diámetro de la herramienta
El diámetro de la herramienta es un factor importante a tener en cuenta al establecer las RPM óptimas para un proceso de mecanizado. Un diámetro de herramienta más grande puede ayudar a completar la operación más rápido que uno más pequeño con la misma configuración de RPM.
4. Cortar dientes
El número de canales (dientes de corte) de una herramienta también es un factor importante para establecer la velocidad de avance óptima. Un cortador de múltiples canales distribuye la fuerza de corte entre todos los canales, lo que reduce el riesgo de dañar la herramienta de corte y aumenta la velocidad de avance óptima.
5. Carga de virutas
La carga de virutas, también conocida como avance por diente, es el grosor de las virutas eliminadas durante un proceso de mecanizado y es importante para establecer la velocidad de avance óptima.
6. Material de la pieza de trabajo
El tipo de material de la pieza de trabajo también afecta las velocidades y avances óptimos. Generalmente, los materiales duros requieren una velocidad de avance más lenta que los materiales blandos. El mecanizado de metales duros requiere una mayor fuerza de corte y una configuración de alto torque y RPM bajas. Materiales blandos, como madera, requieren altas RPM para deslizar la herramienta de corte a través de la pieza de trabajo.
7. Rigidez de la máquina
La rigidez de la máquina determina la fuerza de corte máxima que se puede transmitir a la pieza de trabajo. Las máquinas CNC con chasis rígido pueden proporcionar fuerzas de corte más fuertes.
Consideraciones para la velocidad de corte en el mecanizado CNC
La velocidad de corte óptima es esencial para aumentar la eficiencia del mecanizado CNC. Esto se debe al hecho de que el mecanizado CNC es un proceso controlado por software y la velocidad de corte depende de varios factores. Algunos de los más importantes son la vida útil de la herramienta, el tipo de herramienta de torno, y el material que se utiliza.
- Herramienta de vida
La vida útil de la herramienta es un factor fundamental en las consideraciones de velocidad de corte. La vida útil de la herramienta básicamente se refiere al período durante el cual una herramienta de corte funciona de manera efectiva. Por lo tanto, la vida útil de la herramienta es esencial para determinar la velocidad de corte y precisión de la pieza de trabajo. - Material de la herramienta de corte
Se pueden usar diferentes tipos de herramientas de torno con la máquina CNC, y la fuerza de la herramienta de corte juega un papel importante en la velocidad de corte óptima. Por ejemplo, la herramienta de corte fabricada con material de alta resistencia se puede utilizar para cortes a alta velocidad, mientras que las herramientas de corte fabricadas con materiales blandos se pueden utilizar para cortes a baja velocidad. - Material de la pieza de trabajo
El material que se utiliza puede ser rieles, madera, vaso, etc., y el grosor y la dureza del material tienen un impacto en la herramienta de corte y la velocidad de corte. Si el material es demasiado blando, entonces el material de la herramienta de corte cortará el material rápidamente con alta precisión y velocidad de corte, pero para materiales duraderos y más duros, la velocidad de corte será lenta.
Consideraciones para la velocidad de avance en el mecanizado CNC
La velocidad de avance es un factor esencial para lograr el acabado deseado de una pieza de trabajo. Los maquinistas deben tener en cuenta algunos factores al determinar la velocidad de avance óptima, como el rugosidad de la superficie, el ancho de corte, el paso de rosca en tornillosy el tipo de herramienta que se utiliza para cortar el material.
- Rugosidad de la superficie de la pieza de trabajo
La velocidad de avance aumenta con el crecimiento de la rugosidad de la superficie. Para obtener un acabado de superficie uniforme, se debe reducir la velocidad de avance. - Ancho de corte
Si el ancho de corte es inferior a la mitad del diámetro, la viruta puede adelgazarse y causar defectos de fabricación. Aumentar la velocidad de alimentación puede ayudar a reducir este problema. - Paso de rosca
La velocidad de avance es proporcional al paso de rosca de los tornillos que se utilizan. - Tipos de herramientas
El tipo de material que se alimenta determina en gran medida el tipo de herramienta utilizada para cortar el material. Por lo tanto, los tipos de herramientas utilizados deben ajustarse al material que se está alimentando.
Cálculos para velocidades y avances óptimos en el proceso de mecanizado CNC
Al determinar las mejores velocidades y avances para un proceso de mecanizado, es importante consultar el catálogo de referencia proporcionado por el fabricante de la herramienta para conocer la velocidad de corte óptima (SFM).
Asimismo, para un material de pieza en particular, la carga de viruta óptima para una herramienta de corte también se puede obtener del catálogo de herramientas del fabricante.
Para determinar la velocidad óptima del husillo y la velocidad de avance para diferentes operaciones de mecanizado, las cifras se pueden usar para realizar los cálculos necesarios.
Cálculos para operaciones de fresado
Para calcular el óptimo velocidad del husillo para una operación de fresado CNC, puedes usar esta ecuación:
S = (V x 12)/(π x D)
donde S es la velocidad del eje en revoluciones por minuto (RPM), Vs es la velocidad de corte en pies superficiales por minuto (SFM) y D es el diámetro de la herramienta de corte en pulgadas.
Para unidades metricas, puede calcular la velocidad del husillo usando la siguiente ecuación:
S = (V x 1000)/(π x D)
Donde Vs es la velocidad de corte en metros por segundo (m/seg) y D es el diámetro de la herramienta en milímetros (mm).
Para calcular el óptimo tasa de alimentación (en pulgadas por minuto), puede usar la siguiente ecuación:
Tasa de alimentación = Velocidad del husillo x Número de flautas x Carga de virutas
El producto de multiplicar la carga de virutas por el número de canales da el avance de corte en pulgadas por revolución (IPR). Por lo tanto, la velocidad de avance (IPM) también se puede calcular multiplicando la velocidad del husillo (RPM) y el avance de corte (IPR).
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Cálculos para operaciones de torno
Las operaciones de mecanizado en un torno CNC son distintas de otras operaciones porque en lugar de una herramienta giratoria, las máquinas de torno presentan una pieza de trabajo giratoria. Como tal, la herramienta de corte del torno es significativamente diferente de las brocas de enrutador o las fresas de extremo. A pesar de esto, los cálculos de velocidad y avance para operaciones de torneado son bastante similares a los de fresado y taladrado, con la única diferencia del diámetro que se tiene en cuenta para los cálculos.
Las máquinas de torno cuentan con una pieza de trabajo giratoria, por lo que la velocidad óptima del husillo se calcula utilizando el diámetro mecanizado de la pieza de trabajo en lugar del diámetro de la herramienta. lo óptimo velocidad del husillo para una operación de torneado se puede calcular usando la siguiente ecuación:
S = (V x 12)/(π x D)
Donde S indica la velocidad del husillo en RPM, Vs indica la velocidad de corte en SFM y D indica el diámetro de corte en pulgadas. Vale la pena señalar que la circunferencia de la pieza de trabajo o herramienta de corte es igual al producto de π y su diámetro. Por lo tanto, la velocidad del husillo también se puede expresar como la relación entre la velocidad de corte en la interfaz herramienta-pieza y su circunferencia.
Además, como las herramientas de torno utilizadas para operaciones de torneado son en su mayoría herramientas de corte de un solo punto, la carga de viruta es equivalente al avance de corte por revolución (en pulgadas por revolución).
Velocidad de avance (IPM) = Velocidad del husillo (RPM) x avance por revolución (IPR)
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Cálculos para operaciones de perforación
Para operaciones de perforación, las velocidades se pueden calcular utilizando la siguiente fórmula:
S = (V x 1000)/(π x D)
donde Vs es la velocidad de corte en metros por segundo (m/seg) y D es el diámetro de la herramienta en milímetros (mm).
El avance se calcula multiplicando la velocidad del cabezal y el avance por revolución:
Velocidad de avance (IPM) = Velocidad del husillo (RPM) x avance por revolución (IPR)
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Preguntas frecuentes (FAQ)
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