Mecanizado CNC, conocida por su alta exactitud y precisión, es una técnica de fabricación sustractiva predominante en todo el mundo. Debe su éxito al movimiento relativo controlado por CNC entre la pieza de trabajo y el herramienta para cortar. Este movimiento se puede clasificar como movimientos de corte y avance, utilizándose como medidas la velocidad de corte y el avance.
Entonces, ¿qué son exactamente la velocidad de corte y el avance? ¿Cuál es la diferencia entre la velocidad de corte y el avance? ¿Y cómo impactan estos parámetros en el éxito de los proyectos de fabricación? Síguenos para saber más.
¿Qué es la velocidad de corte?
La velocidad de corte se conoce comúnmente como la velocidad a la que la herramienta de corte y la superficie de la pieza de trabajo se mueven entre sí. También se puede definir como la distancia lineal, medida en metros por minuto o pies por minuto, que el material de la herramienta de corte pasa sobre la superficie de la pieza de trabajo durante un proceso de corte.
La velocidad de corte determina significativamente varios parámetros clave en Mecanizado CNC, incluido el consumo de energía, la temperatura de corte y la vida útil de la herramienta. Esta influencia representa una diferencia significativa entre la velocidad de avance y la velocidad de corte. Los valores específicos de velocidad de corte variarán dependiendo del material que se esté mecanizando, como aluminio, acero alto en carbono, acero bajo en carbono, o plástica.
Factores a considerar para una velocidad de corte óptima
Garantizar una velocidad de corte óptima es esencial para lograr el resultado deseado en el mecanizado CNC. La velocidad de corte ideal para un proceso de mecanizado CNC específico pasa por optimizar los siguientes aspectos:
1. Material de la herramienta de corte
La máquina CNC emplea varias herramientas de corte, que pueden estar compuestas de materiales blandos o duros. La velocidad de corte óptima depende en gran medida de la resistencia de la herramienta de corte. Por ejemplo, las herramientas de corte fabricadas con materiales de alta resistencia como el diamante y el nitruro de boro y carbono son adecuadas para el corte a alta velocidad, mientras que las herramientas de corte fabricadas con materiales más blandos son más adecuadas para el corte a baja velocidad.
A continuación se muestra una tabla que describe algunos materiales comunes para herramientas de corte y su rango recomendado de velocidades de corte permitidas.
| Material de la herramienta de corte | Velocidad de corte (m/min) |
| Acero de alta velocidad | 30-50 |
| Carburo cementado | 60-100 |
| Cerámica | 300-600 |
| Nitruro de boro y carbono | 300-600 |
| Diamante | > 800 |
2. Dureza de la pieza de trabajo
La dureza de un material se refiere a su capacidad para resistir la deformación provocada por rayones, abrasión e indentaciones. Para cortar materiales más duros, se deben tomar precauciones especiales para evitar la degradación del rendimiento de la herramienta durante el proceso de mecanizado. En concreto, las piezas de trabajo son más duras y las velocidades de corte deberían ser más lentas. Por ejemplo, el titanio requiere una velocidad de corte mucho menor en comparación con el aluminio.
A continuación se muestra una tabla con los rangos de velocidad de corte permitidos para varios materiales en diferentes procesos de mecanizado CNC.
| Material | Torneado | Perforación | escariado | Fresado final (desbaste) | |
|---|---|---|---|---|---|
| Aluminio | 400-1000 | 250-600 | 100-300 | 600 | |
| Latón | 225-300 | 150-300 | 130-200 | ||
| Bronce | 150-225 | 100-250 | 75-180 | Medio: 250Duro: 125 | |
| Hierro fundido | Suave | 100-150 | 75-150 | 60-100 | 60 |
| Medio | 75-120 | 70-110 | 35-65 | ||
| Duro | 50-90 | 60-100 | 20-55 | 50 | |
| Cobre | 100-200 | 60-100 | 40-60 | ||
| Magnesio | 600-1200 | 300-650 | 150-350 | ||
| Acero inoxidable | Mecanizado libre | 100-150 | 65-100 | 35-85 | 304: 5517-4PH: 35 |
| Otros grados | 40-85 | 15-50 | 15-30 | ||
| Acero al carbono y aleado | Mecanizado libre | 125-200 | 100-145 | 60-100 | Bajo C: 754140: 504340: 50 |
| menos de 0.3% C | 75-175 | 70-120 | 50-90 | ||
| 0,3% a 0,6% C | 65-120 | 55-90 | 45-70 | ||
| más de 0,6% C | 60-80 | 40-60 | 40-50 | ||
| Titanio | 25-55 | 30-60 | 10-20 | Ti-6AI-4V: 25 | |
Nota:
- Esta tabla es específicamente para herramientas de acero de alta velocidad. Si está utilizando una cortadora de carburo, recuerde ajustar la velocidad de corte según la dureza de la herramienta de corte. Por ejemplo, es posible que necesites multiplicar las velocidades indicadas por un factor de 2 a 4. Además, cuando se trabaja con herramientas de acero al carbono, la velocidad de corte debe ser menor.
- Todas las velocidades están en pies superficiales por minuto (SFM).
3. Vida útil de la herramienta
Las velocidades de corte más altas pueden provocar que los materiales más blandos de las herramientas de corte se desgasten rápidamente, lo que reduce la vida útil de la herramienta. Por tanto, considerar la vida útil de la herramienta es otro factor crucial a la hora de determinar la velocidad de corte. La vida útil de la herramienta se refiere al período durante el cual la herramienta de corte sigue siendo efectiva e impacta significativamente en la precisión de la pieza de trabajo y la velocidad de corte elegida.
¿Qué es la tasa de alimentación?
La velocidad de avance se conoce como la distancia recorrida por la herramienta de corte durante una revolución del husillo. También se le puede llamar velocidad de acoplamiento de la herramienta de corte y generalmente se mide en unidades como pulgadas por minuto o milímetros por minuto en operaciones de fresado.
Para operaciones de mandrinado y torneado, la velocidad de avance se puede medir en unidades como pulgadas por revolución o milímetros por revolución. Los valores específicos de las velocidades de avance variarán dependiendo de factores como el tipo de material que se está mecanizando (aluminio, acero inoxidable, acero, madera, etc.), el tipo de material de la herramienta de corte (herramienta de corte HSS, cerámica, cermet, etc.). .), y otros factores de corte como acabado de la superficie y el rendimiento de la máquina CNC.
La calidad estética de los productos mecanizados se ve afectada en gran medida por la velocidad de avance. Es por eso que la velocidad de avance es un aspecto crítico en los procesos de mecanizado CNC.
Factores a considerar para una tasa de alimentación óptima
La velocidad de avance en el mecanizado CNC está estrechamente relacionada con varios aspectos del proceso, incluida la seguridad, la calidad del producto, la vida útil de la herramienta y la productividad. Para determinar el valor ideal de la velocidad de avance, es necesario tener en cuenta varios factores:
1. Ancho de corte
adelgazamiento de virutas Se considera un defecto de fabricación que puede prolongar el tiempo de entrega. Cuando el ancho de corte es menor que la mitad del diámetro, se produce un adelgazamiento de la viruta, lo que resulta en una disminución en la carga de la viruta o en la cantidad de material cortado por la herramienta en una revolución. Para mitigar el impacto del adelgazamiento de la viruta, es aconsejable aumentar la velocidad de avance, ya que puede mejorar la productividad y extender la vida útil de la herramienta.
2. Geometría de la herramienta de corte
Además del avance, la geometría de la herramienta también puede tener un impacto en el acabado superficial de los productos. Si la geometría de la herramienta lo permite, puede resultar ventajoso optar por un valor superior.
3. Capacidad de la máquina herramienta
Una velocidad de avance más alta puede resultar en una mayor fuerza de corte y vibraciones. Por lo tanto, seleccione la velocidad de avance adecuada teniendo en cuenta la herramienta de máquinaLa capacidad de absorber y transmitir estas fuerzas y vibraciones superiores.
4. Acabado superficial
Velocidades de avance más bajas pueden dar como resultado un mejor acabado superficial. Para cortes preliminares, se puede utilizar una velocidad de avance más alta. Como ejemplo, se puede considerar una velocidad de avance de 0,01-0,05 mm/rev para operaciones de acabado, mientras que una velocidad de avance de 0,1-0,3 mm/rev puede ser adecuada para operaciones de torneado en desbaste.
5. Productividad
Para lograr tasas de productividad más altas, es posible aumentar la velocidad de avance a expensas de la calidad de la superficie. Alternativamente, manteniendo estable la velocidad de avance, es factible aumentar la velocidad de corte.
6. Límite de tasa de alimentación
Las máquinas herramienta suelen tener una varilla de avance por avance que opera dentro de límites mínimos y máximos específicos. Sin embargo, para las máquinas herramienta de torno convencionales, solo hay un número limitado de opciones de velocidad de avance disponibles dentro del rango especificado.
Velocidad de corte frente a velocidad de avance: su diferencia en el mecanizado CNC
Si bien tanto el avance como la velocidad de corte tienen un gran impacto en el rendimiento general de una máquina, representan conceptos distintos. Para lograr resultados óptimos con una máquina CNC, es necesario comprender la diferencia entre estas dos.
| Parámetro | Velocidad cortante | Tasa de alimentación |
| Generatriz y Directriz | La velocidad de corte genera la directriz. | La velocidad de avance genera la generatriz. |
| Unidades de movimiento | Medido en metros por minuto (m/min) o pies por minuto (ft/min) y denotado por Vc. | Medido en metros por revolución (mpr) o pulgadas por revolución (ipr) y denotado por s o f. |
| Dirección de la viruta | Ningún efecto al desviarse del dirección de viruta ortogonal. | Gran efecto sobre la dirección real del flujo de virutas. |
| Movimiento | El movimiento de corte genera velocidad de corte. | El movimiento de avance genera la velocidad de avance. |
| Fuerza de corte y consumo de energía | La velocidad de corte afecta estos parámetros a mayor escala. | La velocidad de avance influye en estos parámetros en un nivel menor. |
| Rugosidad de la superficie y marcas festoneadas | No relacionado directamente con el festoneado o marcas producidas en la superficie mecanizada. | Significativamente relacionado con las marcas festoneadas en la superficie terminada. |
| Temperatura de corte, vida útil y desgaste de la herramienta | Muy impactado. | Menos impactado. |
1. Movimiento de la herramienta
La velocidad de avance se refiere a la velocidad a la que la herramienta viaja a través de la pieza de trabajo, mientras que la velocidad de corte se refiere a la velocidad a la que se mueve el filo de la herramienta. En pocas palabras, la velocidad de avance mide la velocidad de la herramienta a medida que se mueve a través del material, mientras que la velocidad de corte mide la velocidad real a la que corta la herramienta.
2. Directriz y Generatriz
La velocidad de corte, denominada Vc, proporciona la generatriz y normalmente se mide en m/min o pies/min. La velocidad de avance, denominada s o f, proporciona la directriz y generalmente se mide en mm/rev o mm/min.
3. Dirección de la viruta
La velocidad de corte no hace que la dirección de la viruta sea ortogonal. Sin embargo, la velocidad de avance suele tener un impacto en el flujo y la dirección de la viruta real.
4. Temperatura de corte, desgaste de la herramienta y vida útil de la herramienta
La velocidad de avance tiene un impacto mínimo en factores como la temperatura de corte, el desgaste de la herramienta y la vida útil de la herramienta. Sin embargo, la velocidad de corte afecta significativamente a estos factores.
5. Fuerza de corte y consumo de energía
La velocidad de corte tiene un impacto significativo tanto en la fuerza de corte como en el consumo de energía durante el proceso de mecanizado. Por el contrario, la velocidad de avance tiene un impacto relativamente menor en estos parámetros.
6. Rugosidad de la superficie y marcas de festones
La presencia de festones o marcas de avance en la superficie mecanizada está directamente relacionada con la velocidad de avance y sirve como una representación de la rugosidad de la superficie, mientras que la velocidad de corte es irrelevante para estas marcas mecanizadas.
¿Cómo calcular la velocidad de corte y el avance?
La siguiente imagen presenta los parámetros esenciales para calcular la velocidad de corte y el avance. Para determinar estos valores, la velocidad del husillo es el requisito fundamental. La velocidad de avance se determina mediante dos fórmulas. En primer lugar, se calcula el avance por diente y luego este valor se utiliza para determinar la velocidad de avance de la herramienta de corte.
¿Cuál es la importancia de la velocidad de corte y el avance en el mecanizado CNC?
- Las velocidades y los avances contribuyen al proceso de mecanizado ya que determinan tanto la velocidad como la cantidad de eliminación de material.
- La vida útil de una herramienta puede verse influenciada significativamente por las velocidades y avances utilizados durante el mecanizado.
- La velocidad de corte tiene una influencia directa sobre la temperatura de corte. Las temperaturas de corte más altas pueden afectar negativamente factores como la vida útil de la herramienta y rugosidad de la superficie.
- En comparación con el procesamiento de materiales más blandos como el aluminio o la resina, los efectos adversos de velocidades y avances incorrectos se vuelven más visibles cuando se trabaja con materiales más duros como el titanio o el Inconel, donde hay un margen de error más estrecho.
- Incluso una pequeña discrepancia entre la velocidad y el avance puede provocar rápidamente la rotura de la herramienta de corte.
- Es necesaria una velocidad de avance óptima para lograr una rugosidad superficial superior. El uso de velocidades de herramienta y de husillo elevadas puede provocar la aparición de marcas de vibración en la superficie del material.
Otros factores clave a considerar
Ruta no lineal
Normalmente, la velocidad de avance implica un movimiento lineal, es decir, la distancia recorrida en línea. Sin embargo, hay casos en los que las velocidades de avance se consideran a lo largo de un arco o una trayectoria de interpolación circular, como para el mecanizado de diámetro exterior o diámetro interior.
A medida que aumenta la profundidad del corte, aumenta el ángulo de compromiso de la herramienta, lo que genera una trayectoria no lineal. El grado de compromiso de la herramienta es mayor cuando se trabaja en esquinas internas que en esquinas externas.
Límite de velocidad del husillo
Para determinar la velocidad del cortador en RPM, es necesario conocer los pies de superficie por minuto (SFM) según el material y el diámetro del cortador. En algunos casos, especialmente cuando se trabaja con herramientas pequeñas o materiales específicos, la velocidad calculada puede resultar poco práctica.
En tales situaciones, el maquinista puede optar por hacer funcionar la herramienta a la velocidad más alta que pueda alcanzar la máquina mientras mantiene la carga de viruta requerida para el diámetro. Este enfoque permite alcanzar parámetros óptimos a la velocidad máxima de la máquina.
Interacción entre la velocidad de corte y el avance
Durante el proceso de mecanizado, la herramienta de corte aplica compresión a la superficie de la pieza de trabajo y elimina una fina capa de material en forma de viruta. Es necesaria una velocidad relativa deseada entre la pieza de trabajo y la cortadora para transmitir la fuerza de compresión requerida. La velocidad de corte es la principal responsable de generar esta velocidad relativa, lo que ayuda a predecir la eliminación de material.
Para visualizar la cantidad de material que se elimina de toda la superficie de la pieza de trabajo, existe un movimiento sincronizado adicional llamado movimiento de avance. La dirección específica y el tipo de este movimiento de avance pueden variar dependiendo de la operación de fresado que se esté realizando. Estas acciones simultáneas de la velocidad de avance, la velocidad de corte y el movimiento de avance cumplen colectivamente los requisitos fundamentales del mecanizado.
preguntas frecuentes
Conclusión
Para optimizar diversos aspectos de los parámetros de mecanizado CNC, como la vida útil de la herramienta, el consumo de energía, el tiempo y la rugosidad de la superficie, es esencial determinar las velocidades de corte y los avances óptimos. Comprender cómo interactúan entre sí la velocidad de corte y el avance es clave para lograr piezas mecanizadas con precisión.
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