Ataque al aluminio:una guía de mecanizado

El aluminio es uno de los materiales más comúnmente mecanizados, ya que la mayoría de las formas del material presentan una excelente maquinabilidad y, por lo tanto, es un material de uso común en la fabricación. Debido a esto, la competencia por el mecanizado de aluminio puede ser intensa. Comprender los conceptos básicos detrás de la selección de herramientas, los parámetros de funcionamiento y las técnicas avanzadas de fresado para aluminio puede ayudar a los maquinistas a obtener una ventaja competitiva.

Propiedades de los materiales

El aluminio es un material liviano, trabajable y altamente conformable. Las piezas hechas de este material se pueden encontrar en casi todas las industrias. Además, el aluminio se ha convertido en una opción popular para prototipos debido a su bajo costo y flexibilidad.

El aluminio está disponible en dos formas básicas:fundido y forjado. El aluminio forjado suele ser más fuerte, más caro y contiene un porcentaje más bajo de elementos externos en sus aleaciones. El aluminio forjado también es más resistente al calor que el fundido y tiene un mayor nivel de maquinabilidad.

El aluminio fundido tiene menos resistencia a la tracción pero con una mayor flexibilidad. Cuesta menos y tiene porcentajes más altos de elementos externos (silicio, magnesio, etc.) en sus aleaciones, lo que lo hace más abrasivo que el forjado.

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Geometría de herramientas

Hay algunas opciones de recubrimiento disponibles para las herramientas de aluminio, incluido el popular ZrN (nitruro de circonio) de color dorado y el TiB₂, menos conocido pero altamente efectivo. (Diboruro de titanio). Las herramientas sin recubrimiento también pueden proporcionar un rendimiento de mecanizado sólido. Sin embargo, la verdadera clave para el mecanizado de alto rendimiento en aluminio es conocer el número de canales y el ángulo de hélice adecuados que se requieren para su operación.

Cuenta de flautas

Las fresas de extremo para aluminio a menudo están disponibles en estilos de 2 o 3 flautas. Con un mayor número de canales, sería difícil evacuar las virutas de forma eficaz a las altas velocidades a las que se puede trabajar en aluminio. Esto se debe a que las aleaciones de aluminio dejan una gran viruta y los valles de viruta se vuelven más pequeños con cada ranura adicional en una fresa de extremo.

Tradicionalmente, las fresas de extremo de 2 flautas han sido la opción preferida para el aluminio. Sin embargo, las fresas de mango de 3 canales han demostrado ser más exitosas en muchas operaciones de acabado y, con los parámetros correctos, también pueden funcionar con éxito como desbastadores. Si bien gran parte del debate entre las fresas de 2 y 3 flautas para aluminio se reduce a preferencias personales, la operación, la rigidez y las tasas de eliminación de material deseadas también pueden tener un efecto en la selección de herramientas.

Ángulos de hélice

El ángulo de hélice de una herramienta se mide por el ángulo formado entre la línea central de la herramienta y una línea recta tangente a lo largo del filo. Las herramientas de corte para aluminio suelen presentar ángulos de hélice más altos que las fresas de mango estándar. Los ángulos de hélice especializados para aluminio suelen ser de 35°, 40° o 45°. Las herramientas de hélice variable también están disponibles y son una excelente opción para reducir las vibraciones y los armónicos al mismo tiempo que aumentan las tasas de eliminación de material.

Un ángulo de hélice de 35° o 40° es una buena opción para aplicaciones tradicionales de desbaste y ranurado. Un ángulo de hélice de 45° es la opción preferida para el acabado, pero también para trayectorias de herramientas de fresado de alta eficiencia, ya que el ángulo de hélice alto envuelve la herramienta más rápido y permite un corte más agresivo.

Opciones de herramientas

Al mecanizar aluminio, las herramientas estándar de 2 o 3 flautas suelen hacer el trabajo. Sin embargo, para ciertas aplicaciones y configuraciones de máquinas, hay más opciones de herramientas a considerar para un rendimiento aún mejor.

Herramientas rompevirutas

Una de las cosas más importantes a tener en cuenta al mecanizar aluminio (y muchos otros materiales) es la evacuación eficaz de virutas. Las fresas de mango estándar de 2-3 flautas que funcionan a las velocidades y avances recomendados y las cargas de viruta adecuadas pueden evacuar las virutas bastante bien. Sin embargo, las herramientas rompevirutas de 3 flautas pueden funcionar a mayor velocidad y velocidades de avance para un rendimiento aún mejor. La exclusiva geometría del rompevirutas compensado crea virutas más pequeñas para una evacuación óptima y deja una superficie semiacabada.

Estas herramientas son excelentes para trayectorias más avanzadas como el fresado de alta eficiencia, que es otra herramienta importante para una experiencia de mecanizado de aluminio exitosa.

Fresas de extremo de alto equilibrio

Las fresas de extremo de alto balance están diseñadas para aumentar significativamente el rendimiento en centros de mecanizado altamente balanceados capaces de RPM y velocidades de avance elevadas. Estas herramientas están equilibradas con precisión específicamente para el mecanizado de alta velocidad en aluminio (hasta 33 000 RPM).

Helical Solutions ofrece herramientas de alto equilibrio en estilos estándar de 2 canales, así como estilos de 3 canales con refrigerante para reducir el calor, mejorar la evacuación de virutas y aumentar las tasas de eliminación de material. Estas herramientas, al igual que los rompevirutas, también son una excelente opción para trayectorias de herramientas de fresado de alta eficiencia.

Parámetros de ejecución

Establecer los parámetros correctos para las aplicaciones de aluminio es vital para optimizar la productividad y lograr mejores resultados de mecanizado. Dado que el aluminio es un material más fácil de mecanizar, llevar su máquina al límite y aprovechar al máximo su herramienta es fundamental para mantenerse por delante de la competencia y seguir ganando negocios.

Si bien hay muchos factores que intervienen en los parámetros de cada trabajo, existen algunas pautas generales a seguir al mecanizar aluminio. Para aleaciones de aluminio fundido (es decir, 308, 356, 380), se recomienda una superficie de 500-1000 SFM, con RPM que varían según el diámetro del cortador. El cálculo básico para encontrar un punto de partida para las RPM sería (3,82 x SFM)/Diámetro.

En aleaciones de aluminio forjado (es decir, 2024, 6061, 7075), se recomienda un metraje de superficie de 800-1500 SFM, y se usa el mismo cálculo para encontrar un punto de partida para las RPM.

Fresado de alta eficiencia

El fresado de alta eficiencia, comúnmente conocido como HEM, es una estrategia que está ganando popularidad rápidamente en la industria manufacturera. Muchos programas CAM ahora incluyen trayectorias HEM, y aunque prácticamente cualquier máquina puede realizar HEM, el controlador CNC debe contar con un procesador rápido para mantenerse al día con las líneas de código adicionales. A continuación se puede ver un gran ejemplo de trayectorias de herramientas de fresado de alta eficiencia en aluminio.

En esencia, HEM es una técnica de desbaste que utiliza una profundidad de corte radial baja (RDOC) y una profundidad de corte axial alta (ADOC) para aprovechar al máximo el filo de la herramienta. Para obtener más información sobre cómo el fresado de alta eficiencia puede aumentar su eficiencia, extender la vida útil de su herramienta para mantener bajos los costos y obtener un mayor rendimiento para el aluminio (y otros materiales), haga clic aquí para descargar la Guía HEM.

En resumen

El aluminio es un material versátil con un alto nivel de maquinabilidad, pero no debe pasarse por alto. Comprender las mejores formas de abordarlo es importante para lograr los resultados deseados. Optimizar su depósito de herramientas, configuraciones de máquinas y trayectorias de herramientas para aluminio es esencial para mantenerse por delante de la competencia y hacer que su taller sea más eficiente.