Guía completa para mecanizado de aluminio

El aluminio es uno de los materiales más comúnmente mecanizados, ya que la mayoría de formas del material presentan excelente mecanizabilidad, y es así un material comúnmente usado en manufactura. Debido a esto, la competencia para mecanizado de aluminio puede ser intensa. Entender lo básico detrás de selección de herramienta, parámetros de ejecución, y técnicas de fresado avanzadas para aluminio puede ayudar a los mecanizadores a ganar una ventaja competitiva.

Propiedades del Material

El aluminio es un material altamente conformable, trabajable, ligero. Las piezas hechas de este material pueden encontrarse en casi todas las industrias. Adicionalmente, el aluminio se ha vuelto una opción popular para prototipos debido a su bajo coste y flexibilidad.

El aluminio está disponible en dos formas básicas: Fundido (Cast) y Forjado (Wrought). El Aluminio Forjado es típicamente más fuerte, más caro, y contiene un porcentaje menor de elementos externos en sus aleaciones. El Aluminio Forjado también es más resistente al calor que el Fundido y tiene un nivel más alto de mecanizabilidad.

El Aluminio Fundido tiene menos resistencia a la tracción pero con mayor flexibilidad. Cuesta menos, y tiene porcentajes más altos de elementos externos (silicio, magnesio, etc.) en sus aleaciones, haciéndolo más abrasivo que el Forjado.

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Geometría de Herramienta

Hay unas cuantas opciones de recubrimiento disponibles para herramientas de aluminio, incluyendo el popular ZrN (Nitruro de Zirconio) color oro y el menos conocido pero altamente efectivo TiB₂ (Diboruro de Titanio). Las herramientas sin recubrimiento también pueden proporcionar rendimiento de mecanizado sólido. Sin embargo, la clave real para mecanizado de alto rendimiento en aluminio es saber el conteo de flautas y ángulo de hélice apropiados para su operación.

Conteo de Flautas

Las fresas de mango para aluminio a menudo están disponibles en estilos de 2 o 3 flautas. Con conteos de flautas más altos, se volvería difícil evacuar virutas efectivamente a las altas velocidades a las que puede correr en aluminio. Esto es porque las aleaciones de aluminio dejan una viruta grande, y los valles de flauta se vuelven más pequeños con cada flauta adicional en una fresa.

Tradicionalmente, las fresas de 2 flautas han sido la elección preferida para aluminio. Sin embargo, las fresas de 3 flautas han demostrado ser más exitosas en muchas operaciones de acabado, y con los parámetros correctos también pueden funcionar exitosamente como desbastadoras. Aunque gran parte del debate entre 2 y 3 flautas para aluminio se reduce a preferencia personal, la operación, rigidez, y tasas de remoción de material deseadas también pueden tener efecto en la selección de herramienta.

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 de corte. Las herramientas de corte para aluminio típicamente presentan ángulos de hélice más altos que las fresas estándar. Ángulos de hélice especializados para aluminio son típicamente 35°, 40°, o 45°. Las herramientas de hélice variable también están disponibles y son una gran elección para reducir chatter y armónicos mientras también aumentan tasas de remoción de material.

Un ángulo de hélice de 35° o 40° es una buena elección para desbaste tradicional y aplicaciones de ranurado. Un ángulo de hélice de 45° es la elección preferida para acabado, pero también para trayectorias de Fresado de Alta Eficiencia (HEM) ya que el ángulo de hélice alto se envuelve alrededor de la herramienta más rápido y hace un corte más agresivo.

Opciones de Herramientas

Al mecanizar aluminio, las herramientas estándar de 2 o 3 flautas a menudo harán el trabajo. Sin embargo, para ciertas aplicaciones y configuraciones de máquina hay algunas opciones de herramientas más a considerar para rendimiento aún mejor.

Herramientas Rompevirutas (Chipbreaker)

Una de las cosas más importantes a considerar al mecanizar aluminio (y muchos otros materiales) es la evacuación de viruta efectiva. Las fresas estándar de 2-3 flautas corriendo a velocidades y avances recomendados y cargas de viruta apropiadas pueden evacuar virutas bastante bien. Sin embargo, las herramientas rompevirutas de 3 flautas pueden correr a velocidades y avances aumentados para rendimiento aún mejor. La geometría única de rompevirutas offset crea virutas más pequeñas para evacuación óptima mientras deja aún una superficie semi-acabada.

Estas herramientas son excelentes para trayectorias de herramienta más avanzadas como Fresado de Alta Eficiencia, que es otra herramienta importante para una experiencia exitosa de mecanizado de aluminio.

Fresas de Alto Balance (High Balance)

Las fresas de alto balance están diseñadas para aumentar significativamente el rendimiento en centros de mecanizado altamente balanceados capaces de RPMs y avances elevados. Estas herramientas son balanceadas de precisión específicamente para mecanizado de alta velocidad en aluminio (hasta 33.000 RPM).

Helical Solutions ofrece herramientas de alto balance en estilos estándar de 2 flautas, así como estilos de 3 flautas con refrigerante interno para calor reducido, evacuación de viruta mejorada, y tasas de remoción de material aumentadas. Estas herramientas, como los rompevirutas, son también una excelente elección para trayectorias de Fresado de Alta Eficiencia.

Parámetros de Ejecución

Establecer los parámetros correctos para aplicaciones de aluminio es vital para optimizar productividad y lograr mejores resultados de mecanizado. Dado que el aluminio es un material más fácil de mecanizar, empujar su máquina a sus límites y obtener lo máximo de su herramienta es vital para mantenerse por delante de la competencia y seguir ganando negocio.

Aunque hay muchos factores que entran en los parámetros para cada trabajo, hay algunas pautas generales a seguir al mecanizar aluminio. Para aleaciones de aluminio fundido (i.e. 308, 356, 380), se recomienda una velocidad de corte de 500-1000 SFM (150-300 m/min), con RPMs variando basado en diámetro de corte. El cálculo básico para encontrar un punto de partida para RPMs sería (3.82 x SFM) / Diámetro.

En aleaciones de aluminio forjado (i.e. 2024, 6061, 7075), se recomienda una velocidad de corte de 800-1500 SFM (240-460 m/min), con el mismo cálculo usado para encontrar un punto de partida para RPMs.

Fresado de Alta Eficiencia (HEM)

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 virtualmente cualquier máquina puede realizar HEM, el controlador CNC debe tener un procesador rápido para mantenerse al día con las líneas adicionales de código. Un gran ejemplo de trayectorias de Fresado de Alta Eficiencia en Aluminio puede verse abajo.

En su núcleo, HEM es una técnica de desbaste que utiliza una Profundidad de Corte Radial (RDOC) baja y una Profundidad de Corte Axial (ADOC) alta para aprovechar al máximo el filo de corte de la herramienta. Para aprender más sobre cómo el Fresado de Alta Eficiencia puede aumentar su eficiencia, extender su vida de herramienta para mantener costes bajos, y obtener mayor rendimiento para 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 mecanizabilidad, pero no debería pasarse por alto. Entender las mejores formas de abordarlo es importante para lograr los resultados deseados. Optimizar su cajón de herramientas, configuraciones de máquina, y trayectorias para aluminio es esencial para mantenerse por delante de la competencia y hacer su taller más eficiente.