¿Qué es el corte de alta velocidad?

El término "corte de alta velocidad" (también conocido como mecanizado de alta velocidad) ha crecido significativamente en la industria manufacturera en los últimos 5 a 10 años. A pesar de su nuevo estatus de 'palabra de moda', la definición de este proceso sigue siendo algo difícil de alcanzar o, en el mejor de los casos, se define vagamente como simplemente fresar a RPM suficientemente altas. La realidad del corte de alta velocidad es un poco más matizada, pero no obstante exige atención debido a las importantes eficiencias que ofrece. En esta publicación, analizaremos el inicio y el desarrollo del corte de alta velocidad como proceso. La investigación y el desarrollo de la metodología de corte de alta velocidad avanzó de manera más significativa a finales de los 70 y principios de los 80 a través del Programa de Investigación de Fabricación Avanzada, financiado por DARPA. El objetivo de este programa era identificar un medio de remoción de material más rápido mediante el uso de RPM y tasas de alimentación significativamente más altas que las empleadas tradicionalmente. Este programa probó velocidades de corte (Vc) que iban desde 0,05 in/min hasta 960 000 in/min y más. Una investigación similar se estaba realizando en Europa a mediados de la década de 1980 en la Universidad Técnica de Darmstadt. Los resultados de estos esfuerzos de investigación fueron la constatación de que el "punto óptimo" de un proceso de corte de alta velocidad varía según el material que se fresa, así como la geometría de la herramienta de corte. En general, estos puntos dulces se definen de la siguiente manera:

Una vez que se alcanza el umbral en el rango HSM, los beneficios de este método de corte comienzan a mostrarse. Las ventajas del corte de alta velocidad se concretan en cuatro áreas principales:

1.) Mayor precisión de mecanizado

A medida que aumenta la velocidad de corte, la fuerza de corte disminuye debido a un fenómeno llamado tixotropía, o la propiedad de un material de "ablandarse por trabajo" debido a la tensión de corte que le imparte el filo de la herramienta, y luego volver a la propiedades de dureza originales una vez que se completa el proceso de corte. Esta propiedad es particularmente cierta para las aleaciones de aluminio, lo que hace que el aluminio sea un candidato ideal para los procesos de corte de alta velocidad.

2.) Mejoras en acabado superficial

El conocimiento general del mecanizado nos dice que el calor por fricción en un proceso de fresado se genera por igual en cada lado del filo de la herramienta (lo que representa casi el 80 % de todo el calor por fricción inducido) y otro 20 % se genera por la deformación o el doblado de la viruta resultante. . En un proceso de corte de alta velocidad, la carga de virutas se evacua a un ritmo tan alto que la mayoría (aproximadamente el 60 %) de este calor basado en la fricción no tiene tiempo suficiente para conducirse a la pieza de trabajo circundante o a la propia herramienta. Como resultado, el acabado de la superficie mecanizada muestra una calidad superior con una reducción apreciable de la degradación de la pieza de trabajo inducida por la temperatura.

3.) Reducción de la formación de rebabas

Con base en estudios centrados en las mejores prácticas de mecanizado de alta velocidad, se observa una disminución notable en la formación de rebabas una vez que se alcanza una velocidad de corte suficientemente alta. Esta reducción en la formación de rebabas es una función tanto de la velocidad de corte en sí misma como del diseño geométrico adecuado del filo de corte. En resumen, una herramienta de corte que se ha diseñado correctamente para adaptarse al material de trabajo que se gira a la velocidad suficiente produce un corte que es lo suficientemente rápido como para cortar el material de forma completa y limpia, lo que reduce o elimina la formación de rebabas.

4.) Evacuación de chips mejorada

Similar a la reducción en la formación de rebabas, la mejora en la evacuación de virutas que disfrutan aquellos que emplean prácticas de corte de alta velocidad es principalmente el resultado de la geometría de la herramienta de corte combinada con el estado de alta energía producido por las RPM que se aplican. Con una velocidad de corte superior a 500 m/min y una herramienta de corte optimizada para evacuar un gran volumen de virutas en un corto período de tiempo, la carga de virutas resultante puede expulsarse del área de procesamiento a alta velocidad, lo que reduce en gran medida la posibilidad de volver a mecanizar las virutas o dañar la pieza de trabajo debido a la abundancia de virutas residuales. Dado que las velocidades de husillo en el rango de 8000 a 12 000 RPM se están volviendo muy comunes en el mercado de máquinas herramienta, la capacidad de aprovechar las ventajas del corte de alta velocidad en acero, hierro fundido y aleaciones con base de níquel ya está disponible para los fabricantes que están dispuestos a adaptarse. sus estrategias a aquellas que encajan con las mejores prácticas del HSC. El corte a alta velocidad de materiales no ferrosos como el latón, el aluminio y los plásticos de ingeniería exige una capacidad de RPM significativamente más alta y, como tal, aquellos que deseen aprovechar los beneficios del corte a alta velocidad para estos materiales deben centrarse en equipos de fresado capaces de operar a velocidades de husillo de alta velocidad de 25 000 a 50 000 RPM o más. Con la necesidad de piezas mecanizadas que muestren niveles cada vez mayores de precisión y calidad, el corte de alta velocidad ofrece un medio para trabajar "más inteligentemente, no más duro", aprovechando un sistema de fresado CNC donde una sinergia entre el material, la herramienta de corte y la velocidad de corte permite niveles de rendimiento que no se ven en las prácticas de mecanizado tradicionales.