Dominio del Fresado de Alta Velocidad: Estrategias de Herramientas y Configuración de Máquina para Acabados Premium

Hay tantas opiniones sobre el fresado de alta velocidad con herramientas pequeñas de fresado y su uso adecuado en la industria manufacturera como tuercas y tornillos. El beneficio del fresado de alta velocidad es que permite cargas de corte y tasas de viruta más bajas produciendo mejores acabados superficiales. En nuestro mundo de alta velocidad, alta tolerancia, alta producción de mecanizado, hay una conjugación de muchos puntos para crear una pieza perfecta. En DATRON promovemos una estrategia de la configuración adecuada de Máquina DATRON, sujeción de material y herramientas de corte con velocidades y avances optimizados para definir esta estrategia.

5 Imprescindibles para el Éxito en Fresado de Alta Velocidad:

1. Husillo de alta velocidad/frecuencia libre de vibraciones
2. Ejes X, Y y Z rígidos y libres de vibraciones
3. Sujeción de trabajo rígida, soporte completo, libre de vibraciones.
4. Herramientas libres de vibraciones
5. Programa optimizado usando avances y velocidades adecuados

Esta discusión concernirá al cuarto punto, herramientas.

Así que su taller ha hecho la inversión de una fresadora de alta velocidad y se le ha presentado un programa para correr. Puede ser una pieza de prueba, varias, o una corrida de producción de cientos. No hay duda de si la fresadora funcionará, ese proceso se confirmó antes de comprarla. Así que, la sujeción de trabajo y las herramientas harán o romperán el éxito de esta pieza.

Para la discusión, asumiremos que los otros cuatro puntos anteriores se han cumplido (husillo de alta velocidad/frecuencia libre de vibraciones, ejes X Y y Z libres de vibraciones, sujeción de trabajo rígida soporte completo libre de vibraciones, programa optimizado) así que hablemos de Estrategias de Herramientas para Fresado de Alta Velocidad.

Composición de Herramientas de Fresado de Alta Velocidad

¿Acero de alta velocidad o carburo? Todos podemos estar de acuerdo en que la vibración es un asesino y más aún en el fresado de alta velocidad. La operación a velocidades y avances más altos para cumplir con producción, perímetros de costo y lograr el mejor acabado dicta las herramientas más rígidas y libres de vibraciones. Existe el potencial de flexión con herramientas de acero de alta velocidad y vibración a altas velocidades. Por lo tanto, la necesidad de herramientas rígidas se inclina hacia el carburo… carburo micro-grano sólido de alta calidad.

Diseño de Herramientas de Fresado de Alta Velocidad

El diseño geométrico de las herramientas de carburo de alta velocidad, y específicamente las Herramientas DATRON, permiten el corte más competente y limpio de material a alta velocidad y tasas de avance. Esto permitiría pasadas de desbaste pesado creando una viruta de forma completa sin rizado, poniendo toda la energía de corte del husillo en la remoción de material.

Sujeción de Herramientas de Fresado de Alta Velocidad

Viene luego la sujeción adecuada de la herramienta. La vibración en el herramiental suele ser resultado de herramientas no hechas para fresado de alta velocidad, herramientas mal balanceadas o herramientas mal sujetas. Tanto con husillos de sujeción directa como con portaherramientas balanceados para husillos HSK, se puede lograr corte libre de vibraciones. Cargar la herramienta correctamente (herramientas de vástago directo con anillo de parada de latón o portaherramientas HSK) requiere un espacio del 20% o 4-6 mm entre la parte superior o desvanecimiento de la flauta al anillo de parada o portaherramientas HSK. Esto permite que las virutas se muevan libremente lejos de la herramienta al fresar. Sin embargo, solo debe haber aproximadamente el 80% del vástago llenando la pinza de sujeción directa o portaherramientas HSK. La parte superior de la herramienta no debe entrar en contacto con la parte superior de la pinza o portaherramientas HSK. Esto podría dañar su husillo.

Avances y Velocidades para Herramientas de Fresado de Alta Velocidad (Más Remoción de Virutas)

Ahora viene la parte divertida. ¿Cuál es la mejor velocidad y tasa de avance? ¿Y para qué tipo de remoción de viruta debería tener para su programa?

En general, la estrategia de fresado con fresas de alta velocidad no seguirá el mismo camino que una máquina de fresado convencional, de commodity (no alta velocidad). La capacidad de usar herramientas más pequeñas más rápido, más limpio y a altas tasas de avance, permite múltiples pasadas con un tiempo de ciclo más corto que las prácticas de mecanizado de commodity estándar. El alto acabado elimina la necesidad de procesos adicionales de segundo y tercer paso normalmente necesarios en el fresado de máquinas de commodity.

Con esto en mente, su estrategia incluirá una selección de herramientas que cumplan con sus prácticas de fresado más comunes. También le permite "afinar" la tasa de avance y velocidad de las herramientas seleccionadas y buscar la mejor velocidad y tasa de avance para cada herramienta y operación de fresado. Esto puede hacerse de varias formas: Prueba de Golpeteo, Prueba de Vibración, Prueba de Octava (tono armónico) o el método tradicional de Prueba y Error. La mayoría de los operadores exitosos de DATRON usarán el método de Prueba y Error.

Las velocidades publicadas (RPM) y avances (desplazamiento de corte) son buenos puntos de partida, pero solo son puntos de partida en el mejor de los casos. Debe considerar la máquina, husillo, material y herramienta. Recuerde que es una conjugación de varios factores para maximizar su estrategia: husillo de alta velocidad/frecuencia, rigidez y tolerancias de ejes X Y y Z, sujeción de trabajo rígida. Tipo de herramienta (diseño geométrico, diámetro, flauta, longitud y sujeción de herramienta) y profundidad de pasada afectarán la tasa de avance y velocidad.

También hay algunas anomalías en el fresado de alta velocidad. En el fresado de alta velocidad, el charleo y la vibración son asesinos y usualmente le dicen al operador que baje la velocidad y/o la tasa de avance. Sin embargo, en la comunidad de fresado de alta velocidad hay muchas veces donde subirla, aumentar la tasa de velocidad permitiendo una mejor tasa de avance, mejor carga de viruta, en realidad resolverá el problema.

Verificación de la Carga de Viruta

La carga de viruta es el espesor real de viruta que se produce en el proceso de mecanizado. Es un reflejo de la combinación de la tasa de avance del cortador (moviéndose en el material) y la tasa de velocidad (qué tan rápido gira; RPM). Una carga de viruta demasiado alta causará un acabado de borde insatisfactorio y/o movimiento de la pieza por presión de corte aumentada. Pondrá mayor estrés en el husillo y herramienta (arriesgando rotura) y ciertamente causará mayor desgaste en la herramienta… acortando su vida útil. La necesidad de una buena carga de viruta ayuda a reducir la causa principal de pérdida de herramienta: Calor. El calor se crea por la fricción de la acción de corte de la herramienta, filo de corte a material. Con la evacuación adecuada de la viruta viene la liberación del calor generado por la acción de corte, reduciendo posible daño a la herramienta.

La carga de viruta se mide en milésimas de pulgada (ej. 0.010) y es influenciada por la velocidad del husillo y la tasa de avance de una máquina CNC. Número de flautas, longitud de flauta, diámetro de vástago y profundidad de corte también tendrán efecto en la carga de viruta. El número de filos de corte en una herramienta determina cómo se divide la carga de viruta. Una herramienta de un solo filo proporciona toda la carga de viruta durante una revolución, mientras que una herramienta de doble filo divide la carga sobre dos filos y así sucesivamente.

Fórmula para Determinar Carga de Viruta:

carga de viruta = tasa de avance / (rpm x # filos de corte)

Manipulación de la Carga de Viruta:

Para Aumentar Carga de Viruta:

• Aumentar la tasa de avance
• Disminuir RPM
• Usar menos flautas

Para Disminuir Carga de Viruta:

• Disminuir la tasa de avance
• Aumentar RPM
• Usar más flautas

Para su referencia, el rango de carga de viruta para Fresas de Extremo DATRON será:
1 mm Diá = .01 mm (.000394)
20 mm diá = .15 mm (.7874)

Esto dependerá en gran medida del diámetro del vástago y la longitud de la flauta. Siempre use la longitud de flauta más corta para el requisito de profundidad de fresado. Reducir la producción para evitar el costo adicional de una herramienta rara vez se justifica.

La capacidad de carga de viruta también se ve afectada por el diseño geométrico del fabricante. Por lo tanto, siempre es necesario estar familiarizado con las especificaciones del fabricante para la herramienta.

Finalmente, ajuste la mejor velocidad y avance en aplicación real. Observe y Escuche. El acabado del material y el tono que el husillo hace con la herramienta durante la operación darán una buena indicación si va en la dirección correcta o incorrecta. Haber probado las herramientas antes de especificarlas en producción le dará el "filo cortante" para su aplicación. Saber cuándo se introduce la vibración de la herramienta (a qué velocidad) le permitirá llevar la operación de la herramienta lo más cerca posible sin introducir resultados devastadores. Esto le dará la capacidad de maximizar el uso de la herramienta, máquina, husillo y programa para fresar la mejor pieza y acabado.