Entendiendo y Mitigando la Deflexión de Herramienta en Mecanizado CNC

¿Alguna vez se ha preguntado por qué después de fresar un agujero o bolsillo este mide más grande en la parte superior del corte que en la inferior? ¿O por qué su pasador calibre entra bien ajustado al principio del agujero pero no llega hasta el final? La respuesta simple es la deflexión de herramienta. Todo se dobla. Y me refiero a todo. La deflexión de herramienta es un problema omnipresente pero poco comprendido. No se preocupe, compañeros mecanizadores, ¡porque no es su culpa! No hay forma de eliminar la deflexión de herramienta, solo controlarla y minimizarla. El conocimiento es poder, y con suerte al final de esta publicación tendrá un conocimiento práctico de las causas de la deflexión de herramienta y soluciones potenciales.

En términos simples, la deflexión de herramienta es la flexión de la herramienta. Cuando corta una característica, para este ejemplo diremos un bolsillo profundo. Mientras corta, está aplicando fuerzas a la herramienta y al material. El material cede, por eso obtiene virutas. Sin embargo, no se rinde sin luchar. Cuando el material empuja de vuelta, fuerza el extremo de la herramienta en la dirección opuesta a las fuerzas aplicadas al material. Cuanto más sobresale la herramienta, más se moverá el extremo de la herramienta.

Es posible calcular la deflexión de herramienta, pero las matemáticas involucradas son bastante complicadas. Si pasa tiempo significativo en un taller de máquinas, sabe con qué frecuencia la optimización se logra con sus ojos y oídos – considero que esas dos cosas son las herramientas más importantes que un buen mecanizador puede tener. Sin embargo, si le gustaría calcular algunos números para la deflexión de herramienta, hay múltiples calculadoras disponibles en línea. Para los propósitos de la publicación de hoy, confiaremos en nuestros confiables ojos, oídos y un poco de ese sentido común.

La rigidez es el factor más importante. A medida que aumenta la distancia que su herramienta sobresale de su portaherramientas, la rigidez disminuye exponencialmente. Hay situaciones en las que necesita la longitud, en cuyo caso, su mejor curso de acción es usar el diámetro más grande con el menor número de ranuras. A medida que disminuye el diámetro de su herramienta, también disminuye la cantidad de fuerza requerida para hacerla doblar. Además, cada ranura en su cortador reduce la rigidez de su herramienta. Si está cortando una característica profunda, quiere asegurarse de que está usando el diámetro más grande que el plano permita para optimizar el rendimiento de la herramienta. Incluso si necesita desbastar con una herramienta de diámetro mayor, y terminar con una herramienta más pequeña para cumplir la especificación en sus radios de esquina, eso está bien. También quiere una herramienta con el menor número de ranuras, y solo sacar la herramienta tanto como realmente necesite. Al investigar herramientas, encontrará que hay herramientas para las cuales la rigidez es una preocupación importante y muchas herramientas "micro" vienen con un vástago cónico para aumentar la rigidez.

Herramientas de Metal Duro vs. Herramientas de Acero de Alta Velocidad para Reducir la Deflexión de Herramienta

Si cree que la deflexión de herramienta es un problema, o está realizando cortes lo suficientemente agresivos que le están causando problemas, entonces una cosa que siempre debe considerar es el herramientado de metal duro. Además de los beneficios como mayor SFPM y mejor vida de herramienta, el metal duro es aproximadamente tres veces más rígido que el acero de alta velocidad. Tenga en cuenta, sin embargo, que el metal duro es extremadamente frágil – esa no es una buena combinación cuando se habla de deflexión de herramienta. Se necesita más para desviarlo, pero si proporciona suficiente fuerza, la herramienta no es tan indulgente y se romperá, así que tenga cuidado.

Como se discutió en mi publicación de blog "Fresado en Escalada vs. Fresado Convencional", la estrategia de corte puede afectar la deflexión de herramienta. Utilizar estrategias de trayectoria de herramienta dinámica (ver mi publicación de blog "Fresado Dinámico") puede ayudar a minimizar la deflexión de herramienta debido al corte radial ligero. Si desbasta la característica usando una trayectoria de herramienta dinámica y se asegura de estar fresando en escalada, entonces debería estar contento con sus resultados. Como se discutió en estas otras publicaciones, para el acabado tiene un par de opciones – ya sea fresar en escalada el acabado o fresar convencionalmente una pasada de resorte, o fresar convencionalmente una pasada de acabado ligera con lubricación y estará muy contento con sus resultados.