Domine el Fresado de Aluminio de Alta Velocidad: 6 Consejos de Expertos para Precisión y Velocidad

Publicado el 30 de agosto de 2019 | Por WayKen Rapid Manufacturing

La industria moderna necesita piezas hechas muy rápido. Los prototipos rápidos o piezas personalizadas exigen subir el nivel cada mes. Los clientes quieren sus pedidos más rápido y necesitan componentes con más precisión que antes. Una de las aleaciones más extendidas para producción moderna es el aluminio, aparentemente el mejor material que puede haber. Es ligero, fuerte, duradero y resistente a la corrosión. Por eso se desarrollan rápidamente nuevas estrategias de fresado de aluminio.

Uno de los métodos modernos exitosos de fresado CNC de aluminio se llama Mecanizado de Alta Velocidad (HSM). La principal diferencia comparado con el fresado convencional es que las velocidades del fresado de alta velocidad son considerablemente más altas, y con ellas, los mecanizadores pueden aumentar los avances de corte. Como resultado, el fresado HSM de aluminio es ventajoso de varias formas inesperadas. Aquí tiene lo que ganará eligiendo estrategias HSM para aluminio en lugar de fresado convencional.

La Eficiencia es Mucho Mayor

Al aumentar la velocidad de corte hasta 3 veces más rápido que el fresado convencional de aluminio, es posible aumentar los avances hasta 2 veces (en casos de aleaciones de aluminio más blandas). Por lo que sabemos, los avances de mecanizado son los parámetros que definen la productividad de todo el proceso de fresado. Dicho esto, la eficiencia del mecanizado de alta velocidad puede ser mucho mayor comparada con el fresado convencional. La mecanizabilidad del aluminio permite aumentar las revoluciones del husillo hasta 18000 rpm y más, haciendo que las tasas de remoción de material sean impresionantes.

Tales tasas de remoción de material hacen que los servicios de mecanizado de aluminio usando estrategias HSM sean una oferta muy lucrativa para industrias automotriz y aeroespacial. En el primer caso, los prototipos automotrices requieren mucha remoción de material con preferiblemente el menor número de configuraciones de fresado. En el segundo, hay muchas piezas largas y grandes que tienen bolsillos profundos (deben ser ligeras así que se mecanizan hasta un conjunto de costillas intersectadas) y paredes delgadas, además, las aleaciones de aluminio constituyen hasta el 80% de aviones y cohetes.

La Temperatura de Corte

Se ha demostrado que la temperatura de corte cambia con el aumento de la velocidad. Al principio, a medida que la velocidad crece, también lo hace la temperatura. Sin embargo, a medida que avanzamos, la temperatura comienza a bajar drásticamente hasta que, en cierto punto, deja de importar. Aumentar la velocidad de corte solo bajará la temperatura en un pequeño grado. Esta transición es lo que significa HSM. Por ejemplo, al fresar aluminio a 300-500 m/min, las temperaturas pueden alcanzar 600-800 grados. Sin embargo, si aumentamos la velocidad hasta 1200, la temperatura baja a menos de 200 grados, y es solo 150 grados a 1800 m/min. A partir de ese punto, cortar más rápido es inútil.

Considere: ¡apenas 150-200 grados! Sin cambio de propiedades del material en la zona de corte por procesamiento térmico local, sin aumento de grano metátrico y muchas menores demandas de refrigeración. Una buena ventaja, diría yo.

Las Herramientas Duran Más

Puede parecer extraño porque la velocidad de corte es mayor y el desgaste de la herramienta también debería serlo, pero si comparamos la cantidad de material que cortan las herramientas de corte de aluminio en HSM con el fresado convencional en lugar de la vida de la herramienta en minutos, veremos que la diferencia es evidente y habla a favor del fresado de alta velocidad. ¿Cuál es la razón de una vida de herramienta prolongada? Primero, la temperatura de corte es más baja y eso significa que la resistencia del material de la herramienta es mayor. Luego, el ancho de viruta durante el fresado de alta velocidad es mucho menor (la herramienta gira más rápido y logra cortar una viruta más delgada incluso a pesar de avances aumentados).

Además, al mecanizar aluminio, uno de los principales problemas es que es tan blando que se pega a los bordes de corte de la herramienta durante el procesamiento. Esto reduce la nitidez de la herramienta y aumenta las fuerzas de corte, disminuyendo la vida de la herramienta. Pero eso no ocurre a altas velocidades. El aluminio simplemente se desprende.

La Precisión del Fresado de Aluminio de Alta Velocidad

Todos pensamos que avances mayores empeoran el acabado superficial del aluminio porque el borde de corte de la herramienta viaja más lejos mientras la herramienta puede dar una vuelta y cortarlo. Generalmente, esto resulta en una viruta más ancha, mayor fuerza de corte y peor acabado superficial. Sin embargo, en HSM, a pesar de que el avance es grande, la velocidad de la herramienta es mayor, por lo que la viruta es en realidad más delgada que en el fresado convencional. Además, la vibración es menor debido a una fuerza de corte menor.

Ángulo de Compromiso de Herramienta Constante

Uno de los principales problemas al fresar cavidades de piezas con fresas de mango es la fabricación de ángulos de bolsillo. La fresa debe girar 90 grados para producir el bolsillo y en ese momento, el material que tiene que cortar se duplica (desde ambos lados del bolsillo). Esto resulta en un aumento local de la fuerza de corte y es muy malo para la vida de la herramienta y la precisión de la pieza. Sin embargo, el fresado HSM de aluminio tiene varias estrategias predeterminadas de generación de trayectorias de herramienta que incluyen un ángulo de compromiso de herramienta constante. Eso significa que la herramienta se acerca gradualmente al ángulo mientras mecaniza todo el material alrededor en una trayectoria circular. Así, la fuerza de corte se mantiene constante y también la precisión. Además, la vida de la herramienta se prolonga.

Uso de Refrigerante

Algunas estrategias HSM para mecanizado de aluminio no usan refrigerantes en absoluto. Quiero decir, mecanizar a 200 grados apenas requiere refrigeración del material y la herramienta. Sin embargo, algunas operaciones extremadamente precisas aún usan refrigerantes para aumentar la calidad de la pieza, pero la cantidad es mucho menor comparada con el mecanizado convencional. Algunos procesos de fresado de aluminio de alta velocidad usan la llamada lubricación de cantidad mínima. La cantidad de refrigerante administrada es justo la suficiente para hacer una película fina que reduce la fricción y ofrece algo de refrigeración.

Así, es bastante evidente que el fresado de aluminio de alta velocidad es una forma innovadora y productiva de fabricar piezas personalizadas, prototipos, pequeños lotes y otros conjuntos hechos de aleaciones de aluminio. Con mecanizado de alta velocidad, obtendrá mejores precios y gastará menos tiempo esperando a que se complete su pedido.