Selección de los mejores insertos de herramienta CNC para mecanizado de aluminio

El aluminio es abundante y adecuado para diversas industrias. Este metal no ferroso, fácil de mecanizar, tiene características estructurales y químicas deseables que lo convierten en material de elección para diferentes aplicaciones. Al ser ligero y menos denso, el mecanizado de piezas de aluminio puede ser un reto.

Por el contrario, estas características hacen del aluminio un material perfecto para prototipado rápido y producción en masa con máquinas CNC. La mecanizabilidad de diferentes grados de aluminio (fundido o forjado) depende de la eficiencia de las máquinas CNC y las herramientas asociadas. Con altas tasas de mecanizabilidad, los equipos de producción pueden compensar costes mediante estrategias de producción en masa estructuradas.

La máxima productividad en piezas de aluminio CNC se logra optimizando el software para máquinas específicas, automatizando el indexado de herramientas y dimensionando correctamente los husillos CNC. El medio más sencillo para mejorar la calidad de piezas de aluminio CNC es la selección de herramientas de mecanizado e insertos correctos.

¿Cómo seleccionar un inserto de mecanizado para piezas de aluminio CNC?

Los insertos son los bordes de corte removibles que se atornillan al cuerpo de la herramienta para ser sujetados en el portaherramientas de la máquina CNC. Pueden fijarse con tornillos o adhesivos adecuados. Se usan comúnmente en mecanizado para prototipado rápido y producción en masa de piezas de aluminio CNC. Los insertos son más adecuados para mecanizar diámetros mayores de piezas de aluminio, pueden manejar avances mayores y cortes más profundos.

Geometrías de los insertos

El objetivo final del mecanizado es producir piezas óptimas que cumplan los requisitos de diseño o del cliente. Las especificaciones pueden ser espesor de pieza, capacidad de carga y tamaños. Las máquinas CNC pueden manejar diversos tamaños y formas de piezas de aluminio mediante secuenciación y manipulación efectiva de herramientas. El aumento de producción requiere herramientas de corte indexables. Estas permiten a los operadores cambiar insertos cuando sea necesario, permitiendo múltiples operaciones de mecanizado automatizadas en las piezas de aluminio. Los insertos de herramienta CNC vienen con bordes de corte variados que pueden usarse para operaciones de post-tratamiento como pulido y rectificado en piezas de aluminio. El rendimiento de un inserto en un entorno de mecanizado para piezas de aluminio CNC depende de la forma del inserto, ángulo de depuración y ángulo de ataque.

Forma del inserto

Las herramientas para piezas de aluminio CNC poseen geometrías específicas que afectan la calidad final. Los insertos están disponibles en diferentes formas que se ajustan a portaherramientas CNC específicos. Insertos para aluminio están disponibles en formas como diamante, redonda, triangular y cuadrada. Se puede lograr mejor calidad usando un inserto de ángulo agudo. Por ejemplo, un inserto de 30°-35° será preferible para mecanizado de superficies a alta velocidad de una pieza de aluminio forjado. Usar un inserto con forma de diamante en operación de torneado en aluminio forjado resultará en un acabado superficial de alta calidad.

El mecanizado CNC de piezas de aluminio fundido requerirá insertos de forma redonda para mejor calidad. El aluminio fundido es más rugoso por fuera; usar herramientas afiladas resulta en mal acabado. Las formas de los insertos afectan parámetros CNC como avances, profundidad de corte y holguras. Formas más afiladas requerirán avances menores y mayores holguras.

Ángulo de ataque y ángulo de entrada

El ángulo de ataque es el ángulo entre la punta de la herramienta de corte relativa a la pieza sujeta en la máquina CNC. Puede ser positivo o negativo según la posición del inserto. Al mecanizar piezas de aluminio, se recomienda un ángulo de ataque positivo. Dado que el aluminio es un material blando, la resistencia al corte debe minimizarse durante los ciclos de producción.

La acumulación de viruta alrededor de la herramienta al mecanizar una pieza de aluminio impide igualmente la calidad final. Un ángulo de ataque positivo asegurará que la evacuación de viruta sea efectiva. Contribuye al control de temperatura al reducir la temperatura de corte. Esto proporciona un entorno de mecanizado amplio para las piezas de aluminio y mejora la vida útil del inserto.

Las operaciones de fresado no dependen del ángulo de ataque. Al fresar piezas de aluminio CNC, el ángulo de entrada define la relación entre la pieza y la posición de la herramienta en el portaherramientas. Debido a la mecanizabilidad del aluminio, se adopta un ángulo de entrada de 90°. Este permite realizar varios procedimientos de fresado en la pieza, incluyendo fresado frontal, fresado de ranuras y fresado de hombros.

Ángulo de depuración

Este parámetro define la relación entre una herramienta y una pieza sujeta en una máquina CNC, tomando como referencia el inserto. Al igual que el ángulo de ataque, puede ser positivo o negativo.

Al mecanizar piezas de aluminio CNC, ya sea para prototipado rápido o producción en masa, es aconsejable adoptar un ángulo de depuración positivo. El uso de insertos indexables permite alterar los ángulos de depuración. Ángulos entre 20° y 30° proporcionan mejores acabados superficiales en piezas de aluminio.

Rompevirutas para aluminio

El mecanizado a alta velocidad de piezas de aluminio puede verse impedido por la acumulación de virutas. A menudo, las virutas son pegajosas y plantean un reto en la gestión del espacio de mecanizado en la superficie CNC. El diseño de rompevirutas para máquinas CNC depende en gran medida de los ángulos de ataque y depuración.

Al producir en masa piezas de aluminio CNC, se recomienda un rompevirutas afilado y ancho. Uno más ancho permite la eliminación de virutas de tamaños variables. Los restos de virutas en operaciones de alta velocidad afectan la calidad general. Operaciones como taladrado y mandrinado requieren una expulsión casi perfecta de virutas desde el filo de la herramienta y la superficie mecanizada.

Una gran acumulación de virutas en la superficie no solo resulta en mal acabado, sino que acorta la vida de las herramientas CNC.

Problemas técnicos asociados a insertos para mecanizado de aluminio CNC

El problema más evidente con los insertos para mecanizado de aluminio CNC es el filo de acumulación (built-up edge). Ocurre cuando el metal mecanizado se acumula hacia la cara de ataque/corte del inserto. La acumulación debilita el filo de corte, resulta en mal acabado y reduce significativamente la vida operativa de la herramienta. El problema puede remediarse usando herramientas más afiladas, aplicando velocidades de operación CNC adecuadas y usando refrigerante adecuado en las superficies mecanizadas.

La evacuación de virutas tiende a ser más lenta al usar herramientas redondeadas para mecanizado a alta velocidad de aluminio CNC. El problema puede rectificarse usando un rompevirutas efectivo con superficies de recolección y holguras suficientes.