Guía de mecanizado de alta velocidad y por qué la necesita para la producción de prototipos

El mecanizado de alta velocidad se refiere a altas velocidades de avance y velocidad del husillo para eliminar material sin comprometer la calidad y la precisión de la pieza. La principal ventaja de HSM es el tiempo de ciclo rápido y una mejor vida útil de la herramienta.

Las características principales de HSM son las siguientes:

Alta tasa de eliminación de metal (MRR) y Minimizar el tiempo de mecanizado

• Alta productividad y bajo costo
•  Excelente precisión y exactitud dimensional
• La capacidad de piezas complejas en 3D con alta precisión
• Eliminación de pasos innecesarios como pulido y montaje
  

¿Qué es el mecanizado de alta velocidad (HSM)?

El mecanizado de alta velocidad es un proceso en el que podemos lograr altas tasas de remoción de metal (MRR), cortes ligeros y rápidos con altas tasas de avance y velocidad del husillo.

Es una combinación de movimientos rápidos y aplicaciones bien planificadas para lograr piezas precisas y los mejores resultados.

Algunos factores principales que debe tener en cuenta para el mecanizado de alta velocidad y los servicios de CNC son:

• Selección de herramientas y equilibrio
• Adelgazamiento de virutas
• Requisitos de la máquina
• Rigidez de la herramienta y la pieza de trabajo
• Estrategia de materiales y mecanizado
• Programación CAM
• Selección de cortadores

Técnicas utilizadas para el mecanizado de alta velocidad

El mecanizado de alta velocidad es un proceso complicado para la fabricación de piezas y debe saber cómo realizar HSM. Si una persona sin experiencia realiza el proceso con las herramientas adecuadas, no tendrá éxito.

HSM es una mezcla de técnicas que se utilizan para diversas aplicaciones. Estas colecciones de técnicas son fáciles de usar y muy útiles para operar cualquier operación.

Algunas de las mejores técnicas para el mecanizado de alta velocidad son:

1:Desbaste por inmersión

Es un tipo de herramienta CAM de ruta y programa manualmente. Puedes decir que es un arma secreta para salvar tu tocino. Las dos propiedades principales del desbaste por inmersión son:

1. Puede obtener un corte más rígido cambiando las fuerzas del plan XY a las fuerzas ascendentes y descendentes axiales en Z.
2. Puede eliminar más material gracias a sus brocas helicoidales que a la fresa.

El desbaste o fresado de inmersión es mejor para cajeras profundas cuando las cajeras laterales provocan una mayor desviación de la herramienta. El fresado por inmersión le permite realizar desbaste en máquinas antiguas en el taller. Algunas desventajas del desbaste por inmersión son:

• Corte central y broca helicoidal convencional
• Desbaste de inmersión 2D vs. 3D
• Bordes festoneados

2:Mecanizado/Fresado trocoidal

Este método de fresado CNC se puede aplicar para fresar cavidades profundas, cavidades confinadas y ranuras. El mecanizado trocoidal es una excelente solución para ranurar materiales exóticos y duros como titanio e Inconel.

Las grandes ventajas del mecanizado trocoidal son:

• Reducción del tiempo de ciclo
• Capaz de realizar herramientas de múltiples flautas
• Puede eliminar más material
• Mejorar la vida útil de la herramienta
• Efecto de adelgazamiento de virutas
• Reducir el número de pasadas axiales
• Capacidades de alta velocidad
• Mantener índices de alimentación continuos

3:Escalones laterales

Estas son las conexiones que pueden ser efectivas para la transición entre trayectorias de herramientas adyacentes durante velocidades de avance altas. Tiende a producir un paso brusco al final del pase. Los movimientos redondos simples pueden ser más nítidos con un avance alto. Durante la última década, el mecanizado de superficie de línea de exploración paralela se ha utilizado para mecanizar modelos de superficies múltiples.

Una solución adecuada a una velocidad de avance moderada es usar una trayectoria de herramienta de bucle simple como giros bruscos alternativos entre pases de escaneo.

Uso de máquinas para mecanizado de alta velocidad

Es fundamental examinar una máquina, un gráfico de torsión o una herramienta eléctrica antes de iniciar una operación de HSM. La máquina debe ser capaz de manejar todos los requisitos. Una máquina de alta velocidad es adecuada para 300-M puede no ser adecuada para otro material como el titanio. Por lo tanto, se debe aplicar una estrategia adecuada para la operación de HSM para obtener piezas precisas y de alta calidad.

Muchas máquinas son capaces de mecanizar a alta velocidad. Puede ser una fresadora de 5 ejes o una fresadora de 3 ejes. Algunas máquinas que se pueden utilizar para el mecanizado de alta velocidad son las siguientes:

1:Mikron Mill-S-400-U

Mikron Mill-S-400-U está específicamente diseñado para el mecanizado de alta velocidad y permite obtener acabados superficiales de calidad y alta precisión de las piezas. La característica única de un sistema de gestión de temperatura inteligente mantiene la precisión de la máquina en tiempo de funcionamiento y altas velocidades de fresado.

Los centros de fresado de mecanizado de alta velocidad de Mikron son 10 veces más rápidos que otras máquinas convencionales. La construcción compacta puede brindarle una accesibilidad extraordinaria a todas las áreas de la máquina para el mantenimiento.

Los componentes de potencia de HSM y la bancada de la máquina se enfrían de manera óptima, lo que mejora la estabilidad térmica en el entorno de producción.

2:Matsuura LX-160

Es una máquina lineal de alto grado con un tiempo de ciclo corto. La rigidez optimizada de LX-160 asegura un alto nivel de precisión y una plataforma de mecanizado estable. LX-160 reduce el tiempo de ciclo, y todos los ejes de Matsuura LX -160 son accionados por un motor. Debido a este factor, puede lograr una aceleración rápida y alta velocidad.

Las características excepcionales y el sistema de protección inteligente hacen que LX-160 sea fácil de usar y mejor implemente las operaciones y técnicas de alimentación HSM.

Herramientas para mecanizado de alta velocidad

HSM requiere herramientas de mecanizado avanzadas. Existen diferentes tipos de herramientas de mecanizado de alta velocidad para realizar diferentes aplicaciones. Los requisitos para cada industria son diferentes, como en la industria automotriz; uso de herramientas de mecanizado horizontal para la producción de grandes lotes.

Por otro lado, en las industrias de moldes/moldes, el acabado de la superficie, la precisión y las piezas precisas son de mucha importancia, y requieren un conjunto diferente de herramientas de alta velocidad.

La selección de herramientas depende de muchas cosas. Depende de

• Características de la parte HSM
• Alta velocidad y alta precisión
• Tamaño y velocidad de alimentación rápida
• Material y costo

Estos factores determinan la mejor herramienta para el mecanizado de aluminio de alta velocidad. Lo más importante es la estabilidad y las herramientas bien equilibradas. De lo contrario, puede generar vibraciones y acortar la vida útil de la herramienta.

La selección de herramientas HSM comienza y termina con una pieza de trabajo. El equilibrio de la herramienta es muy importante e indirectamente afecta la vida útil de la herramienta y el husillo. Algunos pasos para el balance de herramientas son

• Limpieza de la máquina de equilibrio y la herramienta de corte
• Colocación de la herramienta de corte en el husillo
• Mediciones y puesta a cero del desequilibrio en la máquina

Es necesario elegir la herramienta adecuada con tolerancia y velocidad ajustadas. El éxito de la operación de HSM depende de muchos factores como:

• Programas de máquina
• Uso de herramientas y estrategias
• Herramientas y estrategia adecuada

Las herramientas HSM deben diseñarse para alta velocidad, y se pueden aplicar algunas reglas generales para alta velocidad. Un pequeño porcentaje de compromiso del diámetro de la herramienta resultaría efectivo para los efectos de adelgazamiento de la viruta. También permite aumentar las tasas de velocidad.

Material para mecanizado CNC de alta velocidad

Muchas industrias utilizan HSM, como las industrias aeroespacial, médica y de aviación. HSM cuenta con una amplia gama de materiales de acuerdo a los requerimientos de su operación específica. Algunos tipos comunes de materiales son:

1:Óxido de Aluminio

Es uno de los materiales básicos para herramientas de corte que se utilizan para el mecanizado de aluminio de alta velocidad. Se utiliza debido a su estabilidad química a altas temperaturas y dureza superior. Tiene baja resistencia a la fractura.

2:Herramienta de corte de cerámica

La cerámica es altamente resistente al desgaste abrasivo y la dureza a alta temperatura. Son materiales no metálicos disponibles en dos clases:

• Cerámicas a base de nitruro de silicona
• Cerámica a base de alúmina

3:Diamante

Tiene alta dureza, excelente estabilidad química y conductividad térmica. El material de herramienta más costoso es un diamante natural, ya que tiene cuchillas de borde afilado. Los diamantes naturales se utilizan principalmente en:

• Piezas micromecánicas
• Retrorreflector
• Chip de disco duro
• Mecanizado de ultraprecisión
• Giróscopo de navegación

Hay cuatro tipos de diamantes que podemos usar en el mecanizado CNC de alta velocidad y el mecanizado de aluminio de alta velocidad.

Aplicaciones del mecanizado de alta velocidad

El mecanizado de alta velocidad se puede utilizar para la producción directa de prototipos, componentes de lotes pequeños, herramientas de corte para la fabricación de piezas de motores. El objetivo principal de HSM es reducir los costes de producción con una mayor productividad.

El otro objetivo de HSM es el incremento de la competitividad global con plazos de entrega y plazos de entrega reducidos.

 

1:Industria de la aviación

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Los requisitos de la industria de la aviación son de alta durabilidad y confiabilidad, y hay muchas restricciones involucradas en el proceso de diseño y fabricación del diseño de aeronaves. La aviación es una de las tecnologías más complicadas y complejas, y las técnicas HSM se utilizan principalmente para la industria de la aviación. El uso de aleaciones de aluminio de alta resistencia también está aumentando para la implementación de los últimos procesos y técnicas. La razón principal para elegir HSM para la aviación y el diseño de aeronaves es:

• Profundidad de las capas cortadas
• Velocidad de corte y alta eficiencia de mecanizado
• Velocidad de avance y superficie mecánica precisa
• Selección de parámetros de corte

Estos factores hacen que HSM sea una mejor opción para la industria de la aviación que otras técnicas y métodos de fresado.

2:Industria médica

Los instrumentos médicos, las herramientas y las piezas exigen más precisión y exactitud, y puede lograr este alto nivel de precisión con el mecanizado CNC de alta velocidad. Puede usarse para implantes ortopédicos, implantes articulares, moldes o instrumentos quirúrgicos. Los requisitos de material pueden ser diferentes con estándares de alta calidad.

Muchas empresas proveedoras de servicios CNC atienden a la industria médica y han adquirido una gran profundidad y conocimiento en mecanizado CNC de alta velocidad y avances de mecanizado de alta velocidad.

Los fabricantes de piezas médicas son cada vez más eficientes y no comprometen la calidad.

3:Mecanizado de alta velocidad para la industria automotriz

El mecanizado de alta velocidad ofrece una amplia gama de productos y usos para diversas aplicaciones. En los últimos años, se ha incrementado el mecanizado de aluminio de alta velocidad para reducir el peso y el costo en la industria automotriz.

Se utiliza principalmente para la producción de lotes pequeños, piezas complejas y fabricación de moldes. La industria automotriz requiere fresado de alta velocidad y producción de piezas de alto volumen, y HSM es una buena opción para cumplir con estos requisitos.

El enfoque principal de la industria automotriz es producir vehículos rápidos y baratos, y la alta inversión requiere implementar diferentes metodologías.

Las piezas de automóviles se fabrican con mecanizado de alta velocidad y muchas empresas que ofrecen servicios de CNC pueden ser una buena opción para la fabricación de piezas de automóviles.

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