Velocidad de Avance vs. Velocidad de Corte: Diferencias Clave para el Éxito en Mecanizado CNC

El mecanizado CNC (Control Numérico Computarizado) es un proceso de fabricación sustractivo que utiliza códigos programados para controlar el movimiento de los ejes de la herramienta. Estos códigos incluyen todos los parámetros de corte necesarios como el movimiento de la herramienta, velocidades del husillo, avances, RPM, etc.

Es fundamental considerar estos parámetros al diseñar piezas para operaciones de mecanizado CNC. La optimización de las diversas partes del proceso estará asegurada por estos parámetros. La vida útil de la herramienta y el consumo de energía se optimizan mediante la velocidad de corte. El tiempo de mecanizado y la rugosidad superficial de las piezas terminadas se rigen por la velocidad de avance.

Por tanto, ingenieros y mecanizadores deben conocer la velocidad de corte y la velocidad de avance, sus diferencias y cómo calcularlas. Siga leyendo.

¿Qué es la Velocidad de Avance?

Durante una revolución del husillo, la distancia recorrida por la herramienta de corte se conoce como velocidad de avance. También puede denominarse velocidad de engagement de la herramienta y, para operaciones de fresado, generalmente se mide en pulgadas/minuto o milímetros/minuto.

Para operaciones de mandrinado y torneado, puede medirse en pulgadas/revolución o milímetros/revolución. La variación en las velocidades de avance dependerá del material de la pieza en bruto (acero, madera, aluminio, acero inoxidable, etc.), el material de la herramienta (HSS, cerámica, cermet, etc.) y otros factores de corte como el acabado superficial y las características de la máquina CNC.

La estética de las piezas mecanizadas dependerá de la velocidad de avance, por lo que su optimización es crucial en los procesos de mecanizado CNC.

Selección de la Velocidad de Avance Óptima

Cada aspecto del proceso de mecanizado CNC está directamente relacionado con la velocidad de avance: desde la seguridad hasta la productividad, vida útil de la herramienta y calidad del producto. Al elegir la velocidad de avance, se deben considerar los siguientes factores.

Productividad

Para lograr mayores tasas de productividad, la velocidad de avance puede incrementarse sacrificando la calidad superficial. En otro caso, manteniendo la velocidad de avance estable, se puede aumentar la velocidad de corte.

Acabado superficial

Un mejor acabado superficial se logra con velocidades de avance más bajas. Una velocidad de avance gruesa puede considerarse para desbaste. Por ejemplo, la velocidad de avance puede ser de 0,01-0,05 mm/rev para operaciones de acabado y 0,1-0,3 mm/rev para torneado de desbaste.

Límite de velocidad de avance

Las máquinas herramienta disponibles tienen una varilla de avance con límites mínimo y máximo. Para estas máquinas, no es permisible exceder los límites, pero solo unas pocas opciones de velocidad de avance dentro del rango pueden aplicarse en tornos convencionales.

Geometría de la herramienta de corte

El acabado superficial de las piezas puede verse afectado por la geometría de la herramienta, además de la velocidad de avance. Se puede preferir un valor más alto para la geometría de la herramienta, si esta lo permite.

Capacidad de la máquina herramienta

Fuerzas de corte elevadas y vibraciones pueden ocurrir debido a una velocidad de avance alta. La velocidad de avance debe elegirse según la capacidad de absorción y transmisión de fuerzas y vibraciones de la máquina.

¿Qué es la Velocidad de Corte?

La velocidad relativa entre la herramienta de corte y la superficie de la pieza se conoce generalmente como velocidad superficial o velocidad de corte. También puede definirse como la distancia lineal en metros por minuto o pies por minuto que el material de la herramienta recorre sobre la superficie de la pieza durante un proceso de corte.

Los principales parámetros del mecanizado CNC, como consumo de energía, temperatura de corte y vida útil de la herramienta, estarán determinados por la velocidad de corte. Los valores de velocidad de corte variarán según diferentes materiales como acero al carbono alto, acero al carbono bajo, aluminio y plásticos. Algunas herramientas o procesos como herramientas de roscado y moleteado operarán a velocidades de corte más bajas que las mencionadas.

Selección de la Velocidad de Corte Óptima

Para obtener el mejor resultado del proceso de mecanizado CNC, debe asegurarse la velocidad de corte óptima. Esta puede predecirse utilizando los siguientes factores.

Dureza de la pieza

La resistencia de un material a la deformación causada por abrasión, indentación y rayado se denomina dureza. Durante el mecanizado, se debe tener especial cuidado con piezas más duras, ya que pueden deteriorar fácilmente el rendimiento de la herramienta. Al mecanizar materiales más duros, se deben imponer velocidades de corte más lentas. Por ejemplo, se requiere una velocidad de corte menor para titanio que para acero.

Resistencia de la herramienta de corte

Para operaciones de mecanizado, la resistencia del filo de la herramienta juega un papel crucial en las velocidades de corte permisibles. Por ejemplo, para velocidades de corte más altas, pueden usarse herramientas fabricadas con materiales de alta resistencia como diamante y nitruro de boro cúbico. Por otro lado, para velocidades de corte más bajas, pueden usarse herramientas de acero de alta velocidad (HSS).

Vida útil de la herramienta

Con velocidades de corte más altas, los materiales de herramienta más blandos se desgastarán rápidamente, lo que conducirá a una vida útil más corta. Otro factor crucial para determinar la velocidad de corte es cuánto tiempo el ingeniero o mecanizador desea trabajar con esa herramienta. Principalmente, esto incluirá parámetros como el costo de la herramienta y la cantidad de piezas producidas. Si estos parámetros están dentro de los límites permisibles, entonces se puede utilizar una alta velocidad de corte.

¿Por Qué Son Importantes las Velocidades y Avances en el Mecanizado?

Las velocidades y avances son importantes en el mecanizado porque determinan la tasa a la que se remueve material y cuánto material se remueve.

Las velocidades y avances podrían influir significativamente en la vida útil de una herramienta.

La diferencia entre la velocidad de avance y la velocidad de corte puede determinarse por un factor crucial llamado temperatura de corte, porque una temperatura de corte más alta puede obstaculizar parámetros como la vida útil de la herramienta y la rugosidad superficial.

Los efectos negativos de velocidades y avances inadecuados no son visibles en materiales blandos (aluminio o resina), porque hay un amplio margen de error. Sin embargo, estos efectos son visibles en materiales duros (titanio o Inconel) porque hay un rango limitado para el error.

La herramienta de corte se romperá rápidamente si hay una ligera diferencia entre la velocidad y la velocidad de avance.

Las velocidades y avances son obligatorios para lograr una mejor rugosidad superficial. Si la máquina funciona con un valor alto de velocidad de herramienta y velocidad del husillo, aparecerán marcas de vibración en la superficie del material.

Diferencia Entre Velocidad de Avance y Velocidad de Corte

Si bien tanto la velocidad de avance como la de corte afectan el rendimiento general de la máquina, en realidad se refieren a dos cosas diferentes. Para obtener los mejores resultados de su máquina CNC, es importante entender la diferencia entre ambas.

1. La diferencia principal es que la velocidad de avance es la velocidad a la que la herramienta se mueve a través de la pieza, mientras que la velocidad de corte es la velocidad a la que se mueve el filo de corte de la herramienta. En otras palabras, la velocidad de avance mide qué tan rápido la herramienta se mueve a través del material mientras que la velocidad de corte mide qué tan rápido la herramienta realmente corta.
2. La velocidad de corte genera una generatriz y generalmente se mide en m/min o ft/min, denotada por Vc. La velocidad de avance genera una directriz y generalmente se mide en mm/rev o mm/min, denotada por s o f.
3. Durante el mecanizado, la velocidad de corte influirá en la fuerza de corte y el consumo de energía. Pero la velocidad de avance no influye.
4. La velocidad de corte no tiene ningún papel en desviar la dirección de la viruta desde la ortogonal. Sin embargo, en casi todos los casos, la velocidad de avance influirá en el flujo de la dirección real de la viruta.
5. La temperatura de corte, el desgaste y la vida útil de la herramienta se ven menos afectados por la velocidad de avance. Pero la velocidad de corte se verá muy afectada.
6. La generación de marcas de avance o escallop en la superficie mecanizada no tiene la participación directa de la velocidad de corte. Sin embargo, las marcas de escallop en la superficie del producto terminado tendrán la participación directa de la velocidad de avance y esto representará directamente la rugosidad superficial.

La siguiente tabla proporciona una comprensión visual más clara de las diferencias.

Parámetro	Velocidad de Corte	Velocidad de Avance
Generatriz y Directriz	La directriz es generada por la velocidad de corte	La generatriz es generada por la velocidad de avance
Unidades de Medida y Forma Corta	Medida en metros por minuto (m/min) o pies por minuto (ft/min), denotada por Vc	Medida en metros por revolución (mpr) o pulgadas por revolución, denotada por s o f
Dirección de la Viruta	Sin efecto en desviar la dirección ortogonal de la viruta	Afecta la dirección real del flujo de la viruta
Fuerza de Corte y Consumo de Energía	Influye en la fuerza de corte y el consumo de energía	No influye en la fuerza de corte y el consumo de energía
Rugosidad Superficial y Marcas de Escallop	No directamente relacionada con el escalloping o marcas producidas en la superficie mecanizada	Directamente relacionada con las marcas de escallop en la superficie terminada
Temperatura de Corte, Vida y Desgaste de Herramienta	Muy afectada	Menos afectada

¿Cómo Determinar la Velocidad de Avance y la Velocidad de Corte?

El gráfico anterior revela todos los parámetros necesarios para determinar la velocidad de corte y el avance. Para determinarlos, la velocidad del husillo es el requisito básico. El avance final puede obtenerse mediante dos métodos: primero, determinando el avance por diente, y segundo, usando este avance por diente para determinar el avance de la herramienta.

Otras Consideraciones Importantes

Límite de Velocidad del Husillo

Los pies de superficie por minuto (SFM) basados en el material y el diámetro del cortador serán necesarios para definir la velocidad del cortador en RPM. A veces, con herramientas minúsculas y/o ciertos materiales, el cálculo de velocidad resulta en un valor inviable.

En tal caso, el mecanizador debe hacer funcionar la herramienta a la velocidad máxima cómoda de la máquina y mantener la carga de viruta requerida para el diámetro. De esta manera, a la velocidad máxima de la máquina, se pueden lograr parámetros óptimos.

Trayectoria No Lineal

Generalmente, las velocidades de avance se asumen como movimiento lineal, es decir, la distancia lineal recorrida. Sin embargo, hay casos en los que las velocidades de avance se considerarán en un arco o trayectoria de interpolación circular (diámetro exterior o interior). A medida que aumenta la profundidad de corte, aumenta el ángulo de engagement en la herramienta, lo que conduce a una trayectoria no lineal. El engagement de la herramienta es mayor para esquinas internas comparado con esquinas externas.

Interacción de la Velocidad de Corte y la Velocidad de Avance

Durante el mecanizado, la herramienta comprime la superficie de la pieza y remueve una capa delgada de material en forma de viruta. La velocidad relativa entre la pieza y el cortador es deseada para transmitir la fuerza compresiva requerida. La velocidad relativa primaria fue producida por la velocidad de corte, lo que ayuda a visualizar la remoción de material.

Para visualizar el material removido de toda la superficie de la pieza, otro movimiento sincrónico conocido como movimiento de avance debe proporcionarse al cortador o a la pieza (diferente para diferentes operaciones de fresado) a lo largo de la dirección prevista. Estas acciones simultáneas de velocidad de avance y velocidad de corte junto con el movimiento de avance cumplirán los requisitos básicos del mecanizado.

Conclusión

Las velocidades y avances son requeridos para optimizar los diversos parámetros del mecanizado CNC como vida útil de la herramienta, consumo de energía, tiempo y rugosidad. Hacer interactuar la velocidad de corte y la velocidad de avance es de gran beneficio para la producción de piezas mecanizadas CNC. Por lo tanto, para decidir las velocidades y avances, los ingenieros y mecanizadores deben entenderlos completamente.

En WayKen, nuestros ingenieros y mecanizadores experimentados están disponibles para satisfacer diferentes necesidades de mecanizado y asegurar que las piezas y productos que necesita sean producidos. Si le preocupan las velocidades de corte y avances en sus piezas mecanizadas CNC, contáctenos hoy. Siempre obtendrá la mejor pieza mecanizada que espera.

Preguntas Frecuentes

¿Son la velocidad de corte y la velocidad de avance lo mismo?

No, la velocidad de corte y la velocidad de avance no son lo mismo. La velocidad de corte es la velocidad a la que la herramienta de corte se mueve a través del material que se corta. La velocidad de avance es la velocidad a la que el material que se corta se mueve más allá de la herramienta de corte.

¿Qué significa SFM en mecanizado?

SFM, también llamada velocidad superficial, significa Pies de Superficie por Minuto (Surface Feet per Minute) y es una medida común de la velocidad de corte en mecanizado. Representa el número de pies que una herramienta puede recorrer a través de una pieza en un minuto. Cuanto mayor sea el SFM, más rápida será la velocidad de corte.

¿Por qué los ingenieros y mecanizadores deben considerar las velocidades de corte y avances durante el mecanizado CNC?

Los ingenieros y mecanizadores deben considerar las velocidades de corte y avances durante el mecanizado CNC porque afectan directamente la calidad del producto terminado. Si la velocidad de corte es demasiado lenta, el material no se cortará limpiamente y habrá riesgo de rebabas u otras imperfecciones.