Guía experta para mecanizado CNC de paredes delgadas: selección de herramienta, planificación de trayectorias y control de calidad

¿Cómo producir piezas de mecanizado CNC de paredes delgadas? Hay que considerar la influencia del sujecionado, corte y parámetros en las tensiones internas de la pieza, y la influencia de la fuerza de corte y el calor de corte en la estructura durante el mecanizado. Veamos tres claves para garantizar precisión y calidad superficial.

Guía y consejos para mecanizado de piezas de pared delgada: selección de herramienta, trayectoria y más

Selección de herramientas de corte

Elegir herramientas más adecuadas mejora directamente la eficiencia. El corte de aleaciones de aluminio no exige materiales de herramienta de alta gama; generalmente se usan fresas de metal duro, con recubrimiento sin recubrir o diamante. En desbaste, al no importar precisión y calidad, se puede cortar metal al máximo. Por tanto, se eligen herramientas de gran diámetro para reducir pasadas y acortar tiempo.

Además, en desbaste, conviene usar herramientas de dentado denso en lugar de disperso, aumentando el avance por vuelta y la velocidad de corte a igual velocidad. En acabado, además de la eliminación eficiente de material, hay que considerar el control de tensiones y deformación en componentes de pared delgada.

Para acabado de piezas de pared delgada de aleación de aluminio de alta resistencia, se deben seleccionar herramientas de metal duro. El ángulo de ataque no debe ser demasiado pequeño, sino aumentaría deformación y fricción, desgaste de la cara de ataque y reduciría vida de la herramienta. Además, el radio de arco de la punta debe elegirse adecuadamente y los dientes no demasiado densos, para facilitar evacuación de viruta, mejorar avance, prevenir capa de endurecimiento en frío y prolongar vida de la herramienta.

Selección de la trayectoria de la herramienta

Una forma efectiva de aumentar velocidad y eficiencia es optimizar la trayectoria. En corte de alta velocidad, hay que asegurar direccionalidad: simplificar al máximo, menos puntos de giro, trayectoria lo más suave posible para reducir cambios bruscos de dirección; reducir tiempo de corte al vacío y aumentar proporción de corte efectivo; usar corte en bucle (loop cutting) para no interrumpir el proceso y reducir entradas/salidas de herramienta, logrando proceso estable, eficiente y de alta precisión.

En mecanizado de alta velocidad de superficies complejas grandes de piezas integrales, cuando la curvatura cambia mucho, la dirección del radio de curvatura máximo es la dirección de corte óptima; cuando cambia poco, la influencia del radio se debilita y se elige la dirección con mayor longitud media de trayectoria única.

Al mecanizar planos inclinados, si se usa corte horizontal, la distancia de corte de cada sección es muy corta, requiriendo inversión frecuente del husillo, con mala estabilidad. Además, al ser planos inclinados, el corte horizontal requiere interpolación de eje X/Y y Z, no favorable para aumentar velocidad. Por tanto, para este tipo de superficies, la trayectoria debe organizarse paralela al borde inclinado más largo: trayectoria más larga, menos conmutaciones, corte solo en plano XY, movimiento en Z fuera del contorno, reduciendo daño a la herramienta incluso en alta velocidad.

Selección de parámetros de corte

En desbaste, suele elegirse alto avance y gran profundidad de corte, con velocidad media en «corte de alta potencia» de alta eficiencia, logrando alta tasa de remoción de material y gran mejora de productividad. En acabado, solo es factible aumentar velocidad y número de dientes; aumentar avance por diente puede reducir precisión superficial, generar tensiones residuales y causar deformación. Por ello, se suele usar corte ligero y rápido con alta velocidad y bajo avance por diente para garantizar eficiencia, precisión y calidad superficial.

Los parámetros de corte pueden determinarse mediante análisis de elementos finitos de corte y pruebas de corte. La prueba puede diseñarse dentro del rango opcional obtenido por análisis. Tomando como criterios eficiencia, rugosidad y morfología de la superficie mecanizada, se seleccionan finalmente los parámetros óptimos.