De grande a micro: dominando piezas pequeñas en corte CNC de metales

Cómo un mecanizador empezó en grande y fue a micro

Cuando empecé como mecanizador hace 25 años, era un mundo muy diferente al que vemos hoy en servicios de corte CNC de metales, donde las piezas (y las herramientas) son cada vez más pequeñas y los requisitos, cada vez más exigentes. Incluso hace 10 años, si alguien me hubiera preguntado si haría micro-mecanizado, habría dicho "¡Absolutamente no! Es DEMASIADO pequeño, demasiado delicado, demasiado dolor de cabeza". Pero entonces vine a trabajar en Metal Cutting Corporation, y mi vida —y mi perspectiva sobre los servicios de mecanizado de precisión— cambió sustancialmente.

Aquí estoy, pasándomelo genial y amando los desafíos que vienen con el micro-mecanizado en una empresa líder de corte CNC de metales. Entonces, ¿qué fue tan diferente cuando pasé de mecanizar piezas de 6' (182,88 cm) de largo a trabajar en un taller que rutinariamente hace piezas de 6 mm (0,236") o incluso más cortas?

Tolerancias más ajustadas y desbarbado más desafiante

En Metal Cutting, el 99 % de las piezas que hacemos son tan pequeñas que tenemos que inspeccionarlas bajo un microscopio o una lupa para asegurar que ciertas características están dentro de la tolerancia que el cliente pidió, se ven bien y no tienen rebabas. Como regla, las tolerancias son mucho más ajustadas al hacer piezas pequeñas, y el desbarbado es más desafiante debido a la dificultad de acceder a las características tan diminutas de las piezas. ¿Cómo desbarba una pieza con un diámetro casi tan pequeño como un cabello humano?

En este micro-mundo, lograr tolerancias ajustadas y desbarbar puede parecer los mayores desafíos al pasar de cortar piezas grandes a cortar piezas muy pequeñas. Sin embargo, aquí en el taller de Metal Cutting, rápidamente aprendí que teníamos nuestros propios "secretos" que nos permiten mantener tolerancias muy ajustadas y hacer el desbarbado más fácil de lo que podría haber imaginado, viniendo de un mundo de piezas grandes.

Además, vi de primera mano que al hacer corte CNC de metales de piezas pequeñas versus grandes, hay diferencias fundamentales en los materiales usados; una elección mareante de herramientas para completar tareas muy precisas; diferencias dramáticas en las velocidades y avances usados al producir piezas muy pequeñas; e incluso diferencias en cómo se aplica el refrigerante.

Materiales más desafiantes

Cuando empecé a mecanizar hace 25 años, típicamente trabajaba con materiales básicos como aceros inoxidables 303 y 304, latón y aluminio. Con el tiempo, los talleres de corte CNC de metales desarrollaron especialidades y nichos de mercado, y esto me permitió aprender sobre materiales adicionales y trabajar con metales más "exóticos".

Adicionalmente, el proceso de corte CNC de metales a menudo usa materiales muy diferentes para micro-mecanizado. Por ejemplo, mientras que el níquel-titanio puede usarse para hacer una pieza pequeña como un clip médico, este material no se fabrica en tamaños mayores para hacer una pieza grande como un husillo de máquina. Así que cuando vine a Metal Cutting en 2009, tuve que aprender sobre una selección totalmente nueva de metales, incluyendo superaleaciones y otros materiales que son extremadamente duros de mecanizar. Al empezar a trabajar con tungsteno y molibdeno, pensé que nunca podría mecanizarlos a mi satisfacción.

Afortunadamente, Internet era —y sigue siendo hoy— un recurso útil que proporcionó orientación mientras exploraba nuevos materiales y diferentes formas de hacer cosas en el mundo del micro-mecanizado. Por ejemplo, el sitio de Practical Machinist ofrece una selección completa de foros e hilos de discusión donde puede comparar notas y aprender de otros mecanizadores experimentados. Otra buena fuente son los foros de CNCzone.com, de un sitio para profesionales y aficionados. El sistema de tablón de anuncios de las revistas Home Shop Machinist y Machinist's Workshop es un recurso DIY inteligente para proyectos simples; incluso lo usamos para complementar la formación de nuestros aprendices de taller.

Selección deslumbrante de herramientas en corte CNC de metales

A medida que aprendí más sobre los materiales más exigentes usados en servicios de corte CNC de metales para piezas muy pequeñas, llegué a apreciar también la selección de herramientas que pueden trabajar con estos materiales y lograr los resultados deseados sin romperse. Del mismo modo, cuando vine a Metal Cutting y empecé a mecanizar piezas con diámetros tan pequeños como un cabello humano, me quedé asombrado por las herramientas capaces de tal trabajo preciso, así como por los ingenieros que las diseñaron. Pensaría que algo tan pequeño se rompería a las velocidades y avances a los que necesitamos operar para manejar la carga de viruta de producir miles de piezas pequeñas.

Hoy, las empresas de corte CNC de metales tienen la ventaja añadida de herramientas que, si se usan correctamente, son más fuertes, duraderas y precisas; algunas ni siquiera requieren refrigerante, y muchas están disponibles con diferentes recubrimientos. De hecho, ahora hay casi infinitas posibilidades en la disponibilidad de herramientas; si puede imaginar una tarea particular, alguien probablemente ha hecho una herramienta que puede hacerlo.

Velocidades y avances más rápidos

Generalmente hay una gran diferencia en las velocidades y avances al usar corte CNC de metales para producir piezas muy pequeñas. Cuando empecé a mecanizar, la velocidad más alta que típicamente usaba era 2.000 RPM; 10.000 RPM estaba más allá de mis sueños más salvajes. Cuando vine a Metal Cutting, el primer trabajo que hice requirió 15.000 RPM para hacer un pequeño agujero en una pieza y, para mi asombro, lo logró perfectamente. Hoy, al realizar una tarea como cortar un agujero de 0,013" (0,3302 mm) de diámetro, podría operar rutinariamente una máquina a una velocidad de 24.000 RPM.

En general, las velocidades se basan en la herramienta usada y las directrices del fabricante de la herramienta; cuanto más pequeñas son las herramientas, más rápidos son generalmente los RPM. Cada fabricante proporciona una fórmula para calcular la velocidad recomendada y el acabado superficial por minuto (SFM). Los avances variarán dependiendo de la herramienta y el fabricante, así como del material que se corte y cualquier tipo de recubrimiento presente.

Seguir las directrices del fabricante para velocidades y avances mínimos y máximos ayuda a extender la vida de la herramienta y asegurar buenos resultados. Estoy seguro de que, como yo, el 99 % de los mecanizadores dirían que empiezan despacio y ajustan según sea necesario para lograr los resultados deseados mientras se esfuerzan por mantenerse dentro de los parámetros del fabricante.

Entrega de refrigerante en el filo de corte

Cuando empecé en mecanizado, el proceso de corte CNC de metales casi uniformemente usaba refrigeración por inundación, donde tanto la herramienta como la pieza son inundadas con refrigerante. Hoy, el 99 % de los talleres usan refrigeración a través del husillo, que permite entregar refrigerante directamente al filo de corte y expulsa las virutas del área, para ayudar a prevenir que la herramienta se caliente y que se acumule material que puede desafilar el filo o incluso causar que la herramienta se rompa.

Ya sea que use una herramienta de torneado, un taladro, una fresa de extremo o una barra de mandrinar, es crítico asegurar que las virutas se evacuen correctamente; esto es especialmente cierto cuando está haciendo miles y miles de piezas, como hacemos aquí en Metal Cutting. Además, a diferencia de con piezas grandes, puede ser más difícil llegar detrás del corte en una pieza pequeña. Sin embargo, nuestra entrega de refrigerante a alta presión ayuda a asegurar que no tengamos problemas con acumulación de virutas o rotura de herramienta; además, nos ayuda a lograr un hermoso acabado superficial en las piezas que producimos.

Al igual que con velocidades y avances, es importante seguir las recomendaciones del fabricante de la herramienta sobre qué tipo de refrigerante usar en el proceso de corte CNC de metales; hacerlo puede ayudar a evitar roturas, optimizar la vida de la herramienta y ahorrar en costes. Aquí en Metal Cutting, típicamente usamos un refrigerante soluble en agua o un aceite, dependiendo de las directrices de la herramienta así como del material que se está cortando y la preferencia del mecanizador.

El aprendizaje nunca termina

Donde una vez hacía corte CNC de metales con piezas con tolerancias de 0,020" (0,508 mm) hasta 0,001" (0,0254 mm), hoy en Metal Cutting rutinariamente mecanizo piezas con tolerancias de 0,00020" (0,00508 mm) o 0,00010" (0,00254 mm), con 0,00050" (0,0127 mm) TIR. Hacer esa transición requirió desarrollar nuevas habilidades y explorar diferentes formas de hacer las cosas.

Encuentro que esto sigue siendo cierto hoy, cuando continúo mejorando mis habilidades y trabajo para perfeccionar aún más el proceso de corte CNC de metales con cada proyecto. Incluso con trabajos repetidos, encuentro que siempre puedo hacer mejoras —por ejemplo, acelerar el avance o el husillo, usar un refrigerante diferente, o ajustar otras variables para aumentar la productividad, acelerar el tiempo de entrega y mejorar la rentabilidad.

Para consejos sobre cómo crear las mejores especificaciones para su pieza metálica de precisión, descargue nuestra guía gratuita, Cómo ajustar su solicitud de cotización a su máxima ventaja: Preguntas frecuentes en el suministro de piezas pequeñas.