Mecanizado de alta velocidad para piezas de fresado de aluminio

El aluminio es una de las aleaciones más utilizadas en la producción moderna y parece ser el mejor material. Es ligero, fuerte, duradero y resistente a la corrosión. Esta es la razón por la cual la nueva estrategia de fresado de aluminio se ha desarrollado rápidamente.

Uno de los métodos de fresado de aluminio CNC modernos y exitosos es el mecanizado de alta velocidad. La principal diferencia en comparación con el fresado convencional es que la velocidad del fresado de alta velocidad es mucho mayor y el maquinista puede usarlas para aumentar el avance de corte. El fresado de alta velocidad es diferente del fresado convencional. Esta es una forma más productiva e innovadora de producir pequeños lotes de piezas y prototipos. La industria metalúrgica en evolución requiere una producción rápida de piezas. Cada mes, los requisitos para piezas personalizadas o prototipos rápidos son cada vez más altos. Cada vez más clientes quieren completar pedidos más rápido. También quieren que estos componentes tengan mayor precisión que antes.

Qué es la alta velocidad ¿Mecanizado?

Originalmente desarrollado por el inventor alemán Dr. Carl Salmon en la década de 1920, el mecanizado de alta velocidad nació cuando su creador se dio cuenta de que para una pieza de trabajo de metal específica, el calor generado en la interfaz entre la herramienta de corte y la pieza de trabajo alcanzaría su punto máximo en un cierto husillo crítico. velocidad.

El procesamiento de fresado ordinario usa una velocidad de avance baja y parámetros de corte grandes, mientras que el procesamiento de fresado de alta velocidad usa una velocidad de avance alta y parámetros de corte pequeños. En comparación con el procesamiento de fresado ordinario, el procesamiento de fresado de alta velocidad tiene las siguientes características:

(1) Alta eficiencia

La velocidad del husillo del fresado de alta velocidad es generalmente de 15000r/min～40,000r/min, hasta 100000r/min. Al cortar acero, su velocidad de corte es de aproximadamente 400 m/min, que es de 5 a 10 veces mayor que el procesamiento de fresado tradicional. Cuando se procesan las cavidades del molde, se compara con los métodos de procesamiento tradicionales (fresado tradicional, electroerosión, etc.) Su eficiencia aumenta de 4 a 5 veces.

(2) Alta precisión

La precisión del procesamiento de fresado de alta velocidad es generalmente de 10 μm, y cierta precisión es incluso mayor.

(3) Superficie de alta calidad

Dado que el aumento de temperatura de la pieza de trabajo durante el fresado a alta velocidad es pequeño (alrededor de 3 °C), no hay capa metamórfica ni microfisuras en la superficie, y la deformación térmica también es pequeña. La mejor rugosidad superficial Ra es inferior a 1 μm, lo que reduce la carga de trabajo del esmerilado y pulido posteriores.

(4) Puede procesar materiales de alta dureza.

Puede fresar acero 50-54HRC y la dureza de fresado más alta puede alcanzar los 60HRC.

Ventajas de la alta velocidad Mecanizado Para fresado de aluminio

Debido a las características de HSM, el fresado de aluminio con HSM es muy ventajoso en muchos aspectos inesperados. Al elegir una estrategia HSM para aluminio en lugar de utilizar el fresado convencional, obtendrá los siguientes beneficios.

Mejorar la eficiencia

La velocidad de corte del fresado de alta velocidad puede alcanzar tres veces la velocidad de fresado tradicional. Al mecanizar aleaciones de aluminio más blandas, incluso se puede duplicar.

Hasta donde sabemos, el avance de mecanizado es un parámetro que define la productividad de todo el proceso de fresado. Es decir, en comparación con el fresado convencional, la eficiencia del mecanizado a alta velocidad puede ser mucho mayor. La maquinabilidad del aluminio permite aumentar la velocidad del husillo a 18 000 rpm o más.

Una tasa de eliminación de material tan alta hace que los servicios de mecanizado de aluminio que utilizan la estrategia HSM de aluminio sean un producto muy favorable para las industrias automotriz y aeroespacial. En el primer caso, el prototipo de automóvil requiere una gran cantidad de eliminación de material, preferiblemente con la menor cantidad de ajustes de fresado posible. En el segundo caso, hay muchas partes largas y grandes con cavidades profundas (deben ser livianas, por lo que la mayoría de ellas se procesan en un conjunto de nervaduras que se cruzan) y paredes delgadas. Además, las aleaciones de aluminio representan aviones y cohetes. 80%. .

Temperatura de muesca

Los estudios han demostrado que la temperatura de corte cambia al aumentar la velocidad. Al principio, a medida que aumenta la velocidad, también aumenta la temperatura. Sin embargo, además, la temperatura bajó bruscamente. Esto llega a un punto en el que no importa. Aumentar la velocidad de corte eventualmente solo bajará un poco la temperatura. Este cambio es ideal para fresado de alta velocidad.

Por ejemplo, al fresar aluminio a una velocidad de 300 a 500 m/min, la temperatura puede alcanzar los 600 a 800 grados. Sin embargo, cuando aumentamos la velocidad a 1200, la temperatura bajará a menos de 200 grados y la temperatura será de solo 150 grados a 1800 m/min. De ahora en adelante, no tiene sentido cortar más rápido.

Desde la perspectiva correcta, son solo 150-200 grados. El tratamiento térmico local no provocará cambios en las propiedades del material en esta área. Las partículas de metal no aumentarán y los requisitos de enfriamiento son mucho menores. Esta es una ventaja obvia.

Prolongue la vida útil de la herramienta

Esto parece extraño debido a la alta velocidad involucrada. Por lo tanto, generalmente se asume que el desgaste de la herramienta debe ser mayor. Sin embargo, cuando lo comparamos con la cantidad de material cortado por el fresado tradicional, la diferencia es obvia. En términos de vida útil de la herramienta para el fresado de aluminio a alta velocidad, el claro ganador.

Quizás se pregunte qué contribuye a prolongar la vida útil de la herramienta. Primero, la temperatura de corte se reduce significativamente. Esto significa una mayor resistencia del material de la herramienta. Además, el ancho de la viruta es pequeño durante el fresado a alta velocidad. Esto se debe a que, a pesar del aumento del avance, la herramienta gira más rápido y puede cortar virutas más delgadas.

Además, al mecanizar aluminio, uno de los principales problemas es que el aluminio es demasiado blando y se pega al filo de la herramienta durante el mecanizado. Esto reduce el afilado de la herramienta y aumenta la fuerza de corte, lo que acorta la vida útil de la herramienta.

Precisión del fresado de aluminio a alta velocidad

Todos creemos que una velocidad de avance más alta reducirá el acabado de la superficie de aluminio, porque el filo de la herramienta puede llegar más lejos y la herramienta puede girar y cortar. En general, esto conduce a un astillado más ancho, mayores fuerzas de corte y un peor acabado superficial. Sin embargo, en HSM, a pesar de la gran velocidad de avance, la velocidad de la herramienta es mayor, por lo que las virutas son más finas que en el fresado convencional. Además, debido a la pequeña fuerza de corte, la vibración es pequeña. Todas estas características ayudan a mejorar la precisión.

Uso bajo de refrigerante

Algunas estrategias de HSM para el procesamiento de aluminio no utilizan refrigerante en absoluto. El procesamiento a 200 grados casi no requiere materiales y herramientas de enfriamiento. Sin embargo, algunas operaciones extremadamente precisas todavía usan refrigerante para mejorar la calidad de las piezas, pero la cantidad de refrigerante es mucho menor que la del mecanizado convencional. Algunos procesos de fresado de aluminio de alta velocidad utilizan la denominada lubricación mínima. La cantidad de líquido refrigerante que se aplica solo es suficiente para formar una película, lo que reduce la fricción y proporciona cierto enfriamiento, por lo que la cantidad de líquido refrigerante que se requiere suele ser pequeña.

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Uno de los principales problemas al fresar una cavidad con una fresa de extremo es hacer que la cavidad esté en ángulo. La fresa de extremo debe girarse 90 grados para crear una cavidad y, en este momento, el material que corta debe duplicarse (desde ambos lados de la cavidad). Esto conduce a un aumento local de la fuerza de corte y es muy perjudicial para la vida útil de la herramienta y la precisión de la pieza. Sin embargo, el fresado de aluminio HSM tiene muchas estrategias de generación de trayectorias de herramientas predeterminadas, incluido un ángulo de acoplamiento constante de la herramienta. Esto significa que al mecanizar todo el material que lo rodea en una trayectoria circular, la herramienta se acerca gradualmente a este ángulo. De esta forma, la fuerza de corte permanece constante y la precisión sigue siendo la misma. Además, la vida útil de la herramienta se puede extender.

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