¿Qué es el mecanizado de aluminio? - Herramientas y operaciones

¿Qué es el mecanizado de aluminio?

El mecanizado es un proceso de fabricación sustractivo, lo que significa que elimina material de una pieza de trabajo para crear la pieza o el producto deseado. Es muy versátil y se adapta a una amplia gama de sustratos metálicos y no metálicos. Uno de los materiales más comunes utilizados en las operaciones de mecanizado es el aluminio.

Debido a su peso de material más liviano, menor dureza de material y mayor formabilidad, el aluminio es ideal para su uso en el mecanizado y otras operaciones de fabricación. A continuación, destacamos algunas de las otras ventajas de usar aluminio para aplicaciones de mecanizado, discutimos cómo se usa el aluminio en varios procesos de mecanizado y describimos algunas de las piezas mecanizadas típicas hechas de aluminio.

Una descripción general de los procesos de mecanizado de aluminio

"Mecanizado" es un término general que abarca una gama de procesos de fabricación sustractivos, por ejemplo, fresado, torneado, taladrado. También hay varios tipos de tecnologías y técnicas de mecanizado, por ejemplo, mecanizado CNC, mecanizado de tornillo suizo, fresado vertical y horizontal y mecanizado por descarga eléctrica (EDM). A continuación, describimos cómo se maneja el aluminio en cada uno de estos métodos de mecanizado.

• Mecanizado por control numérico (CNC): El proceso de mecanizado CNC emplea el uso de software de computadora y equipo compatible con CNC para guiar el movimiento y el movimiento de las máquinas herramienta a través de la superficie de la pieza de trabajo. Permite la producción de piezas y productos CNC de aluminio de alta precisión y exactitud.
• Mecanizado de tornillos suizos :El mecanizado de tornillos suizos es ideal para la producción de componentes cilíndricos pequeños pero de alta precisión hechos de aluminio, como piezas electrónicas o médicas.
• Fresado vertical/horizontal: El fresado es un proceso de mecanizado que utiliza herramientas de corte giratorias para eliminar el exceso de material de la pieza de trabajo. Los equipos de molienda pueden presentar una configuración vertical u horizontal; las unidades verticales son ideales para pequeñas cantidades de piezas de aluminio simples, mientras que las unidades horizontales son más apropiadas para grandes cantidades de piezas de aluminio complejas.
• Mecanizado por descarga electrónica (EDM): EDM utiliza la descarga eléctrica generada entre dos electrodos para eliminar material de la pieza de trabajo. Si bien generalmente se usa para procesar materiales más duros y difíciles de mecanizar, se puede usar en cualquier material conductor de electricidad, incluido el aluminio.

¿Por qué el aluminio puede ser un desafío?

Si está haciendo un soporte para Farmer Joe, realmente no importará la eficiencia con la que elimine el material. Pero si estás haciendo 10 000 soportes a la semana para Hustler Joe, debes hacer un buen trabajo.

El principal desafío para mecanizar aluminio de manera efectiva es simplemente obtener las máximas tasas de eliminación de material sin hacer explotar nada.

El aluminio puede derretirse y fusionarse con la herramienta si hay demasiado calor. Por lo tanto, aunque corta como la mantequilla, no durará mucho si el aluminio se pega a la herramienta y termina haciendo soldadura por fricción en lugar de mecanizar.

Más allá de mantener la fricción al mínimo, el parloteo puede ser una bestia cuando empuja la máquina. Esto es especialmente problemático cuando se trata de mecanizar bolsillos de aspecto limpio. Ok, basta de lloriqueos. Veamos cómo puedes matarlo en el suelo.

Herramientas de corte para aluminio

Bajo ninguna circunstancia debe usar un cortador de uso general para aluminio. Técnicamente funcionará, pero el aluminio es totalmente diferente al acero.

Estos son algunos aspectos de la selección de herramientas que lo ayudarán a aprovechar al máximo su máquina.

Material para herramientas de corte

Carburo: Esperemos que sea una obviedad para ti. Incluso en aplicaciones de bajo rendimiento, el carburo superará al acero de alta velocidad en valor tanto por los costos de la herramienta durante la vida útil como por el acabado de la superficie.

Aún así, hay algunas cosas buenas que debe saber sobre el carburo que lo ayudarán a encontrar la herramienta perfecta para el trabajo. Esencialmente, solo necesitamos entender lo que queremos de una herramienta. El aluminio es de corte suave, lo que significa que la herramienta no sufre fuertes impactos mientras corta.

Lo que es crítico es mantener un borde afilado como una navaja. Por esta razón, elegiríamos la dureza sobre la tenacidad para las características del material. Hay dos factores principales que afectan esta propiedad:el tamaño del grano de carburo y la proporción de aglomerante.

Para el tamaño de grano, el grano más grande produce un material más duro, mientras que el grano más pequeño produce un material más duro y resistente a los impactos. Para el aluminio, queremos mantener la nitidez de los bordes, por lo que queremos un tamaño de grano pequeño para una máxima retención de los bordes.

El otro factor es la proporción de aglomerante. Para las herramientas de corte de carburo, el aglutinante es el cobalto. Esto podría tener entre un 2% y un 20% de contenido de cobalto. Dado que el cobalto es más blando que los granos de carburo, más cobalto significa una herramienta resistente, menos cobalto significa una herramienta más dura. Por lo tanto, básicamente solo estamos buscando un cortador de carburo que tenga un tamaño de grano grande y un bajo contenido de cobalto.

Avance y Velocidades

Muchos chicos simplemente van con 1000 SFM para calcular sus RPM. Si haces esto, realmente no irás más rápido que los demás.

Para ser honesto, esto suele ser lo que se recomienda para la mayoría de los cortadores. 1000-1500 SFM es una velocidad totalmente normal para hacer funcionar su husillo. Sin embargo, con la prueba de armónicos, puede alcanzar el triple de esta velocidad. Más sobre eso más adelante.

La tasa de alimentación es donde muchos chicos se acobardan. Si está alimentando una fresa de 1/2″ a solo 0,003″ por diente, solo está perdiendo el tiempo. Para la producción, desea empujarlo al menos al 1% del diámetro del cortador por diente. Esto significa que la fresa de 1/2″ debe alimentarse al menos 0,005″ por diente. Con una configuración estable y una herramienta corta, es posible que incluso pueda duplicar eso.

La única excepción a esto es cuando trabaja con herramientas pequeñas, como 1/8″ o menos. La limpieza de las virutas puede convertirse en un problema, lo que significa que deberá reducir la velocidad para las virutas más delgadas.

Operaciones comunes para el mecanizado de aluminio

Aquí hay una lista de las cosas comunes que vas a hacer con el aluminio, junto con algunos consejos para ayudarte.

1. Enfrentando

Si va a utilizar una fresadora de cáscara, opte definitivamente por un ángulo de ataque súper agresivo y plaquitas pulidas. Tu acabado será asombroso y podrás realmente impulsar las RPM.

2. Embolsar

Esto es algo que muchos chicos no hacen bien. Si pasa por encima de la mitad del diámetro del cortador y la mitad hacia abajo, estará cometiendo un error por dos razones:

El cortador puede manejar más. Ir casi todo el ancho. Mi opción es el 95% del corte plano. La razón de esto es que el cortador quedará enterrado en las esquinas de todos modos. Esto significa que tendrá que reducir la velocidad de avance para que la herramienta no explote en las esquinas. Si alcanza el 100 %, es posible que obtenga obleas de papel entre las trayectorias de la herramienta debido a la desviación del cortador y del material.

Los pasos intermedios del 50% son horribles para los armónicos cuando se trabaja a un ritmo respetable. El impacto de la herramienta que ingresa a la pieza de trabajo es en el peor lugar posible, golpeando con cada diente. Incluso pasar a la herramienta hasta un 65 % de paso a paso dará como resultado una reducción notable de la vibración.

Otro consejo es usar un diámetro de cortador que sea ligeramente más pequeño que el radio interior del bolsillo. Si está utilizando una fresa de 1/2″ para cortar cavidades radiales de 1/4″, tendrá la tendencia de ranurar las esquinas con vibraciones a medida que la herramienta cambia de dirección. A altas velocidades, las herramientas no cambian de dirección instantáneamente, lo que significa que la herramienta descarga la presión de corte. Esto es lo que hace esos chirridos.

Por lo general, pregunto si puedo cambiar el tamaño de esos rads a 0.265 ″ para esquinas limpias. Esto reduce el contacto que la herramienta tiene con la geometría de la pieza. La máquina también puede manejar ese giro redondeado a velocidades más altas. Solo piensa en un auto en una pista de carreras. Si es una esquina cerrada, el automóvil reduce la velocidad. Si hay un radio más grande, la máquina no necesita reducir la velocidad.

Esto eliminará bastante bien ese chirrido en las esquinas que hace que tus partes se vean feas.

3. Ubicación

Para ranuras extremadamente profundas, hay dos opciones que funcionan bien para mí:usar fresado trocoidal para reducir la deflexión y la vibración del cortador, o usar una fresa de extremo de flauta corta.

Personalmente, prefiero las flautas cortas, ya que la herramienta es significativamente más fuerte y no se desperdicia ningún movimiento cuando la herramienta se desplaza hacia adelante y hacia atrás. El ranurado profundo es una de esas aplicaciones en las que suele valer la pena utilizar una herramienta especializada.

Para ranurado poco profundo (4xD y menos), no es necesario realizar consideraciones especiales. Solo dador.

4. Perforación

Usar. Agudo. Taladros. Los taladros de carburo no siempre son la respuesta; realmente no tiene ningún sentido usar un costoso taladro de carburo si no tiene las RPM del husillo o el volumen de producción para justificarlo.

En términos generales, solo use un taladro de punto dividido de 135 grados y estará bien. Si hay una red en la punta del taladro, está poniendo mucho calor innecesario en el corte.

5. Tocando

Los grifos de uso general técnicamente funcionan, pero los grifos específicos para aluminio son significativamente más confiables. Tienen un ángulo de inclinación mucho más agresivo, lo que significa cortes más limpios y menos calor.

Además, no seas un cobarde con RPM. Si nunca supera las 200 RPM en sus máquinas, simplemente está perdiendo el tiempo. Por supuesto, algunas máquinas son simplemente viejas y desgastadas, y hay demasiado contragolpe para cortar más rápido. Realmente, sin embargo, no vas a ser competitivo en estas máquinas de todos modos. El punto es que perforar aluminio es fácil, no pierdas tiempo en eso.

Cómo obtener acabados de superficie increíbles en aluminio

RPM altas. No es un gran secreto. Ponlo en marcha.

El uso de una herramienta de acabado que sea muy afilada, de gran hélice y con ángulos de inclinación muy agresivos también lo ayudará a obtener un acabado de superficie súper brillante.

Sin embargo, una cosa que vale la pena mencionar es que no quiere perder el tiempo haciendo que la parte sea más bonita de lo que debe ser. A veces, solo querrá hacer feliz al cliente e impresionarlo, pero recuerde que hay una diferencia entre Ra brillante y alto.

Realmente vale la pena hacer los cálculos de acabado de la superficie para que pueda determinar la velocidad de avance máxima para sus cortes de acabado. Por lo general, hago los cálculos y luego retrocedo alrededor del 10% de eso para estar seguro. Si cruza ese límite, se equivocará la mitad de las veces.

Ventajas del uso de aluminio en operaciones de mecanizado

Además de su excelente maquinabilidad, el aluminio demuestra muchas características que lo hacen adecuado para su uso en operaciones de maquinado, tales como:

• Alta relación resistencia-peso: El aluminio es fuerte y liviano, cualidades que son fundamentales para las piezas mecanizadas que se utilizan en aplicaciones de alto rendimiento, como las que se encuentran en la industria aeroespacial y automotriz.
• Resistencia a la corrosión: El aluminio está disponible en varios grados, que varían en el grado de resistencia a la corrosión demostrado. En las operaciones de mecanizado, uno de los grados más empleados, el 6061, ofrece una excelente resistencia a la corrosión.
• Conductividad eléctrica: El aluminio muestra una mayor conductividad eléctrica (alrededor de 37,7 millones de siemens/metro a temperatura ambiente) que otros metales comúnmente mecanizados, como el acero al carbono (7 millones de siemens/metro) y el acero inoxidable (1,5 millones de siemens/metro). Esta cualidad hace que las piezas de aluminio mecanizadas sean adecuadas para su uso como componentes eléctricos y electrónicos.
• Potencial de anodización y acabado de superficies: El aluminio se adapta fácilmente a varios tratamientos de superficie y procesos de acabado, como pintura, teñido y anodizado. Esta cualidad permite a los fabricantes mejorar las propiedades funcionales y estéticas de la pieza o producto de aluminio mecanizado.
• Reciclabilidad: El aluminio es altamente reciclable, lo que permite a los fabricantes reutilizar material de desecho producido durante las operaciones de mecanizado y materiales de construcción de productos terminados desechados al final de su vida útil.
• Asequibilidad: En comparación con otros materiales de mecanizado (p. ej., latón, titanio y PEEK), el aluminio es más económico sin sacrificar significativamente el rendimiento. Además, su maquinabilidad da como resultado costos de producción más bajos, mientras que su peso más ligero da como resultado costos de transporte más bajos.

Como se indicó anteriormente, el proceso de mecanizado se adapta a una variedad de materiales, desde metal y plástico hasta papel y madera. Además del aluminio, algunos de los materiales empleados habitualmente en las operaciones de mecanizado incluyen otros metales (por ejemplo, acero y acero inoxidable) y termoplásticos. En comparación con estos materiales, el aluminio ofrece una serie de ventajas:

En comparación con el acero y el acero inoxidable, el aluminio demuestra un peso de material mucho más ligero y una mejor maquinabilidad.

Piezas típicas de aluminio mecanizado

Los profesionales de la industria emplean aluminio en operaciones de mecanizado para producir una variedad de piezas y productos. Estos componentes encuentran aplicación en una amplia gama de industrias, que incluyen:

• Automoción
• Aeroespacial
• Comunicaciones
• Productos eléctricos y electrónicos
• Iluminación
• Médico

Los ejemplos típicos de productos incluyen pasadores, carcasas EMI, paneles frontales, accesorios de iluminación, dispositivos médicos y ejes estriados.