En el mecanizado CNC , conocer la velocidad de avance y la velocidad de corte es fundamental para lograr la máxima eficiencia . Estos dos parámetros clave son la base para fabricar piezas precisas y aumentar la productividad. En esta guía, exploraré qué son, por qué son importantes y cómo interactúan. Al dominar estos parámetros, espero mejorar mis habilidades en CNC y obtener resultados consistentes y de alta calidad.
¿Qué es la tasa de alimentación?
La velocidad de avance muestra la rapidez con la que una herramienta de corte se desplaza a través del material durante el mecanizado. Los maquinistas la miden en milímetros por minuto (mm/min) o pulgadas por minuto (IPM). Esta velocidad afecta también a la calidad de la superficie terminada y a la velocidad de eliminación de material.
¿Qué es la velocidad de corte?
La velocidad de corte nos indica la rapidez con la que se mueven la pieza de trabajo y la herramienta entre sí durante el mecanizado. Se mide en pies por minuto (ft/min) o metros por minuto (m/min). Afecta a la temperatura del proceso, la duración de las herramientas y la suavidad de la superficie final.
Factores principales que deben tener en cuenta los maquinistas a la hora de determinar la mejor velocidad de avance:
A la hora de seleccionar la velocidad de alimentación adecuada hay que tener en cuenta una serie de factores importantes.
1. Acabado superficial
La velocidad de avance que elija afectará directamente la suavidad de la superficie final. Las velocidades de avance más lentas, entre 0.01 y 0.05 mm/rev, crean superficies más suaves, perfectas para trabajos de acabado. Las velocidades más rápidas dejan marcas más visibles en la superficie.
2. Productividad
Las velocidades de avance más altas aumentan la producción y eliminan material más rápido. Para un corte de desbaste normal, las velocidades de avance de 0.05 a 0.5 mm/rev funcionarán mejor para aumentar la producción y las herramientas también se mantendrán en buenas condiciones. Pero recuerde que las velocidades más rápidas no siempre son mejores, ya que debe equilibrar la velocidad con el desgaste de la herramienta y la calidad de la superficie.
3. Límite de velocidad de alimentación
Cada máquina tiene un límite en cuanto a la velocidad a la que puede operar. Por este motivo, los tornos básicos ofrecen menos opciones de velocidad. Por otro lado, las máquinas CNC tienen velocidades ajustables entre 20 y 200 m/min, lo que depende de lo que estés fabricando.
4. Ancho de corte
Si cambia la velocidad de avance, también cambia el ancho del corte. Puede aumentar la velocidad de avance cuando tenga que cortar la pieza de trabajo a menos de la mitad del diámetro de la herramienta. Los cortes con mayor ancho necesitan velocidades de avance más bajas para ahorrar herramientas y eliminar material por completo.
5. Capacidad de la máquina herramienta
Una mayor velocidad de avance provocará más vibración durante el corte. Cada máquina tiene ciertos límites en cuanto a la cantidad de vibración que puede soportar. Debe adaptar la velocidad de avance a lo que su máquina puede soportar de manera segura para evitar problemas.
6. Geometría de la herramienta de corte
El diseño y la forma de la herramienta de corte afectan la velocidad de avance. Las herramientas fabricadas con materiales más duros, como el carburo, pueden soportar velocidades de avance más altas. La cantidad de filos de corte también es importante, ya que determina la cantidad de material que se puede eliminar fácilmente.
¿Cómo decidir la velocidad de corte óptima?
Elegir la velocidad de corte adecuada es importante en las operaciones de mecanizado. Muchos aspectos trabajan en conjunto para encontrar la mejor velocidad de corte para su pieza de trabajo en particular.
Fuerza de la herramienta de corte
La resistencia del material de su herramienta de corte determina el límite máximo de velocidad para un funcionamiento seguro. Las herramientas modernas, como las de nitruro de boro cúbico (CBN) y diamante policristalino (PCD), pueden trabajar hasta 5 veces más rápido que las de acero de alta velocidad (HSS). Las herramientas de carburo también trabajan 3 veces más rápido que las de HSS. Sus herramientas necesitan una extraordinaria resistencia al calor y dureza para una mayor durabilidad, ya que las altas velocidades generan más calor y vibraciones.
Dureza de la pieza de trabajo
La dureza del material de la pieza de trabajo también afecta la selección de la velocidad. Deberá cortar materiales duros, como el titanio, a velocidades más lentas, generalmente inferiores a 60 m/min. Los materiales blandos, como el aluminio, pueden soportar velocidades de hasta 500 m/min. Esto indica que los materiales duros necesitan velocidades de corte lentas para evitar que las herramientas se desgasten demasiado rápido.
Herramienta de vida
La elección de la velocidad de corte afecta directamente la longevidad de la herramienta. El calor se acumula más rápido a alta velocidad, lo que provoca un desgaste más rápido de la herramienta. Un corte demasiado lento también puede dañar las herramientas o hacer que el proceso de corte sea menos productivo. El mejor enfoque es encontrar una velocidad que le proporcione una buena productividad y haga que sus herramientas duren más.
Material de la herramienta de corte
Los distintos materiales de las herramientas pueden soportar distintas velocidades máximas. Las herramientas HSS funcionan mejor entre 20 y 40 m/min, mientras que las herramientas de carburo pueden trabajar mucho más rápido, es decir, hasta 200 m/min. Para la producción a gran escala, los materiales modernos como las herramientas de diamante y el boro cúbico son útiles, ya que pueden soportar velocidades de aproximadamente 500 m/min.
Diferencias entre velocidad de avance y velocidad de corte
La velocidad de avance y la velocidad de corte se utilizan para diferentes propósitos y afectan las operaciones de mecanizado de distintas maneras.
- Unidades de medida: Las unidades para las velocidades de avance son milímetros por minuto (mm/min) o pulgadas por minuto (IPM) y, mientras que para la velocidad de corte, son metros por minuto (m/min) o pies de superficie por minuto (SFM).
- tipo de movimiento: El movimiento giratorio de la herramienta define la velocidad de corte. Por otro lado, la velocidad de avance es el movimiento de la pieza de trabajo en línea recta.
- Impacto en el material: La velocidad de alimentación afecta la calidad de la superficie terminada y cómo se forman las virutas. La velocidad de corte desgasta las herramientas debido a la generación de calor.
- Tipo de operación: En el torneado, la velocidad de avance cambia según la etapa del mecanizado en la que se encuentre, pero la velocidad de corte permanece igual.
- Calidad de la superficie: La velocidad de avance crea patrones particulares en la superficie terminada. Por el contrario, el calor de la velocidad de corte afecta la suavidad de la superficie.
- Control de procesos: velocidad de alimentación Establece la cantidad de material que quita la herramienta en cada pasada. Y la velocidad a la que se quita el material depende de velocidad de corte.
- Ajuste de parámetros: La velocidad de avance se controla modificando el movimiento del eje, mientras que en el caso de la velocidad de corte, la velocidad del husillo la ajusta.
- Herramienta de vida: Las altas velocidades de avance pueden romper las herramientas debido al estrés mecánico. Las velocidades de corte rápidas provocan daños térmicos en las herramientas.
- Balance de productividad: La velocidad de alimentación controla la cantidad de material eliminado y la velocidad de corte decide qué tan rápido trabaja la máquina.
- Limitaciones de la máquina: La capacidad de la máquina para moverse a lo largo de su eje restringe la velocidad de avance y la potencia del husillo limita la velocidad de corte.
| Parámetro | Tasa de alimentación | Velocidad cortante |
|---|---|---|
| Unidades de medida | IPM o mm/min | SFM o m/min |
| Tipo de movimiento | Movimiento lineal de piezas de trabajo | Movimiento giratorio de la herramienta |
| Tipo de operación | Varía según la etapa | Permanece constante |
| Impacto del material | Afecta el acabado de la superficie. | Genera desgaste de la herramienta |
| Calidad de la superficie | Crea patrones de superficie | Afecta la suavidad de la superficie. |
| Control del Proceso | Material por pasada | Tasa de eliminación de material |
| Ajuste de parámetros | Control de movimiento de ejes | Ajuste de la velocidad del husillo |
| Herramienta de vida | Daños por estrés mecánico | Desgaste relacionado con el calor |
| Balance de productividad | Control del volumen del material | Productividad del mecanizado |
| Limitaciones de la máquina | Capacidad de movimiento del eje | Límite de potencia del husillo |
¿Cómo se calcula la velocidad de avance en las operaciones de mecanizado?
El cálculo de la velocidad de avance utiliza una fórmula sencilla: Velocidad de avance = (velocidad del husillo × número de ranuras) / 1000. Para las operaciones de torneado, medimos la velocidad de avance en milímetros por revolución o pulgadas por revolución. El cálculo final debe tener en cuenta tres aspectos principales, es decir, el tipo de herramienta, el material de la pieza de trabajo y el acabado superficial requerido.
¿Cuál es la fórmula para calcular la velocidad de corte?
Los cálculos de velocidad de corte varían según el sistema de medición. Para unidades métricas, utilice:
Vc = (π × D × N) / 1000
Donde: Vc = Velocidad de corte (m/min),
π = Pi (aproximadamente 3.14159),
D = Diámetro de la pieza de trabajo (mm),
N = Velocidad del husillo (rpm)
Para medidas imperiales, esta fórmula cambia a:
Vc = (π × D × N) / 12
Donde: Vc = Velocidad de corte (SFM),
D = Diámetro de la pieza de trabajo (pulgadas)
Nota: Utilice el diámetro de la herramienta en lugar del diámetro de la pieza de trabajo en estos cálculos durante el fresado.
Determinación de la velocidad de corte frente a la velocidad de avance
El equilibrio adecuado entre la velocidad de corte y la determinación de la velocidad de avance comienza con la selección de la profundidad de corte adecuada. Esta elección depende de las cualidades de la herramienta y del material. Establezca la velocidad de avance en función de la estabilidad de la máquina y del acabado superficial deseado. La velocidad de corte debe modificarse después para que el material pueda eliminarse de la mejor manera y se pueda maximizar la vida útil de la herramienta. Recuerde que los materiales duros necesitan ajustes bajos para estos parámetros y los materiales blandos pueden soportar valores más altos. Estos cambios ayudan a controlar el calor y la formación adecuada de viruta.
Interacción entre la velocidad de avance y la velocidad de corte
En el proceso de corte hay dos movimientos principales. La velocidad de corte inicia el movimiento principal que elimina material mediante la fuerza de compresión. La velocidad de avance controla el movimiento de la herramienta sobre la superficie de la pieza de trabajo. Estos movimientos se unen para formar virutas continuas. Cada tipo de operación de mecanizado necesita diferentes intensidades de movimiento de avance para obtener los mejores resultados.
Trayectoria no lineal
Las velocidades de avance suelen moverse en línea recta durante el mecanizado, pero en el caso de cortes circulares o en arco, la herramienta sigue trayectorias curvas. Este cambio en la trayectoria aumenta a medida que aumenta la profundidad de corte. El ángulo de contacto de la herramienta con el material se hace mayor, en particular al cortar esquinas interiores. La herramienta entra más en contacto con el material en estas zonas que en las esquinas exteriores. Estas variaciones afectan directamente a la calidad del acabado superficial y a la precisión de corte.
Conclusión
El equilibrio adecuado entre la velocidad de corte y la velocidad de avance permite un mecanizado exitoso. Debe conocer muchos aspectos, como el material de la pieza de trabajo, el diseño de la herramienta de corte y la capacidad de la máquina para manipular el material. Puede realizar el mejor mecanizado si realmente sabe cómo funcionan estos dos aspectos juntos.
FAQ’s
¿Cómo afectan la velocidad de corte y la velocidad de avance a la calidad y productividad del mecanizado CNC?
La combinación de velocidad de corte y velocidad de avance determina la rapidez con la que se puede eliminar el material y el tipo de acabado de la superficie que se obtendrá. Una velocidad rápida puede aumentar las tasas de producción, pero esto puede desgastar las herramientas más rápidamente. Para obtener los mejores resultados, elija velocidades de avance que equilibren la calidad de la superficie y la velocidad dentro de las capacidades de su máquina.
¿Cómo se ve afectado el espesor de la viruta por los cambios en la velocidad de avance?
La velocidad de avance afecta directamente el espesor de la viruta, ya que las velocidades de avance rápidas crean virutas más rígidas y más gruesas que se romperán con mayor facilidad. Las virutas se vuelven elásticas y más delgadas cuando se reduce la velocidad de avance, lo que hace que sea más difícil romperlas de forma limpia. Estos cambios afectarán la calidad de la superficie final y la velocidad de eliminación.
¿Qué material admite la velocidad de corte más rápida para obtener el mejor resultado de mecanizado?
En materiales comunes, el aluminio permite las velocidades de corte más rápidas. Puede mecanizarse a entre 100 y 500 SFM porque es fácil de cortar y es blando.
¿Cuáles son las consecuencias de utilizar una velocidad de corte muy alta?
Hacer funcionar la máquina demasiado rápido puede provocar un exceso de calor. Esto puede generar muchos problemas, como que la pieza de trabajo se dañe por el calor, las herramientas se desgasten rápidamente y el acabado de la superficie también se vea afectado. Esto aumentará sus gastos.
