Mecanizado de alta velocidad: ¿Qué es y cómo se utiliza?

¿Qué es exactamente el mecanizado de alta velocidad? Consigue un alto índice de arranque de viruta combinando pasadas de fresado más ligeras con velocidades de husillo y avances elevados.

El mecanizado de alta velocidad reduce el tiempo de ciclo, prolonga la vida útil de las herramientas y aumenta la productividad del taller.

Si está listo para iniciar una operación de mecanizado de alta velocidad en su taller, aquí tiene algunos aspectos que debe tener en cuenta.

¿Qué es el mecanizado de alta velocidad? 

En la década de 1920, el inventor alemán Dr. Carl Salmon observó que la máxima cantidad de calor generada en la interfaz de la herramienta de corte y la pieza de trabajo se producía a una velocidad de husillo crítica especificada para un metal determinado utilizado en la pieza de trabajo. Esta observación condujo al desarrollo del mecanizado de alta velocidad.

El mecanizado de alta velocidad es un procedimiento que se centra en realizar cortes muy rápidos pero también muy ligeros y a baja presión; se utiliza para fabricar moldes con complejas núcleo y cavidad geometrías y componentes estructurales del sector aeroespacial. Los mayores índices de arranque de material son consecuencia directa de la velocidad con la que se realizan estos cortes.

¿Es beneficioso? 

Desde luego que sí. De hecho, adoptar el mecanizado de alta velocidad ofrece una ventaja notable: aumenta la longevidad del equipo al someter tanto a la máquina como a la herramienta de corte a una tensión significativamente menor. Debido a la mayor velocidad y avance empleados en el mecanizado, el material se somete a un corte rápido, lo que provoca una transferencia de calor mínima durante la operación. Esto reduce las emisiones del taller y, al mismo tiempo, el tiempo de producción (ya que se requiere menos tiempo para el enfriamiento y el endurecimiento).

Realización de mecanizados de alta velocidad:

HSM es una colección de técnicas de diversas aplicaciones. Estas colecciones de técnicas son sencillas y extremadamente útiles para ejecutar cualquier proceso.

A continuación se enumeran algunas de las principales técnicas de mecanizado de alta velocidad:

1. Fresado y mecanizado trocoidal

Esta técnica de fresado CNC puede fresar rebajes profundos, cavidades estrechas y ranuras. El mecanizado trocoidal es un buen método para ranurar materiales inusuales y difíciles de mecanizar, como el titanio y el Inconel.

A continuación se enumeran las principales ventajas del mecanizado trocoidal:

• Duración del ciclo reducción
• Capaz de utilizar herramientas multiacanaladas
• Mayor arranque de material Mayor vida útil de la herramienta Impacto del adelgazamiento de la viruta
• Limitar el número de pasadas axiales.
• Funcionamiento a alta velocidad
• Mantener una velocidad de alimentación constante.

2. Enfrentarse a la zambullida

Este mecanizado es una forma de CAM trayectoria de la herramienta que se programa manualmente. Es como un arma secreta para salvarte el pellejo. Las dos características principales del desbaste por penetración son:

• Cambie las presiones del plano XY a las fuerzas axiales Z-arriba y abajo para un corte más rígido.
• Gracias a sus brocas helicoidales, puede eliminar más material que una fresa de mango.

Ahora bien, cuando las cavidades profundas generan más desviación de la herramienta, lo ideal es el desbaste o fresado por penetración. El fresado por penetración permite desbastar las máquinas obsoletas del taller.

3. Pasos laterales

Este enfoque ayuda a la transición entre trayectorias de herramientas adyacentes a altas velocidades de avance. Suele dar lugar a una maniobra de paso a paso brusco hacia el final de la pasada. Con un avance elevado, los movimientos circulares sencillos pueden ser más nítidos. El mecanizado de superficies por líneas de barrido paralelo se ha utilizado para terminar la fabricación de modelos multisuperficie durante la década anterior.

Además, una simple trayectoria de herramienta en bucle como giros alternativos bruscos entre pasadas de exploración es una solución eficaz a una velocidad de avance razonable.

Consejos de configuración para el mecanizado CNC de alta velocidad:

El mecanizado CNC de alta velocidad es un procedimiento importante en Servicios de mecanizado CNC porque puede mecanizar piezas de forma rápida y correcta, aumentando la eficacia de procesamiento correspondiente.

Existen muchas diferencias entre los centros de mecanizado CNC de alta velocidad y los centros de mecanizado estándar, incluidos los husillos, los almacenes de herramientas, herramientassistemas CNC, etc. Las principales diferencias son la velocidad del husillo y el avance de corte. Un centro de mecanizado CNC de alta velocidad estándar debe cumplir las especificaciones estándar.

Centro de mecanizado CNC con corte por avance de alta velocidad

En las máquinas herramienta CNC, aumentar el avance de corte es comparable a mejorar la eficacia del mecanizado. Esto es especialmente cierto en los centros de mecanizado CNC de alta velocidad. Suelen tener un avance de corte de 20-40 m/min. El avance de corte es, por supuesto, el más rápido.

La maduración de los motores lineales ha supuesto un salto cualitativo en los centros de mecanizado CNC de alta velocidad, mejorando la eficacia y la precisión del mecanizado en todas las direcciones. El modo de accionamiento del motor lineal es un modo de accionamiento directo sin contacto con pocas piezas móviles y sin problemas de distorsión.

Esta técnica ha hecho avanzar la fabricación de máquinas herramienta a un nivel que un husillo de bolas estándar no puede igualar. El motor lineal tiene excelentes características de aceleración y deceleración; la aceleración puede alcanzar los 2 g, de 10 a 20 veces más rápido que el dispositivo de accionamiento típico, y la velocidad de avance es de 4 a 5 veces más rápida.

El husillo especial soporta un centro de mecanizado CNC de alta velocidad

El husillo de alta velocidad del centro de mecanizado debe tener alta precisión, buena rigidez, funcionamiento estable y baja deformación térmica. En los centros de mecanizado, varios tipos de husillos son más comunes: tipo de correa, tipo de engranaje, tipo de accionamiento directo y husillo eléctrico.

Ahora, los husillos de accionamiento directo y los husillos eléctricos pueden utilizarse en centros de mecanizado CNC de alta velocidad, pero el resto de husillos no pueden cumplir los requisitos fundamentales de velocidad. La velocidad del husillo no puede ser inferior a 10000rpm. Sólo los husillos de accionamiento directo y los husillos eléctricos pueden alcanzar una velocidad tan alta.

Otro aspecto a tener en cuenta es que la velocidad máxima de un husillo de acoplamiento directo es inferior a la de un husillo eléctrico. Debido a que la fuerza de corte de un husillo de acoplamiento directo es significativamente mayor que la de un husillo eléctrico, la fuerza de corte de un husillo de acoplamiento directo es mucho mayor que la de un husillo eléctrico.

Centro de mecanizado CNC con herramienta de alta velocidad

La herramienta del centro de mecanizado CNC de alta velocidad es el material de la herramienta de un centro de mecanizado CNC de alta velocidad, no el tipo de herramienta. Los centros comúnmente utilizan materiales como diamantes policristalinos, nitruro de boro cúbico y herramientas de recubrimiento duro. Una herramienta decente puede acelerar la velocidad de corte al máximo.

En esta tecnología, garantizar el equilibrio dinámico en la estructura de la herramienta resulta crucial, sobre todo en el caso de las herramientas con mangos más largos. Este equilibrio es esencial para evitar que la fuerza centrífuga de alta velocidad provoque la rotura de los portaherramientas o de las cuchillas con una resistencia a la flexión y una tenacidad a la fractura inadecuadas. Esta consideración tiene una importancia significativa para los centros de mecanizado CNC de alta velocidad. Poner en peligro al operario. El sistema de portaherramientas seleccionado también influirá en la repetibilidad del cambio automático de herramienta y en la rigidez de corte de la herramienta. Actualmente, el sistema de portaherramientas suele ser un cono 7:24 de una sola cara herramienta de sujeción sistema de soporte.

Centro de mecanizado CNC Sistema CNC de alta velocidad

El sistema CNC del centro de mecanizado CNC de alta velocidad tiene mayores requisitos que el sistema CNC ordinario. El sistema de control numérico del centro de mecanizado CNC de alta velocidad debe tener la capacidad de procesamiento de datos más rápida y los atributos funcionales más elevados. Esto es cierto para un centro de mecanizado CNC de alta velocidad con cuatro o cinco ejes.

Además, es preferible utilizar un sistema de control numérico con un procesador de 32 o 64 bits. Estos dos sistemas de control numérico son extremadamente potentes y no pueden compararse con los sistemas de control numérico convencionales.

Programación CNC de Centro de Mecanizado de Alta Velocidad:

La programación de una máquina CNC para el mecanizado de alta velocidad es diferente a la programación de una máquina CNC para velocidades de mecanizado normales. Debido a la alta velocidad de avance y procesamiento, el mecanizado de alta velocidad requiere que el programador anticipe la trayectoria de la herramienta de corte a través de la pieza de trabajo.

Evitar cambios bruscos en la dirección de mecanizado es tan importante como utilizar un avance pequeño y poca profundidad de corte durante el mecanizado al programar los códigos NC. Esto se debe a que la velocidad de corte disminuirá y puede producirse el fenómeno de "arrastre", que restan calidad a la superficie procesada y pueden incluso provocar sobrecortes o residuos, daños en la herramienta y daños en el husillo.

Especialmente cuando se trata de procesar contornos tridimensionales, debe tratar el perfil difícil o la sección de esquina independientemente del resto del contorno. En comparación con el método "Zigzag", el método de línea recta y otros enfoques genéricos, es preferible procesar todas las superficies simultáneamente.

Le aconsejamos que la herramienta de corte entre en la pieza lentamente durante el mecanizado a alta velocidad y que la herramienta no vuelva a entrar en la pieza después de recortarla. Por ello, es preferible volver a entrar gradualmente en una capa de corte después de recortar que entrar bruscamente. Número dos: hordear todo lo que se pueda. Dado que las variaciones en la carga inducen la desviación de la herramienta, lo que repercute negativamente en la precisión del mecanizado, la calidad de la superficie y la vida útil de la herramienta, es importante mantener estables los parámetros de corte manteniendo constantes el espesor de corte, el avance y la velocidad lineal de corte.

A menudo es necesario preprocesar algunas zonas difíciles del contorno de trabajo. Esto ayuda a evitar que el acabado a alta velocidad de las herramientas de pequeño diámetro se quede rezagado con respecto a las herramientas de mayor diámetro utilizadas en el proceso anterior. El resultado es un aumento drástico del trabajo necesario para cortar.

Actualmente, el "análisis de residuos de mecanizado" es una función disponible en varios programas CAM. Al utilizar esta función, el sistema CAM puede determinar la ubicación exacta de los residuos de mecanizado después de cada corte. Ese es el secreto del mecanizado de alta velocidad, que depende de una carga constante de la herramienta. Además, lo esencial es una actualización fructífera.

Cuanto más corta sea la trayectoria de la herramienta, mejor. De este modo, el avance máximo puede mantenerse durante todo el proceso de mecanizado, incluso ante grupos densos de puntos de datos y cambios bruscos en la dirección de corte. Para minimizar la necesidad de frecuentes llamadas y conversiones de programas de aceleración/desaceleración, la trayectoria de corte "Zigzag" hace uso de un "arco" (o segmento de línea en forma de arco similar) para unir dos segmentos de línea recta vecinos.

Además, la función de retención automática de sobrecortes (residuales) del sistema CAM en el mecanizado de alta velocidad es fundamental para la precisión y la seguridad del mecanizado. Porque el daño por sobrecorte (residual) de la pieza es irreversible. La herramienta también resulta gravemente dañada, por lo que es necesario crear un modelo digital preciso y continuo de la superficie geométrica mecanizada y un algoritmo eficaz de generación de trayectorias de herramienta para garantizar la integridad del contorno de mecanizado. En segundo lugar, es fundamental la capacidad del sistema CAM para comprobar la trayectoria de la herramienta.

En definitiva, por un lado, permite al programador comprobar la precisión del programa antes de enviar el código de procesamiento al taller. Por otro, tiene el potencial de optimizar el software. La tubería de procesamiento ajusta automáticamente la velocidad de avance para garantizar que siempre se encuentra en la velocidad de avance máxima segura.

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Para más detalles y consultas relacionadas con el mecanizado de alta velocidad, consulte a nuestro equipo profesional y cualificado de mecanizado CNC en Prototool.