La velocidad de avance y la velocidad de corte son los dos parámetros clave en cada mecanizado: la velocidad de corte (la rapidez con la que el filo de la herramienta se desplaza sobre el material, en SFM) y la velocidad de avance (la rapidez con la que la herramienta avanza, en IPM o IPR). Para obtener una pieza perfectamente limpia, en lugar de una broca rota, es útil conocer SFM e IPM. En la velocidad de avance, tenemos dos parámetros: la velocidad de corte (FPM / SFPM) y la velocidad de avance. Si logramos alcanzar las velocidades adecuadas, podemos obtener buenos resultados, como un acabado perfecto, un mínimo desperdicio de brocas o tiempos de operación rápidos; pero si fallamos, el resultado será un acabado deficiente, superficies dañadas y herramientas rotas. Aquí encontrará las fórmulas para calcular: Velocidades de avance y velocidades de avance (en FPM o revoluciones por minuto).
Especificaciones rápidas: Las matemáticas de las velocidades y los avances
| Velocidad del husillo (RPM) | RPM = (3.82 × SFM) ÷ D |
| Velocidad de alimentación (IPM) | IPM = RPM × carga de viruta × número de ranuras |
| Velocidad superficial (a partir de RPM) | SFM = (RPM × D) ÷ 3.82 |
| Velocidad de la superficie de giro | SFM = 0.262 × diámetro de la pieza × RPM |
| Monitoreadas | D = diámetro en pulgadas · SFM = pies/min · IPM = pulgadas/min · carga de viruta = pulgadas/diente |
¿Qué son las velocidades y los avances?
La velocidad de avance y la velocidad de corte son los dos parámetros de movimiento que rigen cada corte: la velocidad (velocidad de corte, en pies superficiales por minuto) indica la rapidez con la que el filo de la herramienta se desplaza sobre el material, y la velocidad de avance (velocidad de avance, en pulgadas por minuto o por revolución) indica la rapidez con la que la herramienta avanza. Se selecciona la velocidad de corte en función del material y la herramienta, se convierte a RPM del husillo y, a continuación, se ajusta la velocidad de avance para que cada diente tenga el agarre adecuado.
En nuestra experiencia construyendo tornos y fresadoras CNC, los operadores que más dificultades tienen tratan estos ajustes como uno solo: eligen una velocidad de avance que parece segura y dejan que la velocidad del husillo caiga donde sea. Eso sale mal porque el filo de corte entonces funciona a una velocidad superficial incorrecta para el material, y una máquina diseñada para mantener 50–4,000 RPM no puede salvar un número elegido por la razón equivocada. Los laboratorios de enseñanza universitaria como Centro de Innovación de Productos de Ingeniería de la Universidad de Boston Publican velocidades y frecuencias de transmisión deliberadamente conservadoras por la misma razón.
Para el mecanizado en taller, solo hay dos parámetros de movimiento en los que se basa una tarea de corte: velocidad de avance y velocidad de corte. La velocidad de corte (la “velocidad”) determina la rapidez con la que el filo de corte de la herramienta se mueve a través de la pieza de trabajo, generalmente indicada en pulgadas de acción de corte por minuto. En un torno y, por lo general, con herramientas rotativas en la fresadora, se expresa en IPR (pulgadas por revolución), o con movimiento lineal en una fresadora, como SFPM (pies superficiales por minuto). La velocidad de avance (el “avance”) determina la rapidez con la que la herramienta de corte se mueve a través de la pieza de trabajo, normalmente especificada en IPM (pulgadas por minuto) en la fresadora, o IPR en un torno, como Entrada de Wikipedia sobre velocidades y fuentes Como se indica, "dado que ocurren simultáneamente... las velocidades y los avances a menudo se discuten como un elemento relacionado y frecuentemente se especifican juntos".
Por qué es importante esta distinción: La velocidad de corte será la principal responsable de generar la mayor parte del calor y del desgaste de sus herramientas. La velocidad de avance es responsable del espesor de la viruta, las fuerzas de corte y el acabado superficial. Elegirá una velocidad de corte en función de su material y herramientas, luego la convertirá a las RPM del husillo para el diámetro específico de sus herramientas de corte y seleccionará una velocidad de avance para proporcionar una mordida adecuada por diente. Si este aspecto de la máquina es completamente nuevo para usted, nuestra introducción sobre la Fundamentos del funcionamiento del torno y la fresadora Es un excelente punto de partida que abarca el hardware con el que interactúan estos números.
Velocidad de corte y SFM: Velocidad superficial según el material
Los maquinistas suelen confundir la velocidad indicada en la gráfica con las RPM. Una herramienta de 1/8" y una fresa frontal de 2" con la misma velocidad de 600 SFM giran a RPM muy diferentes, por lo que un taller que omita esta conversión quemará la herramienta pequeña y correrá el riesgo de que se rompa la fresa, ya que una velocidad superficial incorrecta es el error más costoso en el mecanizado. Dimensionamos cada husillo, basándonos en esta conversión, de modo que una diferencia del 30% en las RPM útiles es tan importante como la velocidad máxima.
La velocidad superficial depende de la configuración de la máquina y de los materiales, no de la herramienta. Por ejemplo, se puede obtener una mayor velocidad superficial con aluminio que con acero inoxidable o titanio. Como puede ver, se calcula el flujo de material superficial (SFM) deseado y se traduce a las RPM del husillo; la máquina controla las RPM, no la velocidad superficial.
RPM = (3.82 SFM) diámetro de la herramienta. El 3.82 no es mágico, es simplemente 12 (12 pulgadas por pie dividido por 3.1416 en Pi). Por ejemplo, una herramienta de 1/2 pulgada de diámetro que funciona a 600 SFM necesitaría (3.82 x 600) x 5 pulgadas = 4,584 RPM. Memoriza ese 3.82 y podrás calcular mentalmente la conversión de RPM a SFM para siempre.
¿Cómo se convierte SFM a RPM?
Divida la velocidad superficial entre el diámetro de la herramienta y luego redondee a un minuto. La relación para un taller limpio es RPM = (3.82 × SFM) ÷ D, donde D es el diámetro de la fresa (fresado) o el diámetro de la pieza (torneado) en pulgadas. Para una herramienta de 1/2" a 600 SFM, esto es (3.82 × 600) ÷ 0.5 = 4,584 RPM, y la mayoría de los manuales de herramientas indican la misma relación.
El Fab Lab del MIT Añade una limitación importante del mundo real a su tabla de velocidades y avances: un husillo podría tener que superar las 2000 RPM solo para obtener una velocidad superficial decente con fresas pequeñas, lo que explica por qué las fresadoras para aficionados apenas pueden cortar una viruta de acero. Realice el cálculo a la inversa (SFM = (RPM × D) ÷ 3.82) para determinar la velocidad superficial que produce la velocidad deseada.
Seamos honestos con las cifras. Las instrucciones del taller de mecanizado de la Universidad de Florida indican claramente: «Estas velocidades superficiales recomendadas son conservadoras…». De igual modo, la mayoría de las tablas técnicas y manuales tienden a ser así. Los talleres reales que utilizan herramientas de carburo recubierto suelen aplicar estas velocidades mucho más allá de lo que sugieren estas tablas.
“La tabla que aparece a continuación contiene las velocidades superficiales recomendadas para materiales comunes… Estos valores son conservadores.”
Velocidad de avance, carga de viruta y avance por diente
El error de avance más común que observamos en las máquinas devueltas por "problemas con el husillo" es una velocidad de avance demasiado baja. La herramienta roza en lugar de cortar porque cada diente apenas retira material, y el calor resultante desgasta el filo y endurece el acero inoxidable. Una máquina diseñada para una carga de viruta de 0.004" sigue fallando con 0.0005" porque el límite lo impone la física, no la máquina.
Una vez que se establece la RPM, la velocidad de avance determina cuánto material retira cada punta de corte en cada mordisco. La fórmula de avance de fresado, expresada de forma idéntica por El Fab Lab del MIT y muchos otros:
Velocidad de avance (IPM) = RPM × carga de viruta por diente × número de dientes
Esta fórmula de velocidad de avance se combina con la fórmula de RPM de la sección anterior: la fórmula de RPM determina la velocidad del husillo a partir de la velocidad superficial, mientras que la fórmula de velocidad de avance determina el avance a partir de la carga de viruta y el número de dientes (las ranuras) de la fresa. Tanto si se trabaja con acero de alta velocidad como con carburo, los cálculos son idénticos; solo cambia la velocidad superficial que se introduce, ya que el carburo tolera velocidades de corte mucho mayores que el acero de alta velocidad.
carga de virutas (avance por diente) es el espesor de material que cada filo de corte elimina por revolución. Es el valor más incomprendido en avances y velocidades. Si es demasiado alto, se sobrecarga la herramienta, lo que provoca vibraciones y bordes rotos. Si es demasiado bajo, el filo roza en lugar de cortar, lo que genera calor, forma un borde acumulado en la herramienta, la desafila rápidamente y provoca endurecimiento por trabajo en el acero inoxidable. Una regla general de taller ampliamente utilizada es aproximadamente 0.001″ de carga de viruta por diente por cada 0.25″ de diámetro de la fresa, lo que coincide con la tabla por diámetro que aparece más adelante en esta guía. Herramientas en línea como la Calculadora de carga de virutas de Machining Doctor Utilice la misma base de alimentación por diente.
Primero en prototipos y luego en algunas unidades, ajuste la carga de viruta hasta cerca del límite inferior de los rangos recomendados, luego, sabiendo que hay un poco más de margen disponible en los parámetros de corte, auméntela lentamente hacia cargas más altas, probando a medida que avanza, alimentando la herramienta más rápido hasta que empiece a... eso es lo que parece, al menos, hasta que se detenga con un chasquido. Es mejor encontrarlo así a propósito que romper una herramienta inesperadamente al intentarlo.
Fórmulas de avance y velocidad: un ejemplo práctico
Aquí es donde un taller se lleva una desagradable sorpresa: la calculadora arroja 6,112 RPM y el maquinista envía la herramienta a una fresadora diseñada para girar a 4,000 RPM, por lo que nunca alcanza la velocidad superficial prevista. Advertimos de este riesgo durante la selección de la máquina porque un proceso que requiere altas RPM en herramientas pequeñas se realiza mejor con un husillo de alta velocidad, no con uno estándar.
Las tablas y las calculadoras están bien, pero deberías poder hacer los cálculos a mano para verificar cualquier número que te dé una máquina o aplicación. Aquí está la cadena completa, que llamamos Método de 4 entradas de alimentación y velocidad, porque cuatro entradas (velocidad superficial, diámetro de la herramienta, carga de viruta y número de ranuras) te dan tanto la velocidad del husillo como la velocidad de avance, el mismo cálculo que los talleres de máquinas universitarios como La tienda del Olin College enseñar.
- Paso 1, seleccione las cuatro entradas: velocidad superficial (SFM) = 800; diámetro de la herramienta (D) = 0.5″; carga de viruta = 0.004″ por diente; ranuras = 4.
- Paso 2, resolver RPM: (3.82 × 800) ÷ 0.5 = 3,056 ÷ 0.5 = 6,112 RPM.
- Paso 3, calcular la velocidad de alimentación: 6,112 × 0.004 × 4 = 97.8 IPM.
- Paso 4, compruebe la realidad de la máquina. Si su husillo alcanza un máximo de 4,000 RPM, no puede llegar a 6,112, así que limítelo a 4,000. Eso reduce la velocidad superficial efectiva a (4,000 × 0.5) ÷ 3.82 = 524 SFM, y el avance se convierte en 4,000 × 0.004 × 4 = 64 IPM.
El último punto es donde la mayoría de las calculadoras de taller engañaron a los estudiantes. Las máquinas de velocidad variable que construimos tienen rangos de velocidad de husillo de entre 50 y 4000 rpm, por lo que la fresa pequeña que requiere alta velocidad superficial puede haber requerido una velocidad de giro superior a la que la mayoría de los husillos de ese tipo son capaces de alcanzar. Una fresa de 1/8 de pulgada de diámetro que requiere 1000 sfm necesitaría alrededor de 30560 rpm, lo que requeriría un husillo de fresadora de alta velocidad para lograrlo. En la fresadora/torno estándar, se reduce la velocidad superficial y los números no necesitan ajustarse de la misma manera. Si desea ver el código que produce estos números, en nuestro sitio encontrará una referencia a nuestra lista de códigos g/m, donde los códigos S y F son indicadores directos.
Tablas de velocidades y avances por material
Los gráficos tientan a tratar un valor como la única respuesta correcta, y ese es un error costoso. Un maquinista que corta 6061 en una VMC rígida y otro en una fresadora de banco desgastada no deben usar el mismo número, porque forzar el valor incorrecto conlleva el riesgo de vibraciones y rotura de herramientas; la rigidez, no la mesa, establece el límite, y un corte del 30 % en el avance es a veces la única solución. Publicamos rangos, no valores únicos, precisamente por esa razón, de la misma manera que Laboratorio de Diseño y Fabricación de la Universidad de Florida Su tabla de velocidad superficial se considera conservadora.
Utilice estos como pautas iniciales aproximadas. Los rangos de velocidad superficial están por debajo de los valores académicos conservadores aproximados y los valores más óptimos para el carburo recubierto moderno alcanzarán, elija el valor más bajo para configuraciones sólidas en las que tenga alguna duda y desarrolle a partir de aquí. Estos se han cotejado con datos de talleres universitarios, Datos de velocidad y avance del fabricante de la herramientay bases de datos de ingeniería.
| Material | SFM (HSS) | SFM (carburo) |
|---|---|---|
| Aluminio (6061) | 250-400 | 600-1,200 |
| Latón / bronce | 150-300 | 300-700 |
| Hierro fundido (gris) | 50-90 | 200-450 |
| Acero dulce/bajo en carbono (1018) | 80-120 | 350-600 |
| Acero inoxidable (304) | 40-70 | 150-350 |
| Acero para herramientas (recocido) | 40-70 | 150-300 |
| Aleación de titanio | 30-50 | 100-250 |
Los rangos de valores mostrados se obtuvieron del Laboratorio de Diseño y Fabricación de la Universidad de Florida, de las sugerencias de los fabricantes de herramientas y de libros de referencia de ingeniería, y deben considerarse como rangos mínimos apropiados.
| Diámetro de la fresa | Aluminio/latón | Acero inoxidable |
|---|---|---|
| 1/8″ (0.125″) | 0.001-0.002 | 0.0005-0.001 |
| 1/4″ (0.25″) | 0.002-0.004 | 0.001-0.002 |
| 3/8″ (0.375″) | 0.003-0.005 | 0.0015-0.003 |
| 1/2″ (0.5″) | 0.004-0.006 | 0.002-0.004 |
Avances y velocidades para fresadoras y fresas de extremo
Error clásico de fresado: una sola velocidad de avance para todo. Un corte de perfilado y un corte de ranura de ancho completo no son el mismo corte, por lo que un maquinista que realiza una ranura con la velocidad de perfilado romperá la herramienta porque la fresa pasa del 30 % de contacto al 100 %; usar una sola velocidad de avance en todas partes es el error que rompe más fresas que cualquier velocidad incorrecta. En las fresadoras rígidas que fabricamos, puede forzar la ranura, pero solo después de reducir la potencia nominal que le proporcionó la tabla; Referencia de velocidades y velocidades de alimentación del Fab Lab del MIT Hace la misma observación sobre cómo relacionar el feed con la interacción.
Es en el fresado donde más se utilizan las fórmulas anteriores. Seleccione la velocidad superficial de la tabla, conviértala a RPM según el diámetro de su fresa y, a continuación, ajuste el avance a partir de la carga de viruta y el número de ranuras. En una fresadora, hay dos variables adicionales importantes: profundidad radial de corte (cuánto del ancho de la fresa está en contacto) y profundidad axial de corte (¿Qué tan profunda?). Una ranura de ancho completo involucra toda la herramienta de corte y genera la mayor cantidad de calor y fuerza, por lo que se debe reducir la velocidad de corte y el avance en comparación con una pasada de perfilado ligera. El aluminio generalmente tiene 2 o 3 ranuras para evacuar las virutas; el acero y el acero inoxidable tienen 4 o más ranuras para mayor resistencia y acabado del filo, y un ángulo de hélice más alto corta con mayor suavidad para un mejor acabado.
La dirección también importa. Subida de fresado (la rotación de la fresa coincide con la dirección de avance) produce una viruta de gruesa a fina y un mejor acabado en una máquina rígida, y es la opción predeterminada para la mayoría de los trabajos modernos con carburo. Fresado convencional (La rotación se opone al avance) inicia cada viruta delgada, lo que provoca fricción y endurecimiento por deformación en algunos materiales, pero tolera el retroceso en máquinas manuales antiguas. Mantenga valores separados para un corte basto, donde aumenta la profundidad y el avance para maximizar la tasa de remoción de material, y un corte de acabado, donde reduce el grosor de la viruta para mejorar la calidad de la superficie.
¿Qué avances y velocidades debo usar para una fresa de extremo de 1/4"?
Tomemos una fresa de carburo de 3 filos de 1/4″ (0.25″) en aluminio 6061. Comience con 700 SFM: RPM = (3.82 × 700) ÷ 0.25 = 10 696 RPM. Con una carga de viruta de 0.0025″, el avance = 10 696 × 0.0025 × 3 = 80 IPM. Si su husillo tiene un límite de 4,000 RPM, estará nuevamente limitado por RPM, así que limite ahí y el avance se convierte en 4,000 × 0.0025 × 3 = 30 IPM.
Para la misma herramienta en acero dulce, reduzca a aproximadamente 400 SFM (carburo) y una carga de viruta de 0.0015″. El fresado de producción como este es el trabajo diario de nuestro Fresadoras CNCy una rigidez centro de mecanizado vertical es lo que te permite realmente usar los rangos más altos sin vibraciones.
Taladrado, torneado, escariado y roscado
Cada operación castiga de manera diferente un avance incorrecto. Si se empuja un escariador a velocidad de perforación, roza y pierde 0.001 pulgadas de diámetro; si se alimenta un macho fuera de su paso, se daña la rosca, ya que el macho no tiene más remedio que seguirla. Observamos ambos fallos en máquinas rápidas pero poco rígidas, por lo que la sujeción de la pieza es tan importante como la potencia en un centro de torneado.
Esa misma fórmula para calcular la velocidad superficial se aplica a todas las operaciones, pero las unidades de avance y los ajustes cambian. A continuación, se explica en qué se diferencia cada una del fresado.
| Operación | Ajuste de velocidad | Configuración de alimentación |
|---|---|---|
| Trío | Aproximadamente 0.6–0.75 veces el SFM de fresado para el mismo material; RPM = 3.82 × SFM ÷ diámetro de la broca | Avance por revolución (IPR): ~0.001–0.002 por debajo de 1/8″, hasta 0.008–0.015 por encima de 1/2″; perforar agujeros profundos. |
| Torneado | SFM = 0.262 × diámetro de la pieza × RPM; utilice la velocidad superficial constante G96. | Avance por revolución: 0.005–0.015 desbaste, 0.002–0.006 acabado |
| Escariado | Aproximadamente la mitad de la velocidad de perforación, para proteger el tamaño y el acabado. | 2–3 veces la velocidad de avance de la broca por revolución, de modo que el escariador corta en lugar de rozar. |
| Tapping | RPM moderadas; deja que la rosca guíe la herramienta. | El avance está fijado por el paso: avance por revolución = 1 ÷ hilos por pulgada; utilice roscado rígido/sincronizado. |
El torneado es la operación donde el controlador realiza la mayor parte del trabajo. Un torno que funciona con G96 mantiene una velocidad superficial constante aumentando las RPM a medida que disminuye el diámetro de corte, por lo que un refrentado mantiene el mismo SFM desde el borde hasta el centro. Cambie a G97 (RPM fijas) para roscar y taladrar en el torno. Un macho de roscar es el caso más estricto de todos: su avance está bloqueado al paso de la rosca, por lo que un macho de roscar con un avance incluso ligeramente desviado dañará la rosca, razón por la cual existe el roscado sincronizado. Esta lógica está presente en todas las máquinas de nuestro Torno CNC línea, y las mismas reglas de velocidad superficial se aplican al trabajo manual en una torno universalLos factores de velocidad específicos de cada operación, como hacer funcionar un escariador o un avellanador más lentamente que un taladro, están documentados en diagramas de taller universitarios como Referencia de velocidad de fresado de Olin CollegeElegir la herramienta de corte adecuada para cada trabajo es un tema aparte, que se trata en nuestra guía. herramientas esenciales para el torneado.
Ajuste de los valores de la gráfica para el mundo real.
Los gráficos asumen una configuración ideal. La longitud de su máquina, accesorio y herramienta rara vez coincide con la del laboratorio. Utilice esta secuencia de decisiones para alejarse de los números iniciales en la dirección correcta. Trabajo revisado por pares sobre selección de parámetros de corte Se observa la misma relación de compromiso entre avance, velocidad y vida útil de la herramienta. Ajustamos los valores publicados a la baja en máquinas más ligeras porque la rigidez, no la gráfica, establece el límite, y un proceso diseñado para una carga de viruta de 0.004″ aún requiere un recorte del 20 % cuando la herramienta es larga.
- ¿Vibración o traqueteo? Reduzca las RPM entre un 10 % y un 20 %, aumente ligeramente el avance, acorte la longitud de la herramienta y compruebe la rigidez de la sujeción antes que nada.
- ¿Acabado superficial deficiente? Reduzca el avance o añada una pasada de acabado ligera a mayor velocidad de rotación y compruebe la excentricidad del husillo y de la herramienta.
- ¿Desgaste rápido o bordes quemados? Disminuya la velocidad de la superficie (RPM), inunde o aplique refrigerante directamente y asegúrese de eliminar las virutas, no de recircularlas.
- ¿Bajo acoplamiento radial? – digamos por debajo del 30% del diámetro – active el adelgazamiento de virutas: su carga real de virutas será mucho menor que la programada, así que compense con un avance programado más alto para mantener la carga real de virutas donde la desea.
- ¿Configuración ligera, antigua o prolongada? Utilice una velocidad de corte y una profundidad de corte bajas, y realice más pasadas: una configuración inestable simplemente no permitirá alcanzar los valores indicados en el manual.
La mayoría de la gente olvida el adelgazamiento de la viruta: como se indica en un recurso, la carga de viruta es igual al avance por diente solo cuando la profundidad de corte es igual o superior al diámetro de la fresa. Al reducir la profundidad de corte (utilizando menos de la mitad del diámetro de la fresa acoplada, es decir, adelgazando la viruta, la carga real de viruta disminuye. Como se explica en nuestra sección educativa, este fenómeno de adelgazamiento de la viruta es la razón principal por la que el mecanizado de alta velocidad produce velocidades de avance tan elevadas cuando se utiliza con un acoplamiento ligero.
6 errores de avance y velocidad que rompen las herramientas
Cada error que se describe a continuación vincula los parámetros de corte con la vida útil de la herramienta, una relación documentada en estudios revisados por pares. investigación sobre mecanizado.
No hay muchas razones diferentes por las que rompemos herramientas, pero la mayoría se reducen a media docena de razones conocidas, extraídas de años de experiencia en talleres y catálogos de portaherramientas:
- No comprobar el límite de RPM de la máquina. Cuando el SFM es alto, las fresas más pequeñas intentarán alcanzar las RPM necesarias antes de que lleguemos a los límites de la máquina, ¡así que ponle un límite!
- Mantener la carga de viruta demasiado baja. Las cargas bajas de viruta son menos agresivas, pero hacen que las herramientas rocen y se calienten más. Esto provoca una rápida degradación del filo porque la herramienta somete a la herramienta a un gran esfuerzo la parte endurecida por trabajo, barata y de mala calidad, del material que ya había sido sometida a un uso intensivo. ¡Esto es más cierto en los aceros inoxidables que en cualquier otro metal!
- No ajustar el avance con un contacto ligero. Un corte ligero y conservador, con un contacto radial superficial, puede agotar la herramienta y desgastarla al mismo ritmo que un corte agresivo, simplemente porque el espesor de la viruta disminuye al disminuir la profundidad de corte. Una viruta ligera no es realmente una viruta, ¡así que no sobrealimente la herramienta y la desgaste!
- Elección inadecuada del número de ranuras para el material o el tipo de herramienta de corte. Un número excesivo de ranuras crea congestión y compacta el material, mientras que un número insuficiente no proporciona rigidez en materiales más duros y el corte es menos fluido, además de producir una superficie más rugosa.
- Utilice los valores del manual como límite superior, no como mínimo. La mayoría de las tablas indican que los valores del manual (basados en HSS) tienen un multiplicador efectivo de aproximadamente 3x para herramientas de carburo cuando se consideran como referencia, no como límite. Cuanto más rápido se aplique el SFM, mayor será el deterioro de la vida útil de la herramienta; simplemente tenga en cuenta la rapidez con la que se aplica.
- Utilizar la misma velocidad de avance para ranurar y perfilar. Un corte a profundidad completa, en una aplicación de ranurado, exigirá mucho más de la herramienta en cada rotación de la ranura que un corte de acabado, que es más ligero. Por lo tanto, una velocidad de avance que funcione en un acabado probablemente dañará la herramienta durante el ranurado.
La relación cuantitativa exacta entre la velocidad y la vida útil de la herramienta se puede aproximar mediante la ecuación de Taylor para la vida útil de la herramienta, descrita matemáticamente en la norma ISO 3685, Pruebas de vida útil de herramientas de torneado de un solo punto. También debe saber que, una vez que se supera un determinado valor de SFPM (pies por minuto) en cualquier herramienta para cualquier aplicación, la vida útil de la herramienta comienza a disminuir rápidamente. En resumen, no se puede simplemente maximizar la velocidad y minimizar el tiempo de mecanizado.
Perspectivas del sector: Sistemas de transmisión y velocidades adaptativos e impulsados por IA
Para los fabricantes de maquinaria, este cambio perfecciona la misma habilidad en lugar de reemplazarla. Un operario que no entienda SFM confiará ciegamente en un sistema adaptativo y no detectará el momento en que este enmascara un problema de configuración, porque el software impone la fuerza, no el criterio. Nosotros fabricamos la detección del husillo que alimenta estos sistemas, y una máquina sigue dependiendo de un maquinista que pueda verificar que 4,000 RPM coincidan con el corte; en el taller, ese criterio es lo que distingue un objetivo de 6,112 RPM de una realidad de 4,000 RPM.
El cambio más significativo en las velocidades de avance no reside en una nueva fórmula, sino en la persona que ajusta el valor. Los sistemas de control adaptativo ahora leen en tiempo real la carga del husillo, la vibración y la temperatura, y ajustan automáticamente la velocidad de avance en tiempo real para mantener una fuerza de corte constante, en lugar de una velocidad de avance programada constante. Esto es fundamental para el mecanizado de alta velocidad (HSM), que permite realizar cortes radiales muy ligeros a velocidades de avance muy elevadas. La literatura de patentes ya reconocía este principio. US20020091460A1Por ejemplo, describe un control adaptativo que ajusta la velocidad de avance efectiva en función de las fuerzas de corte detectadas por los sensores del husillo. US8880212B2 (Fresado de alto rendimiento) Asimismo, se ha revelado el control de las velocidades de avance para mantener la carga de mecanizado dentro de un rango predeterminado. Las empresas de software CAM también ofrecen ahora trayectorias de herramienta adaptativas y trocoidales que mantienen el contacto de la herramienta con el material bastante constante, lo que permite un avance mucho más rápido.
La conclusión principal para el propietario de un taller que busca mecanizar con cierta destreza es que el control adaptativo convierte los parámetros iniciales de avance y velocidad en puntos de partida en lugar de puntos de aterrizaje. Esto tiene el efecto de, en lugar de disminuir, aumentar la importancia de comprender la física básica detrás del rendimiento de la herramienta de corte. Cualquiera familiarizado con SFM, carga de viruta y adelgazamiento de viruta, después de todo, aprenderá rápidamente cuándo el autoajuste de una máquina está tomando decisiones sensatas y económicas y cuándo está enmascarando un problema fundamental. La investigación sobre la economía del mecanizado, como este artículo revisado por pares que examina la elección de parámetros de corte para una pieza de aluminio compuesto, ha llegado continuamente a la misma conclusión: para obtener la mayor tasa de remoción de material que aún sea posible dentro del marco de la vida útil de la herramienta y el costo, se realizará esa compensación de acuerdo con los mismos principios de velocidad y avance que nos han guiado durante un siglo. Para obtener más información sobre la máquina y CAM, consulte nuestra Blog de mecanizado ANTISHICNC.
Preguntas frecuentes
¿Cuál es la diferencia entre avances y velocidades?
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La velocidad y el avance son dos ajustes distintos. La velocidad de corte se mide en pies superficiales por minuto (SFM, por sus siglas en inglés) e indica la rapidez con la que un punto del filo de la herramienta recorre el material. El avance se refiere a la velocidad de desplazamiento de la pieza: pulgadas por minuto en el fresado y pulgadas por revolución en el torno.
La velocidad afecta el desgaste de la herramienta, el calor y la cantidad de viruta producida. El avance controla directamente el espesor, la fuerza y el acabado de la viruta, algo que la velocidad no hace. Por lo tanto, sí, se ajustan tanto la velocidad como el avance; no es casualidad que se especifiquen juntos. Por ejemplo, duplicar la velocidad del husillo suele quemar el filo más rápido, mientras que duplicar el avance suele engrosar la viruta y sobrecargar el husillo. Así, ambos controles fallan de dos maneras diferentes y se elige uno distinto según se observe un sobrecalentamiento o se oiga una parada.
¿Cómo se calculan las RPM a partir del SFM?
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Para obtener la velocidad del husillo (RPM) a partir de la velocidad de corte (SFM), la fórmula es RPM = (3.82 × SFM) ÷ D, donde D es el diámetro de la herramienta en pulgadas. El coeficiente 3.82 es 12 dividido entre pi. Por ejemplo, una herramienta de 1 pulgada que funciona a 600 SFM necesita (3.82 × 600) ÷ 1 = 4,584 RPM.
Comprueba siempre que las RPM requeridas se encuentren dentro del rango de tu husillo; las herramientas pequeñas que funcionan a velocidades de corte muy altas requieren más RPM de las que muchas máquinas pueden proporcionar.
¿Qué avances y velocidades debo usar para una fresa de extremo de 1/4″ en aluminio?
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Para una fresa de carburo de 1/4 de pulgada en aluminio 6061, utilice aproximadamente 700 SFM. Esto equivale aproximadamente a (3.82 × 700) ÷ 0.25 = 10 700 RPM. Multiplique una carga de viruta de 0.0025″ por las tres ranuras para obtener un avance de aproximadamente 80 IPM.
Si su máquina alcanza un máximo de 4,000 RPM, está limitada por las RPM, así que limite la velocidad a ese nivel y la velocidad de avance bajará a unos 30 IPM. Comience siempre con precaución; escuche la máquina y aumente la velocidad de avance solo si el cortador suena limpio.
¿Puedo simplemente usar las velocidades y avances recomendados por el fabricante?
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¿Por qué mi herramienta vibra o se rompe?
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Las vibraciones y roturas suelen deberse a una de varias causas. Las vibraciones indican que la velocidad de avance o las RPM son demasiado altas para la rigidez, la longitud de la herramienta o la sujeción de la pieza; reduzca las RPM entre un 10 % y un 20 %, acorte la longitud de la herramienta y apriete la sujeción.
La rotura indica que el avance por diente es excesivo, que la herramienta está volviendo a cortar virutas o que una herramienta pequeña superó su velocidad de husillo segura. Verifique la evacuación de virutas, añada refrigerante, confirme el avance por diente para el diámetro y asegúrese de que un ligero avance radial no esté provocando que el diente se adelgace por el adelgazamiento de la viruta. Modifique solo una variable a la vez para aislar la solución y, si el ruido reaparece en el mismo punto del corte en cada pasada, sospeche de la configuración, la longitud de la herramienta o la fijación, en lugar de los valores de avance y velocidad en sí.
¿Cambian las velocidades y los valores de avance entre el sistema métrico y el imperial?
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¿Cuál es la carga de virutas por diente?
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La diferencia entre la máquina adecuada y la inadecuada a veces radica en la dificultad de controlar con precisión las velocidades de avance y de mecanizado. Si busca la fresadora o el torno que mejor se adapte a los materiales que mecaniza, nuestros ingenieros pueden ayudarle a dimensionar el husillo, el control y la rigidez.
Cómo elaboramos esta guía
Fabricamos máquinas herramienta; por lo tanto, analizamos las velocidades de avance y de corte desde la perspectiva de las herramientas y máquinas de corte. Los ingenieros de ANTISHICNC estudian una operación de corte a través de rangos de velocidad de rotación del husillo, rigidez y datos de corte en el mundo real de la maquinaria. Se han utilizado datos de talleres de maquinaria universitarios y datos de mecanizado como guía para crear datos de corte en tablas, y se han elaborado ejemplos manualmente. Revisado por el equipo de ingeniería de ANTISHICNC.
Referencias y fuentes
- Velocidades y avances — Wikipedia (definición y parámetros)
- Velocidades y FeedsUniversidad de Florida, Departamento de Ingeniería Mecánica y Aeroespacial
- Notas sobre la calculadora de velocidades y avances — Centro de Bits y Átomos del MIT (Fab Lab)
- Tabla de velocidades de fresado comunesTaller de maquinaria del Olin College
- ISO 3685:1993, Ensayo de vida útil de herramientas con herramientas de torneado de un solo punto — Organización Internacional de Normalización
- Economía del mecanizado y selección de parámetros de corte para un compuesto de aluminio. — PMC, Biblioteca Nacional de Medicina de EE. UU. (revisado por pares)
- US20020091460A1, Control CNC híbrido / velocidad de avance adaptativa y US8880212B2, Fresado de alto rendimientoPatentes de Google (USPTO)
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