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Enero de 2018 Página 2 de 3

¿Cómo alcanzar excelentes acabados superficiales durante el mecanizado?

Dr.-Ing. Miguel Garzón

En esta nota encontrará las estrategias generales que se deben tener en cuenta para alcanzar un mejor acabado superficial en los procesos de fresado y torneado.

Una manera de evitar los problemas causados por los movimientos bruscos de los ejes en esquinas y cambios de dirección es trabajar con estrategias de fresado trocoidal. Este tipo de estrategias, pertenecientes al tema del fresado de alta velocidad (HSC) se ha discutido en mayor detalle en ediciones anteriores de esta revista. En resumen, se generan trayectorias trocoidales (similares a helicoides) con la herramienta para evitar en lo posible generar esquinas agudas. Es decir, la trayectoria de la herramienta es más continua que si se hace a partir de rectas y esquinas agudas. Esto ayuda a que la máquina herramienta no deba acelerar y frenar continuamente, evitando vibraciones y, por otro lado, mantiene el avance por diente y otros parámetros de corte constantes, mejorando aún más los resultados de la superficie.

Cómo mejorar el acabado desde el CAD y el CAM

Desde el punto de vista del software CAD, la mejor forma de lograr excelentes acabados superficiales es solicitar una tolerancia de precisión de forma en las zonas críticas lo más cercana posible a 1 µm. De esta forma el CAM, al generar las trayectorias de mecanizado, tendrá un mejor punto de inicio para interpolar las superficies ya sea en 3 o 5 ejes y evitar generar escalones pronunciados sobre la pieza final. Estos escalones también se deben al uso generalizado de la interpolación G01 en la que una curva se representa con múltiples rectas.

Empeorando la situación, entre más ajustada haya sido la tolerancia del CAD, muchas más líneas de código conformarán el programa NC, haciéndolo lento de procesar en la máquina. Para solucionar estos problemas, los software CAM actuales ofrecen una serie de estrategias para la generación más fiel de las trayectorias que describen la pieza deseada con códigos más cortos. Se trata de las interpolaciones tipo B-Spline. Estas utilizan códigos NC especiales que describen directamente curvas en lugar de rectas y pueden copiar las superficies descritas en el CAD de manera mucho más precisa, suavizando notablemente los sobresaltos o escalones y mejorando el resultado final sobre la pieza. Un efecto adicional del uso de estos sistemas de interpolación directamente desde el programa NC escrito por el CAM, es que el control de la máquina no tiene que correr tantos complejos algoritmos de suavizado de superficies en tiempo real, al igual que le permite acelerar por espacios más prolongados, reduciendo así los tiempos de mecanizado con respecto a las interpolaciones lineales tradicionales.

Recomendaciones generales para mejorar el acabado

Aun cuando el fabricante de herramientas recomiende un mismo tipo de herramienta, tanto para el acabado como para el desbaste, no significa que se deba usar exactamente la misma herramienta. Es mejor cambiar la herramienta para el proceso final y usar una afilada y calibrada incluso si es del mismo tipo. Una vez esta haya trabajado un tiempo en procesos de acabado, puede pasarse a uso de desbaste.

El uso de herramientas balanceadas es también crítico a la hora de obtener excelentes superficies. Esto se vuelve aún más fundamental con herramientas que giran a altas velocidades. Los errores de concentricidad de la herramienta o de posicionamiento de los insertos en la fresa generan problemas de acabado superficial, debido a que algunos insertos remueven más material que otros.

Un consejo adicional es hacer el acabado con la estrategia de fresado hacia abajo (climb milling) en la que la viruta comienza más ancha y termina delgada. Al hacerlo al contrario, y debido a que la profundidad de corte y avance por diente son tan pequeños en el acabado, se corre el peligro de frotar el material demasiado, en lugar de cortar. Esto deteriora la superficie de la pieza de trabajo y aumenta la temperatura innecesariamente, lo que disminuye la vida útil de los insertos de corte. Es importante dejar un paso final con un corte de bajo ancho o de baja profundidad. Se recomienda que la profundidad de corte sea entre dos y tres veces el valor en mm del avance por diente para que no haya problemas de frotamiento entre el material de corte y la herramienta.

Cuando no es posible evitar estos problemas de frotamiento y las altas temperaturas comienzan a crear efectos de acumulación de material sobre los flancos de corte o las herramientas generan grandes cráteres en su superficie, es bueno evaluar la posibilidad de usar Cermets. Los insertos tipo Cermet alcanzan mejores superficies debido a que soportan mejor el desgaste que proviene de interacciones térmicas y químicas, manteniendo un filo de corte más fiel a su geometría adicional por más tiempo. Esto, por supuesto, no es solo un beneficio para la vida útil del inserto, sino para el acabado superficial que se logra con él. Incluso, esta mejor resistencia a la temperatura les permite a estos insertos trabajar con velocidades de corte mayores, ganando en productividad.

Los materiales de pieza de trabajo de mayor dureza y de menor tamaño de grano permiten obtener mejores valores de rugosidad superficial, debido a que la viruta removida tiene menor posibilidad de deformarse plásticamente en la zona de corte del material. En el caso del mecanizado de materiales dúctiles se hace necesario aumentar el ángulo de ataque de las herramientas de corte para que la deformación de la viruta sea mayor y se corte a menores longitudes. Esto también ayuda a que la limpieza de la zona de corte sea mejor y no haya viruta que raye la pieza al contacto con la herramienta cuando vuelve a pasar.

En el acabado de cavidades es recomendable no hacer pasos de acabado del piso al mismo tiempo que el acabado de los muros. La combinación de fuerzas generadas por el corte en varias direcciones puede generar vibraciones que afectan el acabado superficial.


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Acerca del autor

Dr.-Ing. Miguel Garzón

Dr.-Ing. Miguel Garzón

Director de Procesos de Manufactura en PM Tech Engineering, Colombia.
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