Torneado de aluminio: velocidades, avances y profundidad de corte

Cuando se trata de tornear aluminio en un torno, obtener las velocidades, los avances y la profundidad de corte correctos es crucial para lograr resultados óptimos. Esto implica comprender las propiedades del aluminio, las capacidades de su máquina y las características de sus herramientas de corte. Encontrar el equilibrio adecuado no solo garantizará un buen acabado superficial y precisión dimensional, sino que también prolongará la vida útil de la herramienta y mejorará la eficiencia del mecanizado.

Comprensión de los parámetros clave

Antes de profundizar en recomendaciones específicas, aclaremos los parámetros fundamentales involucrados:

• Velocidad de corte (velocidad superficial): Esto se refiere a la velocidad a la que la herramienta de corte se mueve en relación con la superficie de la pieza de trabajo. Por lo general, se mide en pies superficiales por minuto (SFM) o metros por minuto (m/min). Para el aluminio, las velocidades de corte más altas son generalmente beneficiosas.

• Velocidad del husillo (RPM): Esta es la velocidad de rotación de la pieza de trabajo (en el torneado) o de la herramienta (en el fresado). Está directamente relacionada con la velocidad de corte y el diámetro de la pieza de trabajo o la herramienta. La fórmula para calcular la velocidad del husillo (RPM) es: N=π×D12×V​ Donde:

  • N = Velocidad del husillo en revoluciones por minuto (RPM)

  • V = Velocidad de corte en pies superficiales por minuto (SFM)

  • D = Diámetro de la pieza de trabajo o herramienta en pulgadas (in)

• Avance: Esto determina la rapidez con la que la herramienta de corte avanza hacia o a lo largo de la pieza de trabajo. Se puede expresar como avance por revolución (IPR) o avance por minuto (IPM). Una velocidad de avance más rápida puede aumentar la remoción de material, pero puede afectar el acabado superficial. Para el aluminio, a menudo se prefiere una velocidad de avance más alta para ayudar con la evacuación de virutas y evitar la acumulación de virutas.

• Avance por diente (FPT): Esta es la cantidad de material removido por cada filo de corte de la herramienta por revolución. Es un factor crítico en la formación de virutas y el desgaste de la herramienta. El avance por minuto se puede calcular como: Vf​=f×N×Z Donde:

  • Vf​ = Velocidad de avance en pulgadas por minuto (IPM)

  • f = Avance por diente en pulgadas por diente (IPT)

  • N = Velocidad del husillo en revoluciones por minuto (RPM)

  • Z = Número de dientes (ranuras) en la herramienta de corte

• Profundidad de corte (DOC): Este es el grosor del material removido en una sola pasada. Para el aluminio, a menudo se recomiendan profundidades de corte superficiales para minimizar la deflexión, la vibración y la generación de calor, especialmente en máquinas menos rígidas. Sin embargo, las configuraciones más rígidas pueden manejar cortes más profundos.

Velocidades y avances para el torneado de aluminio

La excelente maquinabilidad del aluminio lo convierte en una opción popular para el torneado CNC. Sin embargo, su tendencia a producir virutas largas y fibrosas requiere una cuidadosa consideración de los parámetros.

Velocidades de corte

Para aleaciones de aluminio de uso general como 6061 o 3003, se recomiendan comúnmente velocidades superficiales iniciales de 600 a 1200 SFM cuando se utilizan herramientas de carburo. Para aleaciones de aluminio más duras o cuando se utilizan herramientas de acero de alta velocidad (HSS), es posible que deba reducir estas velocidades. Siempre considere la aleación específica y las herramientas que está utilizando. Por ejemplo, las aleaciones con un alto contenido de silicio pueden requerir herramientas especializadas como insertos de diamante policristalino (PCD).

Avances

Al tornear aluminio, apunte a una velocidad de avance que promueva una buena rotura y evacuación de virutas. Un buen punto de partida para el avance por revolución (IPR) con herramientas de carburo es típicamente entre 0.004 a 0.010 pulgadas por revolución (IPR) para desbaste. Para pasadas de acabado, puede reducir esto a 0.002 a 0.005 IPR para lograr un acabado superficial más fino. Si está utilizando una herramienta con múltiples ranuras, recuerde tener eso en cuenta en su cálculo de avance por minuto.

Profundidad de corte

La profundidad de corte depende en gran medida de la rigidez de su torno y del tipo de operación.

• Desbaste: Para las operaciones de desbaste, a menudo puede tomar una profundidad de corte más agresiva. En una máquina rígida, son factibles profundidades de 0.100 a 0.150 pulgadas o incluso más. Sin embargo, siempre comience de manera conservadora y aumente la DOC a medida que gane confianza en su configuración.

• Acabado: Para las pasadas de acabado, es necesaria una profundidad de corte mucho más superficial para lograr un acabado superficial suave. Las profundidades de 0.005 a 0.015 pulgadas son comunes para el acabado. Esta DOC superficial ayuda a prevenir el recorte de virutas y minimiza la presión de la herramienta.

Directrices generales y consideraciones

1. Herramientas: Use insertos de carburo con ángulo de incidencia positivo y afilados, diseñados específicamente para aluminio. A menudo se prefieren los grados de carburo sin recubrimiento o PCD. Un radio de punta más pequeño puede ser beneficioso para cortes menos profundos y un mejor acabado superficial.

2. Refrigerante: Siempre use un fluido de corte al tornear aluminio. El refrigerante ayuda a:

   • Prevenir la soldadura de virutas: La tendencia del aluminio a adherirse a la herramienta puede provocar la acumulación de filo (BUE), lo que degrada el acabado superficial y la vida útil de la herramienta.

   • Controlar la temperatura: El mecanizado de aluminio genera calor, y el refrigerante ayuda a disiparlo, evitando la distorsión de la pieza de trabajo y el desgaste de la herramienta.

   • Evacuar las virutas: Un buen flujo de refrigerante puede ayudar a eliminar las virutas de la zona de corte, evitando el recorte de virutas. Los sistemas de refrigerante de precisión son muy efectivos.

3. Rigidez de la máquina: Una máquina rígida es primordial para el torneado de aluminio exitoso. La vibración, la vibración y la deflexión son problemas comunes que pueden verse exacerbados por DOC superficiales o avances demasiado agresivos en máquinas menos estables. Si experimenta vibración, intente reducir la DOC, disminuir la velocidad de avance o aumentar la velocidad del husillo si es posible.

4. Control de virutas: El aluminio tiende a producir virutas largas y fibrosas. Esto se puede gestionar mediante:

   • Optimización de las velocidades de avance.

   • Uso de herramientas con características de rotura de virutas.

   • Empleo de un movimiento similar al taladrado por picoteo en el avance para virutas difíciles de romper.

   • Garantizar un flujo de refrigerante eficaz.

5. Variaciones de aleación: Recuerde que el aluminio es una familia de aleaciones. Cada aleación (por ejemplo, 6061, 7075, 2024) tiene características de mecanizado ligeramente diferentes. Siempre consulte las recomendaciones específicas del material si están disponibles. Las aleaciones con alto contenido de silicio, por ejemplo, son más abrasivas.

6. Experimentación: Estas son pautas generales. El mejor enfoque es comenzar con parámetros conservadores y realizar ajustes incrementales basados en el sonido del corte, la formación de virutas, el acabado superficial y el rendimiento de la herramienta. Tome notas detalladas de sus parámetros exitosos para referencia futura.

Al comprender y aplicar estos principios, puede tornear aluminio de manera efectiva, logrando piezas de alta calidad con buena eficiencia y longevidad de la herramienta.