fresado CNC
El significado general de maquinabilidad se refiere a la facilidad o dificultad del material para maquinar. El material altamente maquinable requiere menos energía para realizar el mecanizado y no se deforma al realizar cualquier Operación de mecanizado CNC. Por otro lado, la baja maquinabilidad de la pieza de trabajo es un desafío para manipularla en la forma deseada. Requiere más energía y podría afectar el herramientas de corte.
Este artículo discutirá brevemente maquinabilidad, factores que afectan, medición, mejora de la maquinabilidad y su relación con el mecanizado CNC.
¿Qué es la maquinabilidad?
En la sección enfoque de fabricación sustractiva, el material debe eliminarse de la pieza de trabajo para crear la pieza deseada. La maquinabilidad del material es la medida de la facilidad con que se puede remover el material durante las operaciones de maquinado, tales como fresado, torneado, taladrado y otras.
La maquinabilidad de cualquier material depende de sus propiedades físicas, mecánicas y químicas. Algunas propiedades importantes del material que influyen en la maquinabilidad son dureza, elasticidad, resistencia mecánica, endurecimiento por trabajo, expansión térmica y conductividad térmica.
Ya sea que un material esté hecho de metal, una aleación, plástico, cerámica o fibra, su maquinabilidad está determinada por sus características y las condiciones de maquinado. Sin embargo, los operadores de mecanizado pueden sentir la maquinabilidad de la pieza de trabajo a partir de los resultados del mecanizado. El material con buena maquinabilidad produce desgaste mínimo de las herramientas de corte, acabado de superficie suave, requiere menos tiempo y se pueden mantener tolerancias estrictas.
¿Factores que afectan la maquinabilidad de los marciales?
Existen diferentes propiedades físicas y mecánicas que afectan la maquinabilidad del material. Vamos a discutirlos en detalle.
- Dureza
El principal factor que influye en la maquinabilidad de un material es su dureza. La alta dureza de la pieza de trabajo generalmente se considera difícil de procesar con operaciones de mecanizado.
La dureza de cualquier material describe la dificultad de deformar la pieza de trabajo. Además, la dureza también sugiere la estructura interna compacta del material (estructura cristalina y límites de grano). La estructura interna compacta de material duro desafía a la herramienta de mecanizado para eliminar el material y requiere una gran fuerza.
- Propiedades termales
El mecanizado de cada material crea calor. Por ejemplo, el metal y las aleaciones generan temperaturas de hasta 800 a 900 grados. Los dientes de la herramienta de corte contactan continuamente y salen de la pieza de trabajo. Si la pieza de trabajo tiene una conductividad térmica baja, las virutas no absorberán mucho calor y la herramienta estará sujeta a una carga térmica, lo que puede afectar la maquinabilidad.
- Endurecimiento de trabajo
El endurecimiento es el proceso de tratamiento térmico para metales y aleaciones, que consiste en calentar el material a un nivel específico seguido de un proceso de enfriamiento. Aumenta la dureza del material. Básicamente, el endurecimiento por trabajo hace que el proceso de mecanizado sea más desafiante debido al aumento de la dureza. Por lo tanto, se recomienda proceder con el endurecimiento después de completar el mecanizado.
Maquinabilidad y Mecanizado CNC
Mecanizado CNC de material duro
El mecanizado CNC es compatible con una amplia variedad de materiales, incluyendo metales y plásticos, así como materiales comunes como metales, aleaciones, plásticos, compuestos, fibras, madera y muchos más. La maquinabilidad CNC de cada material es diferente debido a sus propiedades y condiciones de mecanizado únicas.
- Material de herramienta y geometría
El material de la herramienta también afecta la maquinabilidad de la pieza de trabajo. La selección de herramientas debe basarse en las propiedades físicas y mecánicas del material de la pieza de trabajo. La dureza y la resistencia al desgaste son dos factores importantes para el material de la herramienta de corte que debe ser más alto que la pieza de trabajo. Por ejemplo, la herramienta de carburo supera la dureza del acero al carbono y ofrece la maquinabilidad requerida.
La geometría de la herramienta de corte también influye en la maquinabilidad de la pieza de trabajo. Por ejemplo, se requiere un ángulo específico para enfrentar la operación.
- velocidad de alimentación
La velocidad de avance también afecta la facilidad con la que se mecanizará la pieza de trabajo compleja. La velocidad de avance es directamente proporcional a la maquinabilidad. El material altamente maquinable se puede procesar con una velocidad de avance alta, mientras que el material de maquinabilidad baja se puede maquinar con precisión con una velocidad de avance baja.
Por ejemplo, el aluminio es más mecanizable que las aleaciones de acero, por lo que es preferible una velocidad de avance alta para el aluminio. La velocidad de avance del aluminio en el mecanizado CNC oscila entre 0.004 y 0.012 pulgadas/diente, mientras que la aleación de acero (300-400 Brinell) se mecaniza en un rango de 0.0015 a 0.004 pulgadas/diente. (VELOCIDADES Y AVANCES).
- Velocidad cortante
La velocidad de corte y la maquinabilidad de un material tienen una fuerte relación. La fuerza de corte se ajusta en la operación de mecanizado CNC en función de la maquinabilidad de la pieza de trabajo. La mayor velocidad de corte puede dañar la herramienta para la pieza de trabajo con baja maquinabilidad. La velocidad de corte baja es preferible para una pieza de trabajo de baja maquinabilidad.
- profundidad de corte
La alta profundidad de corte en una pieza de trabajo con baja maquinabilidad es bastante desafiante en términos de precisión, acabado de la superficiey desgaste de la herramienta. Sin embargo, el altamente mecanizable se puede mecanizar fácilmente con una gran profundidad de corte. La dureza es la razón principal detrás de esto; la estructura interna compacta de material duro resiste la fuerza de corte de la herramienta de mecanizado.
- La rigidez de la máquina CNC.
La capacidad y rigidez de la máquina CNC también afectan la maquinabilidad de la pieza de trabajo. La facilidad con la que se puede procesar una pieza de trabajo depende de la rigidez de la máquina. La rigidez de la máquina incluye qué tan apretados están los tornillos, el mecanismo de sujeción, la calidad de los rodamientos, el peso y la dureza de la máquina.
¡Pruebe Boda ahora!
¿Cómo medir la maquinabilidad de un material?
La maquinabilidad es un carácter material muy complicado que depende de diferentes factores y es difícil de cuantificar en números. Además, la maquinabilidad de la misma pieza de trabajo puede ser diferente según el tipo de mecanizado, como fresado, torneado, taladrado, etc.
Un índice de maquinabilidad es un enfoque popular para cuantificar la maquinabilidad de los materiales. Se utiliza en la fabricación para comparar la maquinabilidad de diferentes materiales.
Índice de maquinabilidad (I, %) = Vi/Vs × 100
Vi representa la velocidad de corte de metal por un tiempo específico y Vs representa la velocidad de corte de acero estándar por un tiempo limitado (¿Qué es el índice de maquinabilidad? ¿Criterios considerados en la evaluación de la maquinabilidad? 2018).
La cuantificación relativa de la maquinabilidad del material se realiza variando únicamente la velocidad de corte. Todas las demás variables, como el material de la herramienta, la geometría y la velocidad de avance, permanecen sin cambios. Si está interesado en conocer el índice de maquinabilidad de cualquier material, hay una calculadora de índice de maquinabilidad en línea.
Maquinabilidad de algunos materiales CNC populares (Zeng, 2007)
¿Cómo aumentar la maquinabilidad de los materiales?
Mejorar la maquinabilidad implica alterar las propiedades físicas y mecánicas fijas para hacerla más maquinable que el estado normal.
Hay tres formas principales de aumentar la maquinabilidad: adición de aditivos, tratamiento térmico y control de variables operativas.
| Inclusión de Aditivos | La mezcla de aditivos como el plomo y el azufre en el material lo hace más apto para el corte. |
| Tratamiento térmico | El tratamiento térmico es una de las principales formas de personalizar las propiedades mecánicas del metal y las aleaciones. Por ejemplo, el recocido (calentamiento seguido de un enfriamiento lento) reduce la dureza y hace que el material sea más maleable, lo que facilita el proceso de mecanizado. |
| Control de variables operativas | Varias variables operativas afectan la maquinabilidad CNC de la pieza de trabajo. Estos factores deben controlarse de manera favorable para aumentar la maquinabilidad. Los factores operativos incluyen el material de la herramienta, la velocidad de corte, la velocidad de avance y el ángulo. |
Maquinabilidad de algunos materiales CNC populares
El material común en proyectos de mecanizado CNC incluye acero, aluminio, cobre, termoplásticos, compuestos y plásticos. Analicemos la maquinabilidad de estos materiales.
- Acero
La maquinabilidad del acero depende del contenido de carbono ya que está directamente asociado con la dureza del acero. El acero con alto contenido de carbono es difícil de mecanizar y requiere herramientas de carburo muy rígidas. Sin embargo, los aceros con bajo contenido de carbono siguen siendo un desafío porque se adhieren a las herramientas de corte.
- Acero inoxidable
El acero inoxidable no es fácil de trabajar con máquinas CNC. La dureza y la gomosidad lo hacen desafiante. La mejor idea para hacerlo altamente maquinable es un ligero endurecimiento con tratamiento térmico.
te puede interesar Mecanizado CNC: titanio vs acero
- Aluminio:
Desde aluminio y sus aleaciones tienen una dureza menor que el acero, son altamente mecanizables con operaciones de mecanizado CNC. Se recomiendan altas velocidades de corte con una gran inclinación y ángulos de alivio para obtener un resultado de calidad.
- Cobre
El cobre muestra una alta maquinabilidad que el acero y menor que el aluminio. Se puede mecanizar con precisión con CNC con velocidad de corte media.
- Plásticos
Los plásticos no tienen mucha dureza, pero el efecto térmico dificulta el mecanizado con tecnología CNC. El calor generado durante el mecanizado puede derretir los plásticos localmente, reduciendo la vida útil de la herramienta.
te puede interesar Mecanizado CNC: piezas de plástico
- composites
composites tienen la menor maquinabilidad debido a su baja conductividad térmica y rigidez. El mecanizado CNC de materiales compuestos requiere herramientas especiales y atención adicional para las operaciones.
Conclusión
La maquinabilidad es la facilidad o dificultad de manipular el material en la forma deseada mediante un enfoque de fabricación sustractivo. Es uno de los factores importantes a considerar antes de lanzarse a cualquier operación de mecanizado CNC. Es fundamental fijar las variables de mecanizado CNC, como la velocidad de corte, la profundidad de corte, la velocidad de avance y el mecanismo de sujeción, siguiendo el nivel de maquinabilidad de la pieza para obtener el mejor resultado.
Analizar la funcionalidad de la pieza según la maquinabilidad de la materia prima es un proceso bastante complicado. Hay varios factores a considerar para optimizar la maquinabilidad y obtener un resultado preciso, ¡pero no se preocupe! Boda es el proveedor líder de servicios de fabricación bajo demanda para Proyectos de mecanizado CNC. Consideramos la maquinabilidad y otros diversos factores al crear piezas precisas y de calidad para usted.
FAQ’s
¿Qué se entiende por maquinabilidad?
La maquinabilidad de cualquier material se refiere a la facilidad con la que se le puede dar la forma requerida mediante operaciones de maquinado.
¿Qué propiedades de un material influyen en su maquinabilidad?
Varias variables afectan la maquinabilidad de un material, como la dureza, la resistencia mecánica, la elasticidad, la conductividad térmica y el endurecimiento por trabajo. Las otras variables incluyen las condiciones de operación, el material de la herramienta y el tipo de operación de mecanizado.
¿Cómo puedo aumentar la maquinabilidad de cualquier material?
Puede aumentar la maquinabilidad de un material agregando otros compuestos, como plomo y azufre. Además, el tratamiento térmico y la optimización de las variables operativas son los otros dos enfoques.
¿Cómo se correlacionan la maquinabilidad del material y el mecanizado CNC?
Mientras que los materiales de baja maquinabilidad son difíciles de trabajar y requieren varias consideraciones para el mecanizado CNC, los materiales de alta maquinabilidad son fácilmente compatibles y crean piezas precisas.
Bibliografía
(Dakota del Norte). VELOCIDADES Y AVANCES. de https://mae.ufl.edu/.
(2018). ¿Qué es el índice de maquinabilidad? ¿Criterios considerados en la evaluación de la maquinabilidad? de https://www.mecholic.com/.
Zeng, J. (2007). DETERMINACIÓN DE LA MECANIZACIÓN Y PROPIEDADES DE CORTE ABRASIVO EN CORTE AWJ. ACADÉMICO SEMÁNTICO.