La calidad o rugosidad superficial de los componentes mecanizados por CNC es de suma importancia para los fabricantes. El objetivo es producir piezas que, idealmente, no requieran una operación de acabado importante para corregir las deformaciones superficiales.
En realidad, es posible que no sea posible lograr un acabado superficial ideal, pero la elección de las herramientas puede empeorar el problema. El material, el tamaño, la geometría, la resistencia al desgaste y los parámetros de corte de la herramienta influyen en la calidad de la superficie de una pieza. pieza mecanizada CNC. Por lo tanto, la elección de las herramientas debe realizarse después de sopesar todos esos factores.
Este artículo explora todos los aspectos de una herramienta de corte que afectan la calidad de la superficie en el mecanizado CNC y las razones detrás de esto.
Opciones de materiales para herramientas Acabado de superficie
El primer factor que impacta es la material de la herramientaPara simplificar las cosas, consideraremos tres tipos de máquinas herramienta CNC: carburo, HSS y cerámica.
herramientas de carburo Pueden mantener un filo afilado a altas velocidades, lo que ayuda a lograr tolerancias más estrictas en materiales más duros. Además, su alta resistencia al calor permite un mecanizado más rápido sin comprometer la calidad de la superficie.
Cerámica Las herramientas de corte ofrecen la mayor dureza entre todas las herramientas de corte y la mantienen incluso a altas temperaturas. Pueden lograr acabados finos en materiales difíciles de mecanizar, como aceros endurecidos y aleaciones de alta resistencia. Sin embargo, son frágiles y pueden romperse con impactos o velocidades lentas.
HSS Las herramientas de corte son adecuadas para tareas de mecanizado general debido a su precio asequible y a su facilidad de reafilado. Sin embargo, las herramientas HSS tienen una menor resistencia al calor, lo que limita su rendimiento en metales duros. Son propensas a desafilarse más rápido con temperaturas elevadas, lo que puede aumentar la rugosidad de la superficie.
El efecto de la geometría de la herramienta en el acabado de la superficie
La posición y el tamaño de la herramienta también son importantes. Un diámetro mayor aumenta la rigidez de la herramienta, pero ese diámetro requiere más potencia de la máquina; puede expandirse térmicamente y provocar un acabado más rugoso si no se maneja adecuadamente. Por el contrario, los diámetros más delgados son flexibles pero propensos a la deflexión.
El ángulo de ataque es otro factor influyente. Un ángulo de ataque positivo reduce las fuerzas de corte, minimizando el desgaste de la herramienta y la suavidad de la superficie. Sin embargo, un ángulo de ataque demasiado positivo puede debilitar el filo de corte y astillarlo.
El ángulo de alivio proporciona espacio libre entre la herramienta y la pieza de trabajo para evitar rozamientos innecesarios. Cuando el ángulo de alivio es grande, el espacio libre aumenta y, por lo tanto, la fricción y el desgaste de la herramienta. Sin embargo, si es demasiado pronunciado, puede debilitar el filo de la herramienta y astillarlo.
Un filo más afilado también produce una deformación mínima y un corte más limpio. Sin embargo, los filos muy afilados son más propensos al desgaste, especialmente en materiales más duros. Para estos casos, los filos ligeramente afilados o redondeados proporcionan un enfoque equilibrado.
Por qué los recubrimientos de herramientas son importantes para la calidad de la superficie
Los recubrimientos de herramientas mejoran la durabilidad de la herramienta, reducen la fricción y controlan el calor, todo lo cual contribuye a un acabado más suave en la superficie mecanizada.
El revestimiento de nitruro de titanio (TiN), de color amarillo dorado, es una opción popular para las herramientas de corte. Su capa/revestimiento reduce la adhesión entre la herramienta y la pieza de trabajo, lo que en última instancia minimiza el resalte del borde (BUE), un factor que puede degradar la calidad de la superficie. Además, al ser térmicamente estable, permite que las herramientas trabajen a velocidades más altas.
Los recubrimientos DLC tienen una dureza excepcional y un coeficiente de fricción extremadamente bajo, lo que los hace ideales para tareas de alta precisión. La superficie DLC lubricante reduce la fricción, responsable del desgaste de la herramienta. Las herramientas de corte recubiertas con DLC han demostrado resultados prometedores al mecanizar aluminio.
El impacto del desgaste de la herramienta en la rugosidad de la superficie
El desgaste del flanco y la vibración son dos mecanismos de desgaste principales que pueden provocar una mayor rugosidad.
El desgaste del flanco se produce cuando la cara del flanco de la herramienta experimenta fricción contra la superficie mecanizada, lo que erosiona gradualmente el filo de corte. Con el tiempo, la capacidad de corte de la herramienta disminuye y se observan acabados ásperos y un contacto inconsistente. También crea microsurcos y rayones en la superficie.
La vibración en el mecanizado CNC también se debe al desgaste de la herramienta, ya que cuando el filo de corte se deteriora, pierde su estabilidad. La relación entre el flanco y la vibración es lineal: cuanto mayor es el desgaste del flanco, mayor es la vibración. En tales condiciones, las marcas de vibración son bastante visibles en la pieza de trabajo.
Parámetros de corte y su influencia en la calidad de la superficie
Los parámetros de corte, en particular la velocidad del husillo y la velocidad de avance, influyen en la calidad de la superficie en el mecanizado CNC. Controlan las fuerzas de corte, la temperatura de la herramienta y la formación de virutas, los factores que determinan la rugosidad de la superficie.
La velocidad del husillo es la velocidad a la que gira la herramienta. A velocidades altas, el filo de corte pasa sobre el material con mayor frecuencia, lo que da como resultado cortes más suaves y una menor rugosidad de la superficie. Las velocidades excesivamente altas son desastrosas para los metales debido a la generación de calor. Por lo tanto, se debe mantener un equilibrio.
En el caso de la velocidad de avance, la tendencia es totalmente opuesta. Una velocidad de avance menor suele dar como resultado un acabado superficial más fino, ya que el filo cortante utiliza menos material por pasada, lo que crea menos marcas de herramienta. Los estudios sobre compuestos de CFRP muestran que las velocidades de avance más bajas ayudan a prevenir defectos como la delaminación y las rebabas.
Estrategias de trayectoria de herramientas y rugosidad de la superficie
La trayectoria de la herramienta puede influir en la calidad de la superficie controlando el tiempo de contacto, la dirección y la distribución de la carga de corte. El ejemplo del fresado ascendente puede ayudarnos en este sentido.
En el fresado ascendente, la herramienta corta en la misma dirección que el avance, lo que produce menos fricción y un acabado más suave. Mientras que en el fresado convencional, la herramienta corta en contra del avance. Esto genera más fricción, lo que puede provocar una superficie más rugosa a medida que el material se deforma en el punto de entrada.
Opciones de acabado ofrecidas por RJCMold
La elección correcta de la herramienta puede determinar el resultado del acabado de la superficie. Sin embargo, en la mayoría de los casos, no es posible lograr una superficie fina y lisa: las piezas mecanizadas por CNC deben someterse a procesos de acabado secundarios.
En RJCMold, ofrecemos opciones de acabado para mejorar la calidad de la superficie de las piezas mecanizadas por CNC. Puede elegir entre un acabado tal como está mecanizado (estándar), anodizado, recubrimiento en polvo, recubrimiento de plata, enchapado de zinc, enchapado de oro y pintura húmeda. Además, tenemos múltiples opciones de acabado disponibles para moldeo por inyección, impresión 3D y fundición de uretano.
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