El mundo del mecanizado CNC (Control Numérico por Computadora) es vasto y complejo, y adquirir una comprensión sólida de los principios básicos es esencial para el éxito. Para aquellos que recién ingresan al campo, aquí hay 29 consejos técnicos y conocimientos diseñados para aumentar su conocimiento y ayudarlo a navegar por los desafíos comunes.
1. La Relación entre las Condiciones de Corte y los Resultados del Mecanizado
Tres factores principales influyen en la temperatura de corte: velocidad de corte, tasa de avance y profundidad de corte. Estos mismos factores, cuando se ajustan, también afectan la fuerza de corte y la durabilidad de la herramienta de diferentes maneras. Por ejemplo, aumentar la profundidad de corte aumenta la fuerza de corte más dramáticamente que aumentar la tasa de avance o la velocidad de corte.
La fuerza de corte es proporcional a la profundidad de corte, lo que significa que si se duplica la profundidad de corte, la fuerza de corte también se duplicará. En contraste, aumentar la velocidad de corte tiende a reducir gradualmente la fuerza de corte. Estos principios son cruciales para entender cómo optimizar los parámetros de mecanizado para lograr el mejor equilibrio entre productividad, desgaste de la herramienta y calidad de la superficie.
2. Monitoreo de Virutas como Herramienta de Diagnóstico
La apariencia de las virutas (virutas de metal) producidas durante el mecanizado ofrece pistas vitales sobre el proceso de mecanizado. Si las virutas se rompen o su color cambia abruptamente, esto podría indicar problemas como fuerza de corte excesiva o sobrecalentamiento. Los operadores pueden usar la formación y el color de las virutas para monitorear si las condiciones de corte están dentro de los límites normales, evitando así posibles daños a las herramientas y piezas de trabajo.
3. Cambios Proporcionales en la Fuerza de Corte
En la práctica, la fuerza de corte cambia de maneras predecibles:
- Duplicar la profundidad de corte resultará en duplicar la fuerza de corte.
- Duplicar la tasa de avance aumenta la fuerza de corte aproximadamente en un 70%.
- Duplicar la velocidad de corte reduce la fuerza de corte, aunque esta disminución es gradual.
Esta relación explica por qué las estrategias de mecanizado como el uso de G99 (avance por revolución) son favorecidas al aumentar la velocidad de corte sin afectar significativamente la fuerza de corte.
4. Color de la Viruta como Indicador de Temperatura
Diferentes colores de virutas corresponden a diferentes rangos de temperatura:
- Las virutas blancas indican temperaturas por debajo de 200°C.
- Las virutas amarillas sugieren temperaturas entre 220–240°C.
- Las virutas azul oscuro ocurren aproximadamente a 290°C.
- Las virutas azules señalan temperaturas entre 320–350°C.
- Las virutas púrpuras o negras ocurren a temperaturas superiores a 500°C.
- Las virutas rojas representan temperaturas extremas por encima de 800°C.
Estos indicadores de color ayudan a los maquinistas a mantener temperaturas de corte óptimas, que son cruciales para mantener la integridad del material y prevenir el desgaste de la herramienta.
5. Precisión en el Torneado de Arcos Cóncavos
Al tornear arcos cóncavos, pueden surgir problemas cuando el valor medido real (X) difiere significativamente del diámetro previsto (Y). Por ejemplo, si X excede Y en más de 0.8 mm, la herramienta de torneado puede rozar contra el punto de inicio del arco, dañando potencialmente la superficie o causando errores dimensionales. Usar la geometría correcta de la herramienta, como una herramienta con un ángulo de filo menor de 52 grados, puede ayudar a evitar este problema.
6. Códigos G Comunes en Sistemas FANUC
Comprender los códigos G en su sistema CNC es esencial para un mecanizado eficiente. En los sistemas FANUC, los códigos G comunes incluyen:
- G21: Modo de entrada métrica.
- G54: Sistema de coordenadas de trabajo predeterminado.
- G96/G97: Control de velocidad de superficie constante.
- G99: Avance por revolución.
- G80: Cancelar ciclo enlatado.
- G40: Cancelar compensación del radio de la punta de la herramienta.
Cada código cumple una función específica y ayuda a los operadores a controlar varios aspectos del proceso de mecanizado. Por ejemplo, usar G96 para controlar la velocidad de superficie puede asegurar un acabado consistente en toda la pieza de trabajo, independientemente de las variaciones en el diámetro.
7. Cálculo de la Velocidad de Corte de Roscas
Al cortar roscas, una fórmula general para determinar la velocidad óptima del husillo es S = 1200 / factor de seguridad del paso (con un factor de seguridad típico de 0.8). La velocidad adecuada del husillo asegura perfiles de rosca limpios y precisos y minimiza el desgaste de la herramienta, especialmente en aplicaciones de alta precisión.
8. Estándares de Paso de Rosca
En roscas externas, el paso es típicamente **1.3 veces el paso nominal (P)**, mientras que las roscas internas usan un paso de **1.08P**. Comprender esta diferencia es clave para lograr tolerancias ajustadas y asegurar que las roscas externas e internas se acoplen correctamente durante el ensamblaje.
9. Compensación Manual del Radio de la Punta de la Herramienta para Chaflanes
Al chaflanar manualmente, calcular la compensación del radio de la punta de la herramienta es crucial para un mecanizado preciso. Para chaflanes de abajo hacia arriba:
- Z = R * (1 - tan(a/2))
- X = R * (1 - tan(a/2)) * tan(a)
Al chaflanar de arriba hacia abajo, la fórmula cambia ligeramente, pero los principios permanecen iguales. La compensación correcta asegura ángulos precisos y transiciones suaves entre superficies.
10. Impacto de la Velocidad de Corte y la Fuerza en la Vida Útil de la Herramienta
La relación entre la velocidad de corte y la fuerza de corte es crucial para la vida útil de la herramienta. A medida que la velocidad de corte aumenta mientras la tasa de avance permanece constante, la fuerza de corte disminuye. Sin embargo, altas velocidades de corte también pueden llevar a un desgaste acelerado de la herramienta debido al aumento del calor generado. Cuando las fuerzas de corte y las tensiones internas exceden la capacidad de la herramienta, puede ocurrir una falla catastrófica de la herramienta.
11. Ajuste de la Velocidad del Husillo para Compensar el Aumento del Avance
Por cada aumento de 0.05 mm en la tasa de avance, reduzca la velocidad del husillo en 50–80 RPM. Esta reducción compensa el aumento de la fuerza de corte y el calor generado por el mayor avance, permitiendo un desgaste más equilibrado de la herramienta y previniendo fallas en la herramienta.
12. Consideraciones Especiales en Torneado CNC
Al usar tornos CNC, tenga en cuenta estos factores:
- Muchos tornos CNC económicos utilizan variadores de frecuencia (VFD) para el control de velocidad sin escalones, lo que puede causar problemas de torque a bajas velocidades.
- Asegúrese de que las herramientas puedan completar su operación completa en un solo ciclo, especialmente durante las operaciones de acabado.
- Use G96 para controlar la velocidad de superficie y mantener un acabado consistente a través de diámetros variables.
Además, al roscar en un torno CNC, se deben usar velocidades más altas para asegurar roscas suaves y de alta calidad.
13. Vibración y Rotura de Herramientas Durante el Ranurado
El ranurado a menudo causa vibración y rotura de herramientas, lo que resulta de fuerzas de corte excesivas y rigidez insuficiente de la herramienta. Usar voladizos de herramienta más cortos, ángulos de alivio más grandes e insertos más anchos puede mejorar la rigidez de la herramienta y reducir la posibilidad de fallas. Al seleccionar herramientas de ranurado, considere el equilibrio entre el tamaño de la herramienta y las fuerzas de corte que pueden soportar.
14. Causas de Vibración Durante el Ranurado
Las causas comunes de vibración incluyen:
- El voladizo de la herramienta es demasiado largo, reduciendo la rigidez.
- La rigidez de la máquina es insuficiente, lo que hace que la herramienta maneje más fuerza de corte de la que la máquina puede soportar.
- Tasas de avance lentas, que aumentan la fuerza de corte unitaria y causan vibración.
Aumentar la velocidad del husillo o usar configuraciones de máquina más rígidas puede mitigar estos problemas.
15. Inestabilidad Dimensional con el Tiempo
Al mecanizar un lote de piezas, las dimensiones pueden comenzar a desviarse después de varias horas debido al desgaste de la herramienta. A medida que las herramientas se desgastan, las fuerzas de corte aumentan, lo que puede causar que la pieza de trabajo se desplace en el mandril, resultando en dimensiones inestables. Inspeccionar regularmente el estado de la herramienta y reajustar la fuerza de sujeción puede ayudar a mantener la precisión dimensional en corridas más largas.
16. Formatos de Subprogramas FANUC
En los sistemas FANUC, los subprogramas pueden formatearse de dos maneras:
- P0000000: Los primeros tres dígitos indican el número de ciclos, mientras que los últimos cuatro dígitos indican el número de programa.
- P0000L000: Los primeros cuatro dígitos indican el número de programa, seguidos por el conteo de ciclos.
Entender estos formatos ayuda a simplificar la gestión del programa y evitar errores.
17. Límites de Secuencia G71
Al usar G71 para ciclos de desbaste, asegúrese de que los valores P y Q no excedan los números de secuencia del programa. Exceder estos límites en los sistemas FANUC resultará en una alarma que señala un formato incorrecto de G71-G73.
18. Perforación de Agujeros Profundos
Al perforar agujeros profundos, evite rectificar las ranuras de viruta para mantener la eficiencia de evacuación de virutas. La evacuación adecuada de virutas es crucial para prevenir la rotura de herramientas y garantizar agujeros profundos limpios y precisos.
19. Desplazamiento del Arco en la Dirección Z
Cuando el punto de inicio del arco permanece igual pero la dirección Z se desplaza por "a" mm, el diámetro base del arco se desplazará por a/2. Este principio ayuda a los maquinistas a hacer ajustes precisos a las dimensiones de la pieza sin alterar la geometría general.
20. Modificación del Diámetro del Agujero
Al rotar el taladro durante el mecanizado, los maquinistas pueden ajustar el diámetro del agujero que se está perforando. Este método es especialmente útil en aplicaciones de mecanizado personalizado donde se necesitan ajustes menores de diámetro sin cambiar herramientas.
21. Opciones de Carga de Material
Al alimentar material en máquinas CNC, hay tres opciones principales:
- Una pieza por configuración.
- Dos piezas por configuración.
- Alimentación de barra completa.
Cada método tiene sus ventajas, dependiendo del material que se use y el tamaño de las piezas de trabajo.
22. Perforación de Acero Inoxidable
Al perforar acero inoxidable, use un taladro central más pequeño para asegurar una acción de corte adecuada. Para taladros de cobalto, evite rectificar las ranuras de viruta para prevenir el recocido durante el proceso de perforación.
23. Uso de Programas Macro en Lugar de Subprogramas
Los programas macro pueden reemplazar subprogramas en ciertos sistemas, reduciendo los números de programa y simplificando la gestión del programa. Usar macros también elimina muchos errores comunes asociados con las llamadas a subprogramas.
24. Manejo de la Ovalidad en Roscas
Si ocurre ovalidad durante el roscado, la pieza de trabajo puede haberse aflojado en el mandril. En tales casos, tomar pases adicionales de roscado con la herramienta de roscado puede ayudar a corregir el problema.
25. Minimización de la Desviación de Diámetro en una Prensa de Taladro
Al perforar directamente en una prensa de taladro, pueden ocurrir desviaciones de diámetro. Sin embargo, el escariado del agujero típicamente resulta en
desviaciones de diámetro dentro de tolerancias aceptables.
26. Identificación de Problemas con Herramientas
Un problema común con las roscas externas son las fuerzas de corte excesivas que causan la rotura de la herramienta. Para evitar esto, los maquinistas deben monitorear de cerca las fuerzas de corte y reemplazar las herramientas según sea necesario para evitar fallas en las herramientas.
27. Gestión de Altas Tasas de Avance
Al operar a altas tasas de avance, reducir la velocidad del husillo puede ayudar a equilibrar las fuerzas de corte aumentadas generadas por el mayor avance. Por cada aumento de 0.05 mm en el avance, reduzca la velocidad del husillo en 50–80 RPM.
28. Comprensión de la Vida Útil de la Herramienta Durante el Torneado
Durante las operaciones de torneado, aumentar la velocidad de corte puede reducir las fuerzas de corte pero también acelerar el desgaste de la herramienta. Por el contrario, velocidades de corte más bajas extienden la vida útil de la herramienta pero pueden llevar a un aumento de las fuerzas de corte si la tasa de avance es demasiado alta.
29. Acabado Superficial y Geometría de la Herramienta
La geometría de la herramienta juega un papel importante en la determinación del acabado superficial de las piezas mecanizadas. Usar herramientas con los ángulos de rastrillo, ángulos de despeje y preparación de bordes apropiados ayuda a minimizar las rebabas y asegura acabados superficiales suaves, que son cruciales en operaciones de mecanizado de alta precisión.
Al comprender estos 29 consejos de mecanizado CNC, tanto principiantes como profesionales pueden obtener una comprensión más profunda del oficio, mejorando la eficiencia y evitando errores comunes. Para cualquiera involucrado en el mecanizado CNC, dominar estos principios mejorará significativamente sus capacidades, lo que llevará a productos de mejor calidad y flujos de trabajo más eficientes.
