Mecanizado de alta velocidad

El maquinado de alta velocidad es una técnica de mecanizado que se utiliza para producir piezas con alta precisión y acabado superficial utilizando herramientas de corte que giran a velocidades altas (generalmente mayores a 20,000 RPM) y avances de corte significativamente mayores a los utilizados en los procesos de maquinado convencionales.

El mecanizado de alta velocidad permite reducir los tiempos de producción y aumentar la eficiencia en el proceso de mecanizado, ya que se pueden realizar cortes más rápidos y precisos en materiales difíciles de maquinar, como aleaciones de aluminio, titanio y aceros endurecidos. Además, puede proporcionar mejoras significativas en la calidad de la superficie y en la vida útil de las herramientas de corte utilizadas.

Los materiales que se pueden mecanizar con velocidades más altas en los procesos de mecanizado CNC son aquellos que presentan una mayor resistencia a la temperatura y a la deformación plástica, lo que les permite soportar las altas velocidades de corte y avances utilizados en el maquinado de alta velocidad.

Entre los materiales que se pueden mecanizar con velocidades más altas se encuentran las aleaciones de aluminio, los aceros de alta velocidad, los aceros inoxidables, los materiales compuestos y los cerámicos. Estos materiales son comúnmente utilizados en la industria aeroespacial, automotriz y médica, debido a sus propiedades mecánicas, resistencia y ligereza. Sin embargo, el maquinado de alta velocidad también depende de las características específicas de cada material, tales como su dureza, conductividad térmica, tenacidad y propiedades de mecanizado.

Los aceros que se pueden mecanizar a alta velocidad tienen características que les permiten soportar las altas velocidades de corte y avances utilizados en el maquinado de alta velocidad.

• Dureza: los aceros que se pueden mecanizar a alta velocidad tienen una dureza típicamente mayor a 60 HRC (Rockwell C) para soportar las altas cargas de corte y minimizar la deformación plástica del material.
• Tenacidad: la tenacidad de los aceros que se pueden mecanizar a alta velocidad es importante para evitar la formación de fisuras y agrietamientos durante el proceso de mecanizado. La tenacidad se mide en términos de energía de fractura y los valores típicos para los aceros mecanizables a alta velocidad están en el rango de 20-30 J/cm².
• Resistencia térmica: los aceros que se pueden mecanizar a alta velocidad tienen una alta resistencia térmica para soportar las altas temperaturas generadas durante el proceso de mecanizado. La resistencia térmica se mide en términos de temperatura de fusión y los valores típicos para los aceros mecanizables a alta velocidad están por encima de 1200°C.
• Conductividad térmica: la conductividad térmica es importante para disipar el calor generado durante el proceso de mecanizado y evitar la acumulación de calor en la zona de corte. Los aceros que se pueden mecanizar a alta velocidad tienen una conductividad térmica típicamente mayor a 30 W/(m·K).
• Tendencia a la deformación plástica: los aceros que se pueden mecanizar a alta velocidad deben tener una baja tendencia a la deformación plástica para evitar la acumulación de esfuerzos y la formación de virutas en el material. La tendencia a la deformación plástica se mide en términos de la relación de fluencia y los valores típicos para los aceros mecanizables a alta velocidad están por debajo del 0.5.

Existen varias diferencias técnicas entre el maquinado de alta velocidad y el maquinado convencional.

• Velocidades de corte: En el maquinado convencional, las velocidades de corte son típicamente menores a 1000 m/min, mientras que en el maquinado de alta velocidad pueden superar las 2000 m/min. Por ejemplo, la velocidad de corte en el fresado convencional de un acero aleado puede estar en el rango de 60-120 m/min, mientras que en el mecanizado de alta velocidad puede ser de 150-300 m/min.
• Avances: los avances en el maquinado de alta velocidad son típicamente mayores a los utilizados en el maquinado convencional, permitiendo una mayor remoción de material en menos tiempo. Por ejemplo, en el torneado convencional de un acero inoxidable, el avance puede estar en el rango de 0.1-0.3 mm/rev, mientras que en el mecanizado de alta velocidad puede ser de 0.5-1 mm/rev.
• Herramientas de corte: en el maquinado de alta velocidad se utilizan herramientas de corte diseñadas para soportar las altas velocidades y avances utilizados en este proceso. Estas herramientas suelen ser más rígidas y tener geometrías específicas para maximizar la evacuación de viruta y minimizar la generación de calor. Por ejemplo, en el fresado convencional se pueden utilizar fresas de 2-4 filos, mientras que en el mecanizado de alta velocidad se pueden utilizar fresas de hasta 8 filos.
• Refrigeración: la refrigeración en el maquinado de alta velocidad es esencial para controlar la temperatura y evitar la acumulación de calor en la zona de corte. En algunos casos, se utilizan sistemas de refrigeración por aire comprimido para maximizar la evacuación de viruta y reducir la necesidad de lubricación. En el maquinado convencional, se utilizan lubricantes y refrigerantes convencionales para enfriar y lubricar la zona de corte.
• Precisión y acabado superficial: debido a las altas velocidades y avances utilizados en el maquinado de alta velocidad, se pueden lograr niveles de precisión y acabado superficial significativamente mayores que en el maquinado convencional. Por ejemplo, en el fresado convencional se puede lograr una precisión de ±0.05 mm, mientras que en el mecanizado de alta velocidad se puede lograr una precisión de ±0.01 mm o incluso menor.