Como proveedor de máquinas VMC (centro de mecanizado vertical), he encontrado numerosos clientes que están profundamente preocupados por mejorar el acabado superficial de las piezas mecanizadas por las máquinas VMC. Un acabado superficial superior no solo eleva el atractivo estético de las partes, sino que también mejora significativamente su funcionalidad y durabilidad. En esta publicación de blog, compartiré algunas estrategias y técnicas efectivas para ayudarlo a lograr un mejor acabado superficial cuando use nuestras máquinas VMC, como laMáquina VMC de alta precisión GMP - 1890,CNC Máquina de torno vertical GMLC - 500, yCentro de mecanizado de 3 ejes Máquina VMC GMD4 - 260.
Comprender los conceptos básicos del acabado superficial
Antes de profundizar en los métodos de mejora, es esencial comprender qué significa el acabado superficial. El acabado superficial se refiere a la textura de una superficie producida por un proceso de mecanizado. Por lo general, se caracteriza por la aspereza, la ondulación y la lay. La rugosidad son las finas irregularidades en la superficie, mientras que la onda representa las desviaciones más espaciadas. Lay es la dirección del patrón de superficie predominante. Un buen acabado superficial generalmente tiene bajos valores de rugosidad y ondulación.
Selección y mantenimiento de herramientas
Uno de los factores más críticos que afectan el acabado superficial es la herramienta de corte. Seleccionar la herramienta adecuada para el trabajo es primordial. Diferentes materiales y operaciones de mecanizado requieren tipos específicos de herramientas de corte. Por ejemplo, las herramientas de carburo a menudo se prefieren por su alta dureza y resistencia al desgaste, lo que las hace adecuadas para mecanizar materiales duros como el acero y el titanio.
- Geometría de herramientas: La geometría de la herramienta de corte, como el ángulo de rastrillo, el ángulo de espacio libre y el radio de vanguardia, puede afectar significativamente el acabado superficial. Un filo afilado con un ángulo de rastrillo apropiado puede reducir las fuerzas de corte y minimizar la deformación del material, lo que resulta en una superficie más suave.
- Recubrimiento de herramientas: Las herramientas de corte recubiertas pueden ofrecer un rendimiento mejorado y una vida útil más larga. Los recubrimientos como el nitruro de titanio (estaño), el carbonitruro de titanio (TICN) y el nitruro de titanio de aluminio (Altin) pueden reducir la fricción, aumentar la resistencia al desgaste y mejorar la evacuación de chips, todo lo cual contribuye a un mejor acabado superficial.
- Desgaste de herramientas: Inspeccionar y reemplazar regularmente las herramientas desgastadas es crucial. A medida que se lleva una herramienta, su rendimiento de corte se deteriora, lo que lleva a una mayor rugosidad y un acabado de mal estado. Los indicadores de desgaste de la herramienta de monitoreo, como fuerzas de corte, consumo de energía y rugosidad de la superficie, pueden ayudarlo a determinar cuándo reemplazar la herramienta.
Optimización de parámetros de corte
La selección adecuada de los parámetros de corte, incluida la velocidad de corte, la velocidad de alimentación y la profundidad de corte, es esencial para lograr un buen acabado superficial.
- Velocidad de corte: La velocidad de corte es la velocidad a la que el filo de la herramienta se mueve en relación con la pieza de trabajo. Aumentar la velocidad de corte generalmente puede mejorar el acabado de la superficie al reducir la formación de borde ascendente construido y minimizar la deformación del material. Sin embargo, la velocidad de corte excesiva puede conducir al desgaste de herramientas y la generación de calor, lo que puede degradar la calidad de la superficie. Por lo tanto, es importante encontrar la velocidad de corte óptima para cada combinación de material y herramientas.
- Tasa de alimentación: La tasa de alimentación es la distancia que la herramienta avanza en la pieza de trabajo por revolución o por diente. Una velocidad de alimentación más baja generalmente resulta en un acabado superficial más suave porque reduce la cantidad de material eliminado por pase de corte. Sin embargo, una velocidad de alimentación demasiado baja puede aumentar el tiempo de mecanizado y puede causar vibraciones, lo que puede afectar negativamente la calidad de la superficie.
- Profundidad de corte: La profundidad de corte es el grosor del material eliminado en una sola pasada. Una menor profundidad de corte puede ayudar a lograr un mejor acabado superficial al reducir las fuerzas de corte y minimizar la desviación de la herramienta. Sin embargo, se pueden requerir múltiples pases con una pequeña profundidad de corte, lo que puede aumentar el tiempo de mecanizado.
Material de pieza y preparación
El tipo de material de pieza de trabajo y su preparación también pueden influir en el acabado superficial.
- Dureza y homogeneidad del material: Los materiales más duros son generalmente más difíciles de mecanizar y pueden requerir diferentes herramientas y parámetros de corte. Además, los materiales con inhomogeneidades, como vacíos o inclusiones, pueden causar variaciones en el acabado de la superficie. Asegurar que el material sea de alta calidad y tenga una dureza uniforme puede ayudar a mejorar el acabado superficial.
- Fijación de la pieza de trabajo: El accesorio adecuado de la pieza de trabajo es esencial para evitar la vibración y el movimiento durante el mecanizado. La vibración puede causar marcas de charla en la superficie, lo que resulta en un acabado de superficie pobre. El uso de accesorios de alta calidad y métodos de sujeción puede ayudar a minimizar la vibración y garantizar el mecanizado estable.
Refrigerante y lubricación
El refrigerante y la lubricación juegan un papel vital en la mejora del acabado superficial.
- Función de refrigerante: Los refrigerantes ayudan a disipar el calor generado durante el mecanizado, reducir la fricción entre la herramienta y la pieza de trabajo, y enjuagar chips. Esto puede evitar la formación de borde ascendente, reducir el desgaste de la herramienta y mejorar el acabado superficial. Diferentes tipos de refrigerantes, como los refrigerantes basados en agua, a base de aceite y sintéticos, tienen diferentes propiedades y son adecuadas para diferentes aplicaciones de mecanizado.
- Lubricación: Los lubricantes pueden reducir aún más la fricción y mejorar la evacuación de chips. Se pueden aplicar directamente a la vanguardia o mezclar con el refrigerante. La lubricación adecuada puede ayudar a lograr un acabado superficial más suave, especialmente en operaciones de mecanizado de alta velocidad.
Mantenimiento y calibración de la máquina
La condición de la máquina VMC en sí también es crucial para lograr un buen acabado superficial.
- Rigidez de la máquina: Una estructura rígida de la máquina puede minimizar la vibración y la deflexión durante el mecanizado, que es esencial para un acabado superficial liso. Inspeccionar y mantener regularmente los componentes estructurales de la máquina, como el lecho, las columnas y los portaobjetos, puede ayudar a garantizar su rigidez.
- Precisión del huso: La precisión del huso, incluida su velocidad de rotación, rentabilidad y precisión axial y radial, puede afectar significativamente el acabado superficial. Calibrar regularmente el huso y monitorear su rendimiento puede ayudar a mantener su precisión.
- Alineación del eje: La alineación adecuada de los ejes de la máquina es necesaria para un mecanizado preciso. Los ejes desalineados pueden causar errores en la ruta de mecanizado, lo que resulta en un mal acabado superficial. Verificar periódicamente y ajustar la alineación del eje puede ayudar a garantizar un mecanizado preciso.
Publicar - procesos de mecanizado
En algunos casos, los procesos de mecanizado posteriores a la publicación se pueden utilizar para mejorar aún más el acabado superficial.
- Pulido: El pulido es un proceso de mecanizado común que puede eliminar pequeñas irregularidades de la superficie y mejorar la suavidad de la superficie. Se pueden usar diferentes métodos de pulido, como pulido mecánico, pulido químico y pulido electroquímico, dependiendo del material y el acabado superficial requerido.
- Pulido: El pulido es otro proceso de acabado que puede crear una superficie de alto brillo. Implica usar una rueda de pulido y un compuesto de pulido para eliminar rasguños de superficie muy finos y mejorar la apariencia de la superficie.
Conclusión
Mejorar el acabado superficial de las piezas mecanizadas por una máquina VMC requiere un enfoque integral que considera la selección de herramientas, los parámetros de corte, el material de la pieza de trabajo, el refrigerante y la lubricación, el mantenimiento de la máquina y los procesos posteriores al mecanizado. Al implementar las estrategias y técnicas discutidas en esta publicación de blog, puede lograr un acabado superficial superior y mejorar la calidad de sus piezas mecanizadas.
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Referencias
- ASME B46.1 - 2019, textura de la superficie (rugosidad de la superficie, ondulidad y laico).
- Trent, EM y Wright, PK (2000). Corte de metal. Butterworth - Heinemann.
- Kalpakjian, S. y Schmid, SR (2013). Ingeniería y tecnología de fabricación. Pearson.