Avances y velocidades de aluminio: RPM, carga de viruta y gráficos SFM para fresado CNC

El aluminio tiene fama de ser un material sencillo y la mayoría de las veces se gana esa reputación. Corta rápidamente, aleja rápidamente el calor del filo y rara vez exige el enfoque cauteloso que requiere el acero endurecido. Esa reputación esconde la otra mitad de la historia: el aluminio es pegajoso, se acumula en un borde sin filo en cuestión de segundos y felizmente envolverá una viruta larga y fibrosa alrededor de un cortador hasta que las ranuras se solidifiquen y la herramienta se rompa.

Rectificamos fresas de carburo sólido en Changzhou, en medio del grupo de fabricación de herramientas de China, y una gran parte de las preguntas que llegan a nuestro escritorio de aplicaciones suenan casi idénticas: ¿qué RPM, qué avance, cuántas flautas y por qué se rompió la última fresa? Esta guía responde a esas preguntas con los mismos números y el mismo razonamiento que presentamos a los talleres mecánicos cada semana.

Los cuatro números detrás de cada corte de aluminio

Los avances y las velocidades no son una sola configuración. Son cuatro valores que dependen unos de otros, y cambiar uno siempre mueve a los demás.

• Velocidad de corte (SFM o m/min): qué tan rápido se desplaza el filo a través del material. El aluminio tolera velocidades superficiales muy altas porque conduce el calor lejos del borde de manera muy efectiva.
• Velocidad del husillo (RPM): la rotación que realmente produce su máquina, derivada de la velocidad de corte y el diámetro de la herramienta.
• Avance por diente o carga de viruta (mm/diente o pulg/diente): el espesor del material que cada flauta elimina en una sola pasada. Este es el número que decide si la herramienta corta o frota.
• Avance de la mesa (mm/min o IPM): el recorrido programado de la máquina, calculado a partir de las RPM, la carga de viruta y el número de ranuras.

Las dos fórmulas rectoras son lo suficientemente breves como para recordarlas. La velocidad del husillo es igual a la velocidad de corte multiplicada por 3,82 y dividida por el diámetro de la herramienta en pulgadas, o en unidades métricas, la velocidad de corte en m/min multiplicada por 1000 y dividida por 3,14 veces el diámetro en milímetros. El avance de la mesa es igual a la velocidad del husillo multiplicada por el avance por diente multiplicado por el número de ranuras.

Dos reglas importan más en el aluminio que en casi cualquier otro material. En primer lugar, la viruta debe ser lo suficientemente gruesa como para alejar el calor del corte; una carga de viruta inferior a aproximadamente 0,02 mm por diente significa que el borde está frotando, puliendo la superficie y generando un borde reconstruido en lugar de eliminar material. En segundo lugar, la evacuación de virutas es tan importante como los propios números, porque las virutas de aluminio blando se sueldan a un borde caliente con una velocidad sorprendente.

Avances y velocidades de aluminio: gráfico de referencia por aleación

La siguiente tabla es un punto de partida práctico para fresas de metal duro pulido y sin recubrimiento que funcionan en aluminio con chorro de aire o refrigerante ligero. El avance por columna de dientes supone una fresa de 12 mm con enganche radial moderado.

Trate el gráfico como un punto de partida y no como un techo. El diámetro de la herramienta cambia la carga de viruta más que cualquier otra cosa: una fresa de 3 mm no puede soportar la misma carga de dientes que una fresa de 12 mm, por lo tanto, reduzca el avance por diente para herramientas pequeñas y aumente para las grandes. El material colado y refundido merece el extremo conservador de la gama porque las inclusiones duras y la porosidad castigan un corte rápido y agresivo.

Cómo calcular las RPM y la velocidad de avance paso a paso

La aritmética es lo suficientemente breve como para realizarla en el control de la máquina y lleva menos de un minuto.

1. Elija la velocidad de corte para la aleación de la tabla anterior o de los datos de su proveedor de herramientas y anote las unidades.
2. Convierta la velocidad de corte en velocidad del husillo: RPM equivale a SFM multiplicado por 3,82 dividido por el diámetro en pulgadas, o m/min multiplicado por 1000 dividido por 3,14 veces el diámetro en milímetros.
3. Verifique el resultado con la velocidad máxima del husillo de la máquina. Si las RPM calculadas exceden el límite de la máquina, retroceda desde el límite y confirme que la carga del chip aún se mantiene por encima del mínimo.
4. Elija un avance por diente dentro de la banda recomendada. Comience en el medio, no en la parte inferior, porque la parte inferior de la banda es donde comienza el roce.
5. Calcule el avance de la mesa multiplicando las RPM, el avance por diente y el recuento de ranuras, luego cargue el valor en el programa.

Como ejemplo práctico, una cortadora de tres canales de 12 mm en 6061 a 200 m/min produce aproximadamente 5300 RPM. A 0,08 mm por diente, el avance de la mesa es 5300 multiplicado por 0,08 multiplicado por 3, o aproximadamente 1270 mm/min. En unidades imperiales, una cortadora de dos canales de media pulgada a 700 SFM gira a aproximadamente 5350 RPM y 0,005 pulgadas por diente produce un avance de aproximadamente 53 IPM.

Si su taller también trabaja con acero, acero inoxidable o titanio, nuestro tabla de velocidades de corte de fresado reúne referencias de RPM, SFM y velocidad de avance para esos materiales en una sola página de referencia.

Cómo hacer coincidir la fresa con el trabajo

Los números sólo funcionan con un cortador que pueda sobrevivir a ellos. En aluminio, el número de flautas, el ángulo de la hélice y la preparación de los bordes deciden qué parte del rendimiento calculado se obtiene realmente.

¿Cuántas flautas para aluminio?

Dos canales siguen siendo la opción más segura para ranurar, hundir y hacer cajeras profundas, porque la garganta ancha limpia rápidamente la viruta blanda y deja pocas posibilidades de que se acumule. Tres canales son el mejor compromiso para uso general: el núcleo más fuerte permite un mayor avance de la mesa con la misma carga de viruta, que es exactamente lo que necesita el desbaste de producción. Cuatro o más ranuras pertenecen a máquinas de alta potencia y a operaciones de acabado con acoplamiento radial ligero, donde el espacio para las virutas importa menos que la calidad de la superficie y la velocidad de eliminación de metal.

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Nuestra serie de aluminio cubre ambos extremos de ese rango, con geometría de dos canales para máquinas tragamonedas y pequeñas y diseños de tres canales para talleres que desean aumentar las velocidades de avance sin perder espacio para las virutas.

Ángulo de hélice, geometría de borde y revestimientos

El aluminio premia un filo afilado y pulido y un ángulo de hélice alto, generalmente de 40 a 45 grados, porque la hélice más pronunciada levanta la viruta del corte en lugar de arrastrarla a lo largo de la pared. Los filos ondulados o de borde ondulado reducen la resistencia al corte y rompen la viruta en trozos más cortos, lo que ayuda considerablemente en bolsas profundas y en estados gomosos. Los recubrimientos necesitan cuidado: el nitruro de aluminio y titanio convencional tiene afinidad por el aluminio y fomenta la acumulación de bordes, mientras que el carburo pulido sin recubrimiento, el nitruro de circonio o un recubrimiento específico de baja fricción funcionan mucho mejor.

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Para una comparación lado a lado del número de flautas y la geometría adaptadas al trabajo de aluminio, nuestro equipo ha escrito un práctico Guía de selección de fresas para aluminio. que analiza las mismas decisiones desde el lado de la caja de herramientas.

Profundidad de corte: compromiso radial versus axial

La tabla le proporciona una velocidad de corte y una carga de viruta, pero la profundidad de corte decide cuánto de ese rendimiento puede ofrecer físicamente la máquina. Existen dos estrategias amplias en el aluminio y ambas funcionan bien cuando se aplican de manera consistente.

• Axial profundo, radial ligero: corte de una a dos veces el diámetro de la herramienta en profundidad con solo entre el 10 y el 30 por ciento de compromiso radial. Este estilo de desbaste trocoidal mantiene la carga estable, distribuye el desgaste a lo largo de la ranura y evacua las virutas de manera eficiente porque la fresa no está enterrada en el material.
• Axial poco profundo, radial pesado: corte unos pocos milímetros de profundidad utilizando la mayor parte del diámetro de la herramienta. Esto se adapta a máquinas rígidas y herramientas de corto alcance, y exige una configuración rígida porque la carga en el borde es alta.

El acabado es diferente. Mantenga el compromiso radial ligero, alrededor del 5 al 8 por ciento del diámetro, recorra toda la profundidad en una sola pasada cuando sea posible y avance lo suficientemente rápido como para que el borde siga cortando en lugar de pulir la pared. También verifique la potencia del husillo antes de seguir el extremo superior de la tabla, ya que el desbaste de aluminio con altas tasas de eliminación de metal puede detener un husillo pequeño mucho antes de que la herramienta se esfuerce.

Evacuación de refrigerante y virutas

El aluminio no necesita refrigerante para sobrevivir, pero siempre necesita una forma para que la viruta salga del corte. El aire comprimido o un sistema de nebulización manejan la mayoría de los trabajos de fresado, mantienen el área de trabajo visible y evitan el choque térmico y el desorden causado por una fuerte inundación de refrigerante. El refrigerante por inundación sigue siendo útil para bolsas profundas, bolsas con acceso deficiente y cualquier operación en la que, de otro modo, las virutas recircularían debajo del cortador.

La regla práctica es simple: si después de cada pasada se ven virutas en el suelo y no en el bolsillo, su evacuación está funcionando. Si ve que se vuelven a cortar virutas, escucha un cambio en el sonido o nota que el acabado empeora hacia el final de una pasada, deténgase y corrija la extracción de virutas antes de tocar los valores de avance y velocidad.

Solución de problemas: lectura de chips, sonido y acabado

La mayoría de los problemas del aluminio se anuncian antes de que se deseche la pieza. La siguiente tabla asigna los síntomas habituales al ajuste que los soluciona más rápido.

Un hábito separa a los talleres que rara vez rompen las cortadoras de los que las rompen semanalmente: cambian una variable a la vez y escuchan el corte después de cada cambio. Dos ajustes a la vez hacen imposible saber cuál ayudó.

Preguntas frecuentes

¿A qué RPM debo hacer funcionar una fresa de un cuarto de pulgada en 6061?

A una velocidad de corte de 500 a 800 SFM, una cortadora de un cuarto de pulgada produce aproximadamente 7600 a 12000 RPM. Primero verifique el límite de la máquina, luego combine la velocidad del husillo con una carga de viruta de 0,002 a 0,004 pulgadas por diente, lo que da un avance de la mesa de alrededor de 30 a 95 IPM dependiendo del número de flautas.

¿Necesito refrigerante al fresar aluminio?

No siempre. La lubricación por chorro de aire o en cantidad mínima se encarga de la mayoría de los trabajos de fresado y mantiene las virutas en movimiento, mientras que el refrigerante por inundación vale la pena en bolsas profundas, en operaciones de perforación y en cualquier lugar donde, de otro modo, se volverían a cortar las virutas.

¿Por qué las virutas de aluminio se pegan a mi cortador?

Casi siempre porque la carga de viruta es demasiado pequeña o el filo ya no está afilado. El borde roza en lugar de cortarse, el aluminio se suelda a presión a la flauta y el borde reconstruido crece hasta que el acabado falla o la herramienta se rompe.

¿Puedo utilizar los mismos avances y velocidades para 7075 y 6061?

Comience más abajo en 7075. Es más fuerte y menos tolerante con el compromiso agresivo, así que comience cerca de 400 SFM con una carga de viruta moderada y aumente solo después de que el corte suene estable y las virutas salgan limpias y plateadas.

Los avances y velocidades del aluminio son, en última instancia, un punto de partida, no una respuesta fija, porque cada máquina, soporte y pieza de trabajo tiene su propia opinión sobre lo que funciona. El gráfico te lleva rápidamente al rango correcto, las fórmulas te mantienen honesto y el sonido del corte te dice el resto. Esa combinación es la forma en que nuestros ingenieros de aplicaciones abordan cada trabajo de aluminio que pasa por la fábrica, y es la ruta más rápida hacia un proceso estable que mantenga la tolerancia ejecución tras ejecución.