Cando se trata de corte de metal, existen basicamente tres factores clave que determinan como funcionan as cousas: a velocidade de corte, que é basicamente a velocidade á que se move a superficie onde a ferramenta contacta coa peza; a velocidade de avance, é dicir, a cantidade que a ferramenta avanza durante cada revolución; e a profundidade de corte, referíndose a ata que punto profundiza a ferramenta no material. Estes factores non son independentes. Cambia un parámetro e os outros afectaranse inmediatamente. Toma por exemplo a velocidade de avance. Se alguén intenta aumentar moito a velocidade de avance sen axustar nada máis, probablemente terá que reducir en troca a profundidade de corte. De outro xeito, a ferramenta sobrecargarase e comezará a vibrar ou a trepidar, algo que ninguén quere ver na taller.
Cando as velocidades de corte aumentan, xeran máis calor, o que desgasta máis rápido as ferramentas a menos que se realicen axustes na taxa de avance ou na profundidade de corte. Por exemplo, ao traballar con materiais de aceiro endurecido, aumentar o avance nun entorno do 20% adoita significar reducir a profundidade de corte uns 15% se queremos evitar que as ferramentas de corte fallezan prematuramente. Ir demasiado fondo no material incrementa os problemas de vibración, e elevar en exceso as velocidades en aliñas resistentes como o Inconel 718 pode provocar a formación de fisuras debido ao exceso de calor acumulado. Achar o equilibrio adecuado entre todos estes factores é o que fai exitosa a mecanización, xa que equivocarse nesta combinación leva a resultados deficientes, perda de tempo e custosas substitucións de ferramentas no futuro.
Os fabricantes aplican modelos empíricos como a ecuación de vida útil da ferramenta de Taylor ( VT n = C ) para orientar as decisións—onde V é a velocidade de corte, T é a vida útil da ferramenta, e C e n son constantes específicas do material e da ferramenta. Por exemplo, reducir a velocidade nun 30% pode duplicar a vida útil da ferramenta no fresado de titánio. As principais compensacións inclúen:
| Obxectivo | Axuste de Parámetros | Risco de Compensación |
|---|---|---|
| Maior Produtividade | ↑ Taxa de avance / ↓ Profundidade | Fractura da ferramenta, mal acabado |
| Menor custo | ↓ Velocidade de corte | Tempo de mecanizado aumentado |
| Acabado superficial máis fino | ↓ Avance / ↑ Velocidade | Taxa reducida de eliminación de material |
A selección de parámetros baseada en datos prioriza as restricións da aplicación: os compoñentes aeroespaciais requiren tolerancias estreitas (preferindo avances moderados), mentres que as pasadas de desbaste maximizan a profundidade de corte. Este enfoque sistemático elimina os ensaios e erros innecesarios, mellorando tanto a eficiencia operativa como a calidade das pezas.
As características dos materiais establecen límites importantes cando se trata de cortar metais de forma segura e eficiente. Tómese o acero ao carbono, como o AISI 1045, que normalmente oscila entre 15 e 25 na escala de dureza Rockwell. Con ferramentas de carburo, os operarios poden acadar xeralmente velocidades de corte entre 120 e 250 metros por minuto. As cousas son moi diferentes, porén, cando se traballa con superaliñas base níquel como o Inconel 718, que se sitúan arredor de 35 a 45 na escala de dureza. Estes materiais requiren velocidades moito máis baixas, a miúdo por debaixo dos 30 metros por minuto, porque tenden a endurecerse rapidamente durante o traballo e exercen unha tensión inmensa sobre as ferramentas de corte. O que fai posibles todas estas diferenzas son variacións fundamentais no comportamento destes materiais a nivel molecular durante os procesos de mecanizado.
| Propiedade do material | Acero AISI 1045 | Inconel 718 |
|---|---|---|
| Conductividade térmica | Alta (51 W/m·K) | Baixa (11.4 W/m·K) |
| Tendencia ao Endurecemento por Deformación | Moderado | Severo |
| Faixa de Velocidade Óptima | 150±30 m/min | 20±5 m/min |
Superar os intervalos de velocidade recomendados acelera o desgaste do flanco —ata un 300 % en ligazóns duras— segundo ASM International. A selección conservadora da velocidade segue sendo esencial para controlar a xeración de calor e manter a integridade da ferramenta.
A xeometría da peza limita as profundidades de corte (DOC) alcanzables. Unha chapa de aceiro inoxidable de 0,5 mm pode requiren un DOC ≤ 0,1 mm para evitar a flexión, mentres que unha placa de aluminio de 50 mm pode soportar ata 5 mm de DOC. Tres factores mecánicos dominan a estabilidade:
Por exemplo, acadar unha tolerancia IT7 nunha peza de titanio de 10 mm require normalmente un DOC < 1,5 mm. Os estudos de campo indican que a selección incorrecta do DOC contribúe ao 72% dos fallos prematuros de plaquitas en mecanizado de pared delgada (Journal of Materials Processing Technology, 2023).
A clásica ecuación de vida útil das ferramentas de Taylor (VTn = C) aínda ten importancia, aínda que a forma en que a aplicamos cambiou bastante coa dispoñibilidade de ferramentas melloradas hoxe en día. Novos recubrimentos como o nitruro de aluminio de titanio (TiAlN) permiten aos arranqueiros traballar a velocidades moito máis altas ao procesar aceros endurecidos, aproximadamente entre 45 e 65 metros por minuto, mantendo ao mesmo tempo que as ferramentas non se desgasten excesivamente rápido. Cando os fabricantes combinan estes recubrimentos modernos con modelos tradicionais, poden reducir os custos de ferramentas nun 30% ao producir grandes cantidades. O que fai que isto funcione realmente é a estabilidade térmica destes recubrimentos, que axuda a previr problemas de adherencia ao mecanizar materiais aeroespaciais. Polo tanto, a pesar de todos os avances, os principios básicos de Taylor continúan guiando as prácticas reais de mecanizado en varias industrias.
A xestión térmica eficaz depende dunha aplicación dirixida do refrigerante:
A selección óptima do refrigerante equilibra a viscosidade e a condutividade térmica, non só para suprimir picos de temperatura senón tamén para evitar o endurecemento superficial e manter acabados con Ra ≤ 0,8 µm
Os parámetros principais no corte de metais son a velocidade de corte, a velocidade de avance e a profundidade de corte. Cada un destes inflúe sobre os demais, polo que os cambios nun deles poden afectar aos outros.
Equilibrar estes factores é crucial porque axustes inadecuados poden levar a problemas como o desgaste da ferramenta, vibracións ou mal acabado superficial, o que pode afectar á calidade xeral e á eficiencia do proceso de mecanizado.
Diferentes materiais, como o acero AISI 1045 fronte ao Inconel 718, compórtanse de forma diferente baixo condicións de mecanizado. A súa composición, dureza e propiedades térmicas determinan os axustes axeitados de velocidade, avance e profundidade para un corte seguro e eficiente.
A vida útil das ferramentas pode prolongarse optimizando os parámetros de corte e empregando plaquitas recubertas avanzadas. A aplicación de versións modernas de modelos empíricos como a Ecuación da Vida Útil da Ferramenta de Taylor pode guiar cara a mellores prácticas de mecanizado.
EN
