Optimización del Mecanizado de Alta Velocidad: Técnicas, Materiales y Aplicaciones

Fundamentos del Mecanizado de Alta Velocidad (MAV)

Sujeción de Piezas y Herramientas en MAV

Se requieren soluciones especiales de montaje que garanticen la concentricidad de la herramienta en el fresado o de la pieza en el torneado. Dado que la rigidez de sujeción hidráulica disminuye con la velocidad de giro, se utilizan como alternativa sistemas de montaje por contracción (el husillo se calienta por inducción y, al enfriar, se contrae y sujeta la herramienta). En el fresado, una vez montada, la herramienta debe ser equilibrada (existen sistemas automáticos).

Herramientas Específicas para Mecanizado de Alta Velocidad

Cada operación y material de la pieza requiere un material específico de herramienta. Por ejemplo, para el fresado de aceros templados, se pueden usar herramientas de nitruro de boro cúbico. Para fundiciones, se utilizan cermets o cerámicas, a menudo con recubrimientos de nitruro de titanio y carbonitruro de titanio. Para aleaciones ligeras de aluminio (Al), el metal duro es el indicado. Existe una tendencia a usar herramientas enterizas cuando los diámetros son pequeños, ya que las sujeciones de las plaquitas reducen la rigidez del sistema y son más difíciles de equilibrar. En general, se requieren ángulos de incidencia superiores a los del mecanizado convencional (entre 12º y 16º) con el fin de reducir el desgaste en la cara frontal de los filos de corte de la herramienta.

Materiales Aptos para Mecanizado de Alta Velocidad

El mecanizado de alta velocidad es aplicable a una amplia gama de materiales, incluyendo aleaciones de aluminio, aleaciones de titanio, aceros, superaleaciones e incluso materiales compuestos. Los materiales más habituales y sus velocidades de corte (vc) típicas son:

• En torneado: aleaciones ligeras (vc > 5000 m/min), fundición gris (vc = 1200 – 2000 m/min), aceros al carbono de baja aleación (vc = 800 m/min), aceros endurecidos (vc = 120 – 200 m/min), entre otros.
• En fresado: aleaciones ligeras (vc > 5000 m/min), fundición gris (vc = 1200 m/min), aceros tratados (vc = 300 – 400 m/min), entre otros.
• En taladrado: aleaciones ligeras (vc > 2000 m/min), fundiciones (vc = 1000 m/min), entre otros.
• En rectificado: aceros (vc = 400 m/min), fundiciones (vc = 150 – 400 m/min), entre otros.

Precisión y Acabado Superficial en MAV

La precisión obtenida en el mecanizado de alta velocidad depende de las exigencias del sector y del material a mecanizar. Por ejemplo, en el mecanizado de acero templado se pueden obtener rugosidades entre 1 y 10 μm, dependiendo de si se mecanizan moldes para inyección de aluminio (Al) o estampas para forja. En el mecanizado de aleaciones de aluminio (Al) se pueden obtener rugosidades medias inferiores a 0,1 μm. Al eliminarse el calor principalmente a través de la viruta, la pieza sufre poca deformación, lo que permite conseguir tolerancias muy estrechas.

Desafíos del Mecanizado de Alta Velocidad

• Coste elevado de los medios de producción.
• Limitaciones de los medios de sujeción.

Sectores de Aplicación del MAV

Los sectores donde se aplica habitualmente el mecanizado de alta velocidad son: aeronáutica, automoción y matricería.

Mecanizado de Ultra-Alta Velocidad: Una Evolución

Con el continuo aumento de la velocidad de giro del husillo, se ha logrado incrementar aún más la velocidad de corte. Esto ha dado lugar a la distinción entre dos tipos de mecanizado de alta velocidad: el mecanizado a alta velocidad (MAV) y el mecanizado a ultra-alta velocidad (MUAV).