¡Voy a preceder este artículo diciendo que no soy un experto en esto! Muchas herramientas de corte caras han encontrado su fin mientras las «usaba» para mecanizar aluminio. Hay una tonelada de buena información del mundo de los maquinistas en Internet sobre el corte de aluminio. Casi todo se hace con fresas de metal reales y centros de mecanizado. Incluso un molino de metal bastante dinky es mucho más rígido y menos propenso a la vibración que un router de alta resistencia. Esta es una discusión sobre cómo obtener resultados decentes y no estropear las cosas mientras se utiliza una herramienta que está bien, pero no es ideal para un trabajo.

Los cinco grandes desafíos que he tenido con el corte de aluminio varias routers que he tenido son:

• selección de la aleación
• rigidez de la máquina
• selección de la senda/estrategia
• alimentos y velocidades
• despeje/refrigeración de virutas
• fijación

¡Conseguir cada uno de estos ordenados hará una gran diferencia en su éxito! ¡

¡Seguridad!

Primero un poco sobre la seguridad – porque el corte de metal trae algunas preocupaciones reales que usted no tiene al cortar madera o plástico! Hay una razón por la que los centros de mecanizado de metal comerciales tienen recintos. Las virutas y el refrigerante que vuelan son un gran desastre y también suponen un peligro real para los operarios. Internet está lleno de vídeos de máquinas que sacan las piezas de los tornillos de banco y de cortadoras que se frenan y salen volando. En el caso del mecanizado de metales, los trozos son más pesados, más afilados y más calientes. Utiliza gafas de seguridad en todo momento cuando mecanices aluminio.

Sujetar bien el material es muy importante. Debido a la resistencia del aluminio y al aumento de las fuerzas de corte, las piezas pequeñas y los recortes pueden salir despedidos con gran fuerza y velocidad, lo que da mucho miedo. No es descabellado montar un escudo o una cortina para protegerse.

Selección de la aleación: ¿Qué tipo de aluminio?

El aluminio se alea más a menudo con otros metales para mejorar propiedades específicas. Una visión general se puede encontrar aquí: Aleaciones de aluminio 101. En general, las mejores aleaciones para el mecanizado son las de la serie 6xxx. Esto es bueno porque son muy comunes y fáciles de conseguir. La mayor parte de la extrusión es de aleación 6xxx. El «xxx» significa que hay muchos subtipos de aluminio de la serie 6. El 6061 es muy común y es una buena opción para el mecanizado. He mecanizado chapa de la serie 5xxx -una vez cuando un cliente me la trajo- y fue un desastre en la fresadora. Muy gomoso y propenso a cargar los cortadores. Lección aprendida. Si es posible, siga con las aleaciones de la serie 6xxx.

El tratamiento térmico (para aquellas aleaciones en las que funciona) también afecta a la dureza del material. El tratamiento térmico se muestra como un número que sigue a la letra «T» – como «6061-T6». Generalmente, las aleaciones tratadas térmicamente serán mejores (más duras y menos gomosas) para el mecanizado. El material no tratado térmicamente se designará como «T3» o «T4» y el tratado térmicamente (o envejecido) será «T5» o «T6» – así que en igualdad de condiciones, si quiere mecanizarlo, asegúrese de conseguir material tratado térmicamente. El material tratado térmicamente es también un poco más fuerte. Cualquiera que venda metal estará mucho más al tanto de los detalles que yo – así que pregunte antes de comprar.

Si tuviera que elegir algo para mecanizar, sería «6061-T6» para cosas de uso general o placa fundida «Mic-6» para cosas que tienen que ser estables o se benefician de un stock inicial plano. Mic-6 es una designación de producto de Alcoa, pero el nombre se utiliza a menudo como «Kleenex» o «Xerox» para significar simplemente «placa de fundición». Está fundida en una lámina en lugar de extruida, por lo que tiene una tensión interna mínima y no se deforma cuando se mecaniza. También viene rectificado súper plano – ¡pero es más caro!

Cargas de corte

Puede probar cuán (in)rígida es su máquina consiguiendo un indicador de cuadrante y colocándolo para leer la deflexión en algún eje en algún lugar cerca del cabezal. Agarra la máquina (sin el cabezal) y tira de ella tan fuerte como te atrevas. A menos que tengas una máquina realmente robusta se moverá mucho. Tuve una máquina que cortaba madera muy bien y con precisión, pero se desviaba 1,5 mm con la sola presión que podía hacer con mis manos. La verdad es que – si lo estás haciendo bien – un cortador haciendo una operación normal de mecanizado crea mucha menos carga en la máquina de lo que crees. Combina esto con el software en los controles de la máquina que está diseñado para controlar las aceleraciones con gracia – y una máquina bastante floja puede hacer cortes muy precisos.

Cuando usted hace el salto de cortar madera (densidad de hasta 50 libras/pie cúbico) a aluminio (alrededor de 170 libras/pie cúbico) usted está cortando algo cuatro veces más denso. Como es de esperar las cargas de corte suben mucho si tomas el mismo cortador a la misma velocidad – ¡así que no lo hagas!

Para más información sobre el mecanizado de aluminio con máquinas ligeras, mira este excelente vídeo de NYCCNC: Avances de Shapeoko & Velocidades y consejos de mecanizado

Estrategias de corte

Con una máquina flexible tienes que mantener las cargas en la herramienta bajas y uniformes o dejará una superficie fea. Los paquetes modernos de CAM tienen elegantes estrategias de trayectoria de la herramienta para mantener una carga consistente del cortador. Para el desbaste, estas estrategias (llamadas «Adaptive» para los productos de Autodesk, «Dynamic» para Mastercam, etc.) son muy efectivas y darán resultados mucho mejores. Esto es especialmente notable en las esquinas o bolsillos donde las estrategias tradicionales obligan a la fresa a tomar un enorme bocado justo cuando cambia de dirección!

La profundidad axial de corte (la profundidad a la que se enganchan las flautas de la fresa) también es importante. Si usted tiene un husillo de baja potencia con un montón de RPM, usted puede encontrar que es mejor para moverse más rápido, pero tomar un corte de profundidad inferior a la plena con una estrategia de corte de estilo «adaptable». La limpieza de la viruta será más fácil y puede obtener una mejor fiabilidad del proceso a costa de sólo un poco de velocidad.

Para las operaciones de acabado, especialmente las de 3D con una fresa de punta de bola – un enfoque de «pre-acabado» realmente ayudará a hacer la superficie final agradable. Para hacer esto sólo tiene que hacer un conjunto de operaciones que son las mismas que sus trayectorias de acabado, pero que dejan un poco de material (.02″ / 0.5mm) y utilizan un paso más grande de 2 a 4X. Estas trayectorias dejarán una capa de material muy uniforme para que las operaciones de acabado final las eliminen. En las esquinas, esto reducirá el volumen de material que necesita ser eliminado y eliminará los pasos de una pasada de desbaste que pueden poner una carga desigual en su cortadora. Tratar de forzar un acabado de desbaste escalonado con una fresa de acabado puede hacer que la broca (o la máquina) se desvíe telegrafiando los pasos de desbaste en la pieza acabada.

Para más información sobre los enfoques básicos del mecanizado 3D, consulte mi artículo: INTRODUCCIÓN AL MECANIZADO CNC DE SUPERFICIES

Alimentación y velocidad

Hay fórmulas para calcular el rango correcto de parámetros de corte para una herramienta dada en un material determinado y los maquinistas ponen mucho esfuerzo en calcular «alimentaciones y velocidades.» La mayoría de los proveedores de herramientas tienen directrices específicas que son muy útiles. Aquí hay algunos buenos recursos para ayudar con esto:

• Harvey Tool Blog: Velocidades y avances 101
• NYC CNC: Velocidades & ¡Tutorial de avances para máquinas CNC! WW164

Aquí tienes un rápido resumen de lo que necesitas saber para elegir una velocidad de avance razonable y RPM para tu situación (Lo siento, ¡todavía no hay sistema métrico!) :

Pies de superficie por minuto (SFM): Es la distancia que recorre un punto de la superficie -por ejemplo, la punta de una flauta de la herramienta- en un minuto. Imagine que hace rodar la herramienta a lo largo de una superficie junto a una regla. El SFM es la distancia que recorre la herramienta en un minuto. No es algo que se calcule, es más bien una métrica para decir «lo rápido» que estamos cortando. Se pueden tomar buenas directrices de una tabla proporcionada por un fabricante de herramientas – o de directrices aproximadas para un material. En el caso de las herramientas de metal duro para el aluminio, la velocidad es de 600-1500, más alta para el acabado y más baja para el desbaste. Para los aceros inoxidables y otros materiales pesados, el SFM ideal puede ser inferior a 100.

Revoluciones por minuto (RPM): Es la velocidad a la que gira la herramienta. El segundero de un reloj va a 1 RPM. Es de esperar que su herramienta sea más rápida. Las fresadoras suelen tener un amplio rango de RPM, pero no mucho par de torsión en el extremo inferior, por lo que probablemente le irá mejor en el rango de 8.000 a 25.000 RPM.

Diámetro de la fresa (D): Este es el diámetro de la parte de corte de la fresa.

Número de dientes de la fresa (T): ¿Cuántas ranuras/dientes tiene la herramienta de corte? Para el aluminio, cuanto menos tenga, mejor. Dos son casi siempre suficientes, y para el corte de chapa o el desbaste sin refrigeración por inundación, las fresas de un solo filo son increíbles. (ver abajo para más)

Para hacer algunos cálculos útiles, vamos a empezar con un estándar de 1000 SFM para nuestro aluminio y D – el diámetro de nuestra herramienta. Imaginemos que tenemos una bonita fresa de carburo de 1/4″ de dos aristas en espiral. Así que D será de 0,25″ y T será de 2.

Usando esta fórmula, podemos calcular las RPM que usaremos:

RPM = (3,8 x SFM) / D

15200 = (3,8 x 1000) / 0,25

¡Así que tenemos nuestras RPM teóricas! Ahora podemos calcular la velocidad de la máquina, utilizando dos variables adicionales:

Carga por diente (CPT): Es la cantidad de mordida que toma cada diente a la velocidad de avance completa programada. Generalmente se expresa en milésimas de pulgada, por ejemplo, nuestra fresa de metal duro de 1/4″ podría funcionar bien con un CPT de 0,002″.

Pulgadas por minuto (IPM): Esta es la velocidad de corte – lo rápido que el husillo se mueve a través del material.

Así, podemos calcular la velocidad de avance (IPM) a partir de las RPM, la carga de viruta por diente (CPT) y el número de dientes (T) de la herramienta:

IPM = RPM x CPT x T

Con nuestra velocidad de 15.200 RPM y 0.002″ CPT en una herramienta de dos filos:

60,8 =15200 x 0,002 x 2

¡Nuestro avance será de 60,8 pulgadas por minuto!

Este es un buen comienzo – y probablemente funcionará bien. La comprobación de los datos publicados por el fabricante sobre el SFM y la carga de viruta le permitirá utilizar números más específicos de la herramienta y obtener mejores resultados. La carga de viruta de 0,002″ que utilizamos en este ejemplo está en el lado bajo para el desbaste con una herramienta de 1/4″, y puede ser capaz de aumentar bastante la velocidad de avance sin problemas.

¡No intentes que las cosas vayan mejor yendo muy despacio! Esto es casi tan malo como ir demasiado rápido porque en lugar de romper su cortador de inmediato – se frota y generar calor y goma de mascar – y luego romper. Resista la tentación de ir demasiado lento. Asegúrese de que las virutas que salen del corte son virutas reales. Coge un calibre y mide una – idealmente el grosor en el «extremo gordo» debería estar cerca del valor de carga de viruta por diente que elegiste.

También debe ser «corte ascendente» por defecto – una opción en su software CAM. Esto tomará la parte gorda de la viruta primero y evitar el roce y la generación de calor. Consulte este rápido artículo de Harvey Tool sobre la diferencia entre el fresado ascendente y el convencional.

Cortadores

La elección del cortador marca una gran diferencia, especialmente si está limitado en el uso de refrigerante. Muchas fresas estándar están optimizadas para su uso con refrigerante en un centro de mecanizado cerrado. Si no utiliza refrigerante o sólo utiliza aire, tendrá que tener cuidado de no cargar las fresas con metal rozado o pegajoso. Evite todo lo que tenga más de dos filos. Si está terminando un extremo de bola de tres flautas puede estar bien, pero es más propenso a la carga. Los filos adicionales aumentan la rigidez de la fresa, lo que puede ser útil.

Las herramientas de un solo filo son una gran ayuda cuando se corta aluminio en una fresadora. Típicamente usted tiene muchas RPM del husillo pero no mucha rigidez, y la limpieza de la viruta es un problema. Las fresas de un solo filo son las que mejor se adaptan a este escenario. Mira esto: la de dos filos se ha atascado y la de un solo filo ha funcionado como un campeón

También querrás limitar el «stick-out» de tus herramientas al mínimo. Calcule la profundidad que necesita para cortar y luego añada un pequeño margen – tal vez 0,125″ / 3mm – sólo para no chocar. Las herramientas cortas de «longitud de talón» son geniales.

Limpieza de virutas y refrigeración

Una vez que esté operando con «avances y velocidades» razonables, llegará al siguiente problema: ¿cómo sacar las virutas del corte y cómo mantener la fresa fría? En un mundo ideal, las virutas se cortarían limpiamente y se expulsarían del corte, llevándose todo el calor generado por el proceso de corte. Esto no es probable que ocurra… ¡pero tienes opciones!

Tu opción menos sucia es el aire comprimido: soplar las virutas fuera del corte y mantener la herramienta despejada. El aire en sí mismo no absorbe mucho calor, así que esto sólo funcionará para el corte ligero sin bolsas profundas… idealmente con un cortador de una sola flauta o con una estrategia de mecanizado que no implique el ranurado de una sola pasada. Hay «pistolas de aire frío», hechas por Vortec y otros que funcionan bien, pero cualquier chorro de aire enfocado y regulable debería funcionar bien.

Saliendo del aire solo, se puede utilizar una niebla de refrigerante, o un sistema de «lubricación de cantidad mínima». Fogbuster, Koolmist, y muchos otros son complementos comunes a los routers CNC. Sólo necesita un depósito y una boquilla y una línea de aire comprimido a la zona del husillo. El refrigerante es suficiente para proporcionar algo de lubricidad y para evaporar el calor. Se combina con aire para limpiar las virutas. Es sucio, pero normalmente se puede instalar algún tipo de sistema de drenaje para mantener el líquido alejado de las partes eléctricas y de movimiento importantes. Los sistemas de lubricante de cantidad mínima son más ligeros en cuanto al aire y se centran más en proporcionar un lubricante al corte y menos en limpiar las virutas. Dependiendo de la aplicación, esto puede ser suficiente.

Si usted tiene una máquina de trabajo pesado y está preparada para manejarlo, el refrigerante de inundación es excelente. Es el estándar para el fresado de metales en general y algunas fresadoras pueden manejar el flujo de exceso de refrigerante fuera de la mesa y de vuelta a la bomba de refrigerante. Para trabajos ligeros o medios en aluminio, probablemente no lo necesites. En un router es poco probable que sea la cuestión de hacer o romper porque las máquinas no son típicamente de gran alcance o lo suficientemente rígido para tomar cortes pesados.

Fijación

¿Cómo lo vas a sujetar? Dependiendo de tu máquina y de tu elección de refrigerante y opciones de limpieza de virutas, tienes un montón de maneras de hacerlo…

Arriba puedes ver la opción más simple – ¡perfora algunos agujeros donde no vas a mecanizar y atorníllalo a una hoja de madera contrachapada! Aquí también he puesto algunas láminas de plástico para proteger la cama de MDF de la máquina. Esta no es una opción lista para la producción, pero si tienes que hacerlo antes de la hora de comer, vale la pena intentarlo. Es posible que tenga que utilizar pestañas (probablemente una opción en su software CAM) para mantener las piezas pequeñas en su lugar.

Si su máquina tiene una mesa de vacío, que es una buena opción si usted tiene suficiente capacidad de vacío para mantener la hoja hacia abajo a medida que cortar más y más agujeros a través de ella. El vacío es genial para el corte de producción, donde se puede establecer un accesorio con junta que sólo sostiene la parte donde no se va a cortar a través. Dado que el aluminio es caro y es muy difícil volver a indexar una chapa que se ha desplazado, puede ser bueno utilizar un enfoque de «cinturón y tirantes» y también sujetar o indexar mecánicamente las chapas grandes (especialmente las delgadas) contra los topes fijos, además de utilizar el vacío.

La manera que prefiero (si es posible) es sujetar el material con algún tipo de arraigo de abrazadera de correa. Esto funciona mejor para el material más grueso. Abajo hay una foto de mi cortando una placa de 3/8″ en una máquina con una placa de aluminio gruesa para una mesa. Esta mesa tiene agujeros roscados cada pocos centímetros por lo que las abrazaderas de correa se puede utilizar. Lo mejor. Mesa. ¡Nunca! Puedes ver algunas abrazaderas de metal estándar como las que verías en un taller mecánico, así como una hecha en casa de MDF que tiene mayor alcance y amortigua la vibración. Estoy utilizando una fresa de un solo filo de 1/4″ con chorro de aire frío.

Hay algunas otras cosas extrañas visibles en la imagen de arriba – en primer lugar, los palos de agitación de pintura se deslizó bajo la placa cada pie o así. Estos me permiten cortar a través de la pieza de trabajo sin cortar en la mesa de la máquina de aluminio. También ayudan a dejar caer las virutas fuera de las ranuras a medida que se cortan. La otra cosa extraña es el ladrillo de plomo cubierto con cinta plástica. La cinta de plástico es para no tocar el plomo, y el plomo está ahí para amortiguar las vibraciones en la placa. El operario tiene que moverlo y mantenerlo alejado del cabezal de corte, pero evita que la chapa castañetee, sobre todo porque las piezas grandes se cortan casi libres, excepto donde se sujetan con lengüetas. No es bonito, pero ha funcionado bien.

También se pueden utilizar tornillos de banco como en un centro de mecanizado. He atornillado (muy raramente) un par de tornillos de banco a la mesa en una fila y los he utilizado para sostener la extrusión para el mecanizado. Otras personas hacen esto todo el tiempo y a mí también me ha funcionado muy bien – ¡pero mi experiencia es limitada! Los maquinistas de Internet tienen esto cubierto.

Conclusiones

Ahora usted sabe lo que yo sé. ¡No es exhaustivo, pero es un comienzo, y espero que le ahorre un cortador roto o algún otro dolor de cabeza!

Enlaces:

• CNC de Nueva York: Avances de Shapeoko &¡Velocidades y consejos de mecanizado!
• Herramienta Harvey: Atacando el Aluminio: Una guía de mecanizado
• Blog de Harvey Tool: Velocidades y avances 101
• NYC CNC: Velocidades &¡Tutorial de avances para máquinas CNC! WW164

Nota:

Este artículo contiene información que refleja mis opiniones – ¡no prometo su utilidad! Puede contener errores (¡por favor, hágamelo saber si encuentra alguno!) e incluirá prejuicios basados en mi limitada experiencia. Si no está de acuerdo con algo de lo que aquí se expone, póngase en contacto con nosotros. Esto no es sólo para que yo comparta lo que sé, sino para aprender de los demás. Con mucho gusto insertaré información adicional y opiniones diferentes para que los lectores sean más conscientes de la diversidad de respuestas «correctas»

Registro de cambios:

Actualizado: 12/5/19 – Tratamiento térmico y Mic 6, corte de escalada, advertencia de lentitud y corrección de errores en el cálculo.

Actualizado: 1/9/21 – Añadidos cortadores, secciones de estrategias, enlaces.