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Cálculo de las Condiciones de Corte para el Mecanizado con Fresa: Puntos clave a recordar

1. Pregunta

¿De qué métodos se dispone para calcular las condiciones de corte en el fresado frontal?

Al preparar el fresado de los extremos, consulté la tabla de condiciones de corte, pero no pude encontrar las condiciones correspondientes para el mecanizado deseado.

¿Cuál es el método de cálculo de las condiciones de fresado?

2. Respuesta

La velocidad del husillo se calcula a partir de la velocidad de fresado; el avance se calcula a partir del avance por diente; la profundidad de corte se obtiene a partir del diámetro de la fresa.

La velocidad del cabezal se calcula a partir de la velocidad de corte y el diámetro de la fresa, con la velocidad de corte referenciada a partir de la tabla de condiciones de corte o el índice de maquinabilidad.

El avance se calcula a partir del avance por diente, la velocidad del cabezal y el número de dientes de la fresa. La profundidad de corte se obtiene a partir del diámetro de la fresa. Realice pruebas de mecanizado basadas en los resultados calculados para ajustar las condiciones de fresado.

Método de cálculo de la velocidad del husillo

Fórmula para calcular la velocidad de rotación:

N=(1000*Vc)/π*Dc

Fórmula para calcular la velocidad de fresado:

Vc=(π*Dc*N)/1000

  • N: Revoluciones por minuto (min-1)
  • Vc: Velocidad de fresado (m/min)
  • Dc: Diámetro de corte (mm)

I. Cuando el diámetro de la herramienta utilizada no está registrado en la tabla de condiciones de corte

Debe calcular la velocidad de fresado basándose en las condiciones de fresado del diámetro más próximo, utilizando la fórmula dada. A continuación, calcule la velocidad de rotación. Un enfoque más sencillo consiste en utilizar el diámetro deseado como referencia y calcular la velocidad de rotación multiplicándola por la relación de diámetros.

Figura 2 Tabla de condiciones de corte

Material a mecanizar 

Condiciones de fresado 

Diámetro de la fresa (D)
Acero al carbono estructural mecánico
(S45C-S55C)
Acero aleado para herramientas
(SKD, SCM, SUS)
Acero templado y revenido
(35-40HRC)
(HPM, NAK)
Aleación de cobre
Aleación de aluminio
Velocidad de avance (mm/min)Velocidad de rotación
(min-1)
Velocidad de avance (mm/min)Velocidad de rotación
(min-1)
Velocidad de avance (mm/min)Velocidad de rotación
(min-1)
Velocidad de avance (mm/min)Velocidad de rotación
(min-1
RanuradoDe ladoRanuradoDe ladoRanuradoDe ladoRanuradoDe lado
140 270 10,190 90 190 7,350 70 150 6,620 330 650 25,200 
2.51703408,610901906,410701505,57037074021,000
31803607,2501102105,570801604,62042084016,800
3.52004006,3001302504,830801703,99044088014,700

Por ejemplo, al calcular la velocidad de giro de una fresa con un diámetro de disco de 2,8 para el mecanizado de acero al carbono estructural,

La velocidad de rotación de una fresa con un diámetro de disco de 3 es de 7250 (min-1),

Por lo tanto, la velocidad de rotación de una fresa con un diámetro de disco de 2,8 es: 7.250(min-1)×3/2,8= aproximadamente 7.768(min-1).

*Con una velocidad de fresado constante, cuanto menor sea el diámetro de la cuchilla, mayor será la velocidad de rotación.

2. Cuando el material a mecanizar no figura en la tabla de condiciones de corte,

Se calcula multiplicando la velocidad de rotación de otros materiales mecanizados de la lista por la relación del índice de mecanizabilidad entre los materiales a cortar.

Por ejemplo, al calcular la velocidad de rotación de una fresa con un diámetro de disco de 3 para mecanizar hierro fundido gris,

La velocidad de rotación cuando el diámetro de la cuchilla es 3 y se mecaniza acero al carbono estructural es de 7.250(min-1).

Cuando el índice de maquinabilidad del acero al carbono estructural es de 70 y el de la fundición gris es de 85,

La velocidad de giro al fresar fundición gris es de: 7.250(min-1)×85/70= aproximadamente 8.804(min-1).

※ El índice de maquinabilidad es un valor que expresa la facilidad de mecanizado de los materiales, siendo 100 la facilidad de mecanizado del acero de corte libre. Cuanto menor sea el valor, más difícil será mecanizarlo, y puede servir de referencia a la hora de fijar la velocidad de corte.

Puntos clave para ajustar la velocidad de giro

【Cuando se utiliza una fresa de bola】

Si se utiliza una fresa de bola, el cálculo basado en el diámetro de corte real se aproximará más a las condiciones de mecanizado reales.

Figura 3 Método para calcular el diámetro de corte real y la velocidad de rotación correcta

1. Cuando la velocidad del cabezal es limitada

Si la velocidad del cabezal está limitada por la máquina herramienta, lo que da como resultado una velocidad de procesamiento más lenta que la especificada en la tabla de condiciones de corte, la velocidad de avance debe reducirse proporcionalmente.

Por ejemplo, si las condiciones de corte recomendadas son una velocidad del cabezal de 30.000 (min-1) y un avance de 600 (mm/min), y el límite de velocidad de la máquina herramienta es de 20.000 (min-1), entonces la velocidad de avance descenderá a 600 x 20.000 / 30.000 = 400 (mm/min). Además, la velocidad de corte puede mantenerse a pesar de la reducción de la velocidad del husillo aumentando el diámetro de la fresa.

2. Cuando se adoptan medidas contra las vibraciones

Incluso cuando se reduce la velocidad del husillo para evitar vibraciones y prolongar la vida útil de la herramienta, el cambio en la resistencia al corte dentro del rango de velocidad de corte común (por ejemplo, 50~150 (m/min) para acero al carbono utilizado en estructuras de máquinas) es mínimo y no mejora la eficiencia.

Ajustar la profundidad de corte y la velocidad de avance es más eficaz. Sin embargo, si se producen vibraciones a la velocidad inherente debido al envejecimiento de la máquina herramienta o si la pieza se mecaniza sin conocer la velocidad de corte correcta, debe ajustarse la velocidad del husillo.

Cálculo de la velocidad de avance

La fórmula para calcular el avance es:

F=fz*N*Zn

La fórmula de cálculo para cada profundidad de corte es la siguiente:

Fz=F/(Zn*N)

  • F: Avance (mm/min)
  • fz: Avance por diente (mm/diente)
  • N: Velocidad del cabezal (min-1)
  • Zn: Número de dientes

1. Cuando la tabla de condiciones de corte no enumera las condiciones correspondientes para el diámetro del filo de corte de la herramienta:

Cuando se calcula con la carga de viruta por diente como constante, la carga de viruta por diente debe calcularse basándose en la velocidad y el avance del diámetro del filo de corte más cercano y, a continuación, el avance debe calcularse utilizando este valor junto con la velocidad de mecanizado.

En aplicaciones reales, los cambios en el diámetro y la longitud del filo de corte afectarán a la rigidez de la herramienta. Esto debe tenerse en cuenta al calcular la carga de viruta por diente. Para un uso básico, también se pueden realizar cálculos basados en los valores medios de los parámetros que figuran en la tabla de condiciones de corte.

Figura 5: Tabla de condiciones de corte

Material a mecanizar 

Condiciones de fresado 

Diámetro de la fresa (D)
Acero al carbono estructural mecánico (S45CAcero aleado para herramientas (SKD, SCM, SUS)40HRC) (HPM, NAK)Aleación de cobre-aleación de aluminio
Velocidad de avance (mm/min)Velocidad de rotación
(min-1)
Velocidad de avance (mm/min)Velocidad de rotación
(min-1)
Velocidad de avance (mm/min)Velocidad de rotación
(min-1)
Velocidad de avance (mm/min)Velocidad de rotación
(min-1)
RanuradoDe ladoRanuradoDe ladoRanuradoDe ladoRanuradoDe lado
140 270 10,190 90 190 7,350 70 150 6,620 330 650 25,200 
2.51703408,610901906,410701505,57037074021,000
31803607,2501102105,570801604,62042084016,800
3.52004006,3001302504,830801703,99044088014,700

Por ejemplo, al utilizar una fresa vertical con un diámetro de disco de 2,8 para procesar acero al carbono estructural, calcularemos el avance de la fresa vertical de la siguiente manera:

Dado que la velocidad de avance es de 360 mm/min cuando el diámetro de la cuchilla es de 3 y de 340 mm/min cuando el diámetro de la cuchilla es de 2,5, la velocidad de avance cuando el diámetro de la cuchilla es de 2,8 sería: (360-340) / (3-2,5) * (2,8-2,5) + 340, lo que equivale aproximadamente a 352 mm/min. La velocidad del cabezal se calcula utilizando el "Método de cálculo de la velocidad del cabezal".

2. Cuando el material de la pieza no figura en la tabla de condiciones de corte:

La velocidad de avance para el material de la pieza no incluido en la lista se calcula multiplicando la velocidad de avance de otro material de la pieza incluido en la lista por la relación del índice de maquinabilidad entre los dos materiales.

Por ejemplo, al calcular la velocidad de avance de una fresa vertical con un diámetro de hoja de 3 al mecanizar fundición gris, la velocidad de avance al mecanizar acero al carbono estructural es de 360 mm/min. El índice de maquinabilidad del acero al carbono estructural es de 70, y el de la fundición gris es de 85.

Por lo tanto, la velocidad de avance al fresar fundición gris pasa a ser 360(mm/min) * 85/70 = 437(mm/min). La velocidad del cabezal se calcula utilizando el "Método de cálculo de la velocidad del cabezal".

Puntos clave para ajustar la velocidad de avance:

1. Al adoptar medidas de prevención de vibraciones:

En el caso de las fresas verticales con hojas de gran longitud propensas a las vibraciones, o las que tienen cuellos largos y grandes salientes, o las de diámetro de hoja fino, la reducción de la profundidad de corte o del avance por diente puede disminuir proporcionalmente la resistencia al corte. Por lo tanto, esto es más eficaz que reducir la velocidad del husillo.

La figura 6 muestra un diagrama esquemático del corte con una fresa vertical de cuello largo.

Además, al mecanizar las zonas de las esquinas en el mecanizado lateral, aumenta la longitud de contacto del filo de corte, por lo que es necesario tomar medidas para reducir la velocidad de avance.

Un avance por diente demasiado pequeño puede acelerar el desgaste. Excepto para fresas de diámetro fino (inferior a 2), el avance por diente no debe ser inferior a 0,01 mm.

Figura 7: Diagrama esquemático del mecanizado de esquinas

Cálculo del avance

1. Cuando se utiliza una fresa de mango

Figura 8: Condiciones de corte de una fresa de mango

Diámetro de la fresa DAnuncio AnuncioRd
RanuraCara lateral
D<1≤0.02D ≤1.5D≤0.05D
1≤D<3≤0.05D≤0.07D
3≤D<6≤0.15D≤0.10
6≤D≤0.2D≤0.15D

Figura 9: Profundidad de corte en el mecanizado lateral

Figura 10: Profundidad de corte en el mecanizado de ranuras

La cantidad de entrada Ad y Rd se calculan multiplicando el diámetro de la fresa por el coeficiente de la tabla de condiciones de corte. Por ejemplo, cuando el diámetro de la fresa es 5, y se está realizando el fresado lateral, según la tabla de condiciones de corte, Ad es 1.5D y Rd es 0.1D. Por lo tanto, Ad es 1.5×5, que es menor o igual a 7.5(mm), y Rd es 0.1×5, que es menor o igual a 0.5(mm).

2. Al utilizar una fresa de punta esférica

Tabla 11 (a) Condiciones de corte para fresas de punta esférica

Tratamiento de contenidosAnuncioPf
Mecanizado en bruto≤0.1D≤0.3D
Mecanizado de precisión≤0.05D≤0.05D

Tabla 12 (b) - Condiciones de corte para fresas de punta esférica

Top End RMaterial mecanizadoTemplado y revenido Acero (35~40HRC) (HPM, NAK)
Condiciones de fresado
Longitud efectivaAd(mm)Pf(mm)Velocidad de corte (mm/min)Velocidad de rotación(min-1)
0.10.50.010.0134050,400
10.010.0130050,400
1.20.010.0123049,350
0.1510.010.0150050,400
20.010.0139045,150
0.210.020.0469050,400
20.020.0362050,400
30.010.0144043,050
40.010.0142039,900

La figura 13 muestra la profundidad de corte Ad cuando se utiliza una fresa de punta esférica.

(a) Cuando se utiliza una fresa de punta esférica, la profundidad de corte Ad se calcula multiplicando el diámetro de la herramienta por un determinado coeficiente. Por ejemplo, cuando el diámetro de la herramienta es 2 y Ad es 0,1D, el cálculo es 0,1 x 2 = 0,2(mm).

(b) Al utilizar la tabla de condiciones de corte para fresas de punta esférica, la profundidad de corte Ad se lee directamente en la tabla. Si las condiciones de corte de la herramienta que desea utilizar no figuran en la tabla, utilice el valor medio del diámetro de la herramienta y la longitud efectiva más próximos.

3. Cuando el material a mecanizar no figura en la tabla de condiciones de corte

Utilice como referencia el acero al carbono estructural mecánico o el acero templado indicado en la tabla de condiciones de corte.

Para materiales más blandos que la línea de base, ajuste temporalmente la profundidad de corte al mismo valor y auméntela hasta un nivel en el que no se produzcan problemas mediante un mecanizado de prueba.

Para materiales más duros, ajuste el valor a la profundidad de corte multiplicada por la relación del índice de maquinabilidad de ambos y realice un mecanizado de prueba.

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