Uno de los grandes retos en la manufactura (que involucra la intercesión de tres factores como el tiempo, costo y cantidad de partes), es el de producir más con menor costo y en menor tiempo, cualquiera que sea la actividad de manufactura este reto siempre está presente.

Para los departamentos de Maquinado, este reto les implica involucrar herramientas que les permitan hacer la programación CAM de manera rápida sin muchas iteraciones y utilizar estrategias que “expriman” la máxima eficiencia de sus CNC, además, la experiencia del personal (Maquinista y Programador) suma una herramienta más que tiene vital importancia.  

Por lo anterior, la finalidad de este blog es hacer un enfoque particularmente en cómo aprovechar la máxima eficiencia de tu CNC, pero ¿Cómo lograr esto?, tal vez ya hayas escuchado el concepto High Speed Machining (Maquinado de Alta Velocidad), si no, en las siguientes líneas lo explicaré de manera un tanto técnica pero también veremos las grandes ventajas de trabajar con este tipo de estrategias.

Concepto High Speed Machining 

Existen algunas definiciones para HSM como:

La más común

• Maquinar a altas revoluciones de la herramienta (o husillo) y altas velocidades de avance, con profundidades de corte más pequeñas y acción constante de la herramienta sobre el material a lo largo de la trayectoria.

Una muy técnica

• Maquinar a la frecuencia de resonancia de la máquina.

La resumida

• High Speed Machining es una combinación de técnicas de maquinado para lograr los mejores resultados.

Y verdaderamente son muchos factores que se toman en cuenta para la correcta implementación de ésta técnica, talleres que buscan lograr el HSM deben considerar maquinaria que tenga buena capacidad de movimiento (Altas RPM y altas velocidades de avance), herramientas de corte ideales, capacidades de CAM adecuadas y un controlador bien soportado.

¿Cómo funciona HSM?

Como bien definimos, el concepto consta de varios factores, expliquemos los más relevantes por los que es conocido HSM

Acción de la herramienta

También conocido como tool engagement, se refiere al contacto radial al que está sometida la herramienta; el análisis que resulta de aquí es que un aumento en la profundidad radial de la herramienta resulta en un incremento de la potencia requerida por la máquina, en la deflexión de la herramienta y mayor carga en la herramienta.

En la siguiente imagen vemos de forma más clara como a mayor profundidad de corte la acción de la herramienta radialmente representado en color naranja es mayor que si se tiene menor profundidad de corte (imagen 3).

En el Maquinado de esquinas internas el “tool engagement” se evalúa en base al radio de la trayectoria y un radio de herramienta menor que el radio de esquina a maquinar, en base a esto tenemos 3 condiciones: la menos deseable es que para lograr un radio de esquina utilicemos una herramienta del mismo radio con una trayectoria aguda; una condición deseable es utilizar una trayectoria con radio en el cambio de dirección de la herramienta para suavizar el impacto; y la estrategia más deseable es utilizar herramientas de radio menor al radio por maquinar con trayectorias más suavizadas.

Profundidad de la Herramienta

El maquinado de alta eficiencia es una técnica de fresado que repercute en reducción de tiempos de ciclo, aumentando el rango de remoción de material y la vida útil de la herramienta.

Tamaño de Herramental

Preferir herramental de menor tamaño que se mueva más rápido a herramental de gran tamaño con movimientos mas lentos. Un herramental más chico ayuda a ahorrar cambios de herramienta y hace más fácil lograr el maquinado ideal eliminando la necesidad de hacer por separado las estrategias de desbaste con herramental grande y después estrategias de acabado con herramental chico. Esto también implica un CAM que te permita combinar las estrategias de desbaste y acabado.

Estrategias en un sistema CAM

Dentro del mercado CAM, existen una serie de herramientas con distinto nombre que se basan en algunas técnicas mencionadas líneas arriba como lo es el “tool engagement” entre las más conocidas se encuentra VoluMill, Adaptive Clearing, Maquinado Trocoidal, etc.

A continuación, mostramos algunas formas de lograr configurar estas opciones dentro de CAMWorks.

En el árbol de operaciones de CAMWorks, das clic con el botón derecho del ratón sobre la operación y en la ventana emergente seleccionas Editar definición.

Seleccionamos el botón de Desbaste (Roughing).

En la sección Vaciado (Pocketing) la pestaña de Patrón (Pattern), provee distintas opciones de estrategias de trayectorias para el vaciado, aquí podemos encontrar la opción VoluMill (esta opción esta sujeta a licencia, verifica que cuentes con la licencia correspondiente para acceder a la opción).

Algunas de estas opciones de patrón, habilitan el botón MAV (High Speed) en el cual puedes cambiar los parámetros como el tamaño de radio en los cambios de dirección de la herramienta.

Ahora que conocemos el concepto High Speed Machining y cómo podemos configurar las profundidades de la herramienta para mejorar la eficiencia de nuestro maquinado, la sección de Parámetros de Profundidad será una opción que tal vez ahora sea de interés configurar.

En la siguiente imagen podemos ver de una manera gráfica las trayectorias generadas con una estrategia VoluMill, que cumple la teoría de HSM vista líneas arriba en donde la herramienta sigue trayectorias con radios cada cambio de trayectoria. 

Adicionalmente es posible configurar algunos parámetros de desbaste, en base al material de la herramienta, el material a maquinar, los Holders de herramienta, el amarre de la pieza.

Como ya hemos visto, High Speed Machining es un concepto que hace falta definir con varios puntos técnicos, en resumen, hay varios factores que determinan que la aplicación de High Speed Machining sea exitoso dentro de los departamentos de maquinado; el herramental, la máquina, el controlador y el software son algunos.