Avances y Velocidades CNC Explicados

Comprender cómo funcionan los avances y velocidades es fundamental si quieres mejorar tus habilidades CNC.

Te ayudará a optimizar tus velocidades de mecanizado, a obtener un mejor acabado superficial y, lo que es más importante, a prolongar la vida útil de tu herramienta.

Si utilizas fresas que compraste en Mekanika, puedes acceder a los avances y velocidades preconfigurados para Autodesk Fusion 360 aquí.

 

• Las velocidades se refieren a la velocidad de rotación de tu husillo, expresada en rpm (revoluciones por minuto). Determinar las velocidades correctas es principalmente una cuestión de establecer qué tan rápido puedes hacer girar tu herramienta sin sobrecalentarla durante el corte.
• Los avances se refieren a la velocidad de avance, que es la velocidad lineal de tu máquina, expresada principalmente en mm/min. Optimizar tu velocidad de avance consiste en maximizar la cantidad de material que cortas por unidad de tiempo; cuanto más rápido, mejor en general.

Por lo tanto, configurar correctamente tus avances & velocidades significa simplemente encontrar el punto óptimo donde tu herramienta gira a la velocidad perfecta en relación con su velocidad de movimiento dentro del material.

Ese punto óptimo puede significar cosas diferentes según tu objetivo: lograr el mejor acabado superficial, mecanizar tus piezas lo más rápido posible o maximizar la vida útil de tu herramienta.

Estos conceptos se pueden resumir visualmente en un gráfico, donde la velocidad de avance se representa frente a la velocidad de rotación del husillo, y que nos ayuda a identificar 6 zonas diferentes.

Como se ilustra arriba, hay principalmente dos puntos malos que quieres evitar. El primero ocurre cuando reduces demasiado la velocidad del husillo en relación con la velocidad de avance. Al hacerlo, estás forzando las ranuras de tu fresa a cortar demasiado material, lo que puede provocar vibraciones no deseadas o, peor aún, una herramienta rota.

En el otro lado del gráfico, si reduces demasiado la velocidad de avance en relación con la velocidad del husillo, las ranuras de tu fresa comenzarán a frotar el material en lugar de cortar virutas limpias.

Esta acción hará que tu herramienta se sobrecaliente y, por lo tanto, se ablande. Sus bordes afilados se desafilarán y, si sigues cortando con bordes desafilados, empezarás a ver un acabado superficial muy deteriorado en tu material.

Una buena regla general es recordar siempre que necesitas hacer virutas, no polvo.

La pregunta ahora es: ¿cómo encontramos el punto óptimo para cualquier material dado?

El parámetro que vincula estos conceptos y que se utiliza ampliamente como métrica estándar para determinar los avances & velocidades óptimos se llama carga de viruta.

La carga de viruta, también llamada "avance por diente", es el grosor del material que se introduce en cada filo de corte a medida que se mueve a través del material de trabajo.

La carga de viruta se expresa en mm/diente y se puede encontrar usando la siguiente ecuación: 

Feedrate  =  N  x  Chipload  x  RPM

donde N es el número de ranuras de la fresa y RPM es la velocidad de rotación del husillo.

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Ilustremos este concepto e imagina que quieres cortar contrachapado con una fresa de 6mm y 2 ranuras. En nuestro caso, la carga de viruta recomendada para contrachapado es de alrededor de 0,1mm/diente (cf. la tabla de carga de viruta avanzada al final de este artículo).

Definamos una velocidad de avance arbitraria de 2 000 mm/min. Usando la ecuación anterior, encontramos que el husillo tiene que girar a 10 000 rpm para lograr la carga de viruta adecuada:

2 000 = 2  x  0,1  x  10 000

Basándonos en esta relación matemática, observamos que si queremos aumentar la velocidad de avance para cortar ese contrachapado más rápido, tendremos que aumentar también la velocidad de rotación del husillo para mantener una carga de viruta constante :

4 000 = 2  x  0,1  x  20 000​

Ahora, imaginemos que tu husillo no puede girar más rápido de 10 000 rpm. Todavía podemos aumentar la velocidad de avance usando una fresa de 3 ranuras y manteniendo una carga de viruta constante:

3 000 = 3  x  0,1  x  10 000

Basándonos en este conocimiento, ahora podemos usar tablas que nos permitirán calcular nuestros avances & velocidades y lograr una carga de viruta óptima para cualquier material dado.

Valores de Carga de Viruta para Principiantes

Si aún no estás familiarizado con tu máquina, hemos compilado una tabla de carga de viruta inicial con valores más bajos. Son intencionadamente bajos para ayudarte a ganar confianza con la máquina, sin importar el tipo de compromiso, la dureza de tu material, etc... 

También puedes consultar a continuación nuestro Calculador de Avances y Velocidades para Principiantes que utilizará estos valores de carga de viruta para proponer Avances y Velocidades basados en el modelo de tu máquina.

Ten en cuenta que en Fusion 360, cuando se establecen 2 de los 3 parámetros (avance, rotación y carga de viruta), el tercero se ajusta automáticamente. Esta herramienta nos permite probar diferentes valores de velocidad de avance y velocidad de rotación, mientras mantenemos un ojo en el grosor de nuestra viruta.

Materiales	Cargas de Viruta reducidas para Principiantes para varios diámetros de herramienta [mm/diente]
	2mm	3mm	4mm	6mm	8mm
Madera dura	0,02	0,04	0,06	0,08	0,1
Contrachapado	0,03	0,05	0,06	0,08	0,09
MDF	0,04	0,05	0,06	0,09	0,1
Plásticos blandos	0,05	0,07	0,08	0,1	0,12
Aluminio	0,01	0,02	0,02	0,03	0,04

 

Tabla de Carga de Viruta Avanzada

Aquí tienes una tabla de carga de viruta para cuando hayas adquirido suficiente confianza para utilizar velocidades de avance más optimizadas. (valores en mm/diente)

Material	Carga de Viruta para usuarios experimentados para varios diámetros de herramienta [mm/diente]
	3mm	6mm	8mm
MDF	0.08	0.12	0.14
Contrachapado / Madera blanda	0.07	0.1	0.12
Madera dura	0.05	0.08	0.11
Plásticos blandos	0.1	0.12	0.14
Plásticos duros	0.08	0.1	0.12
Aluminio	0.02	0.04	0.06
Acero al carbono	0.01	0.02	0.03

Como se indicó anteriormente en el artículo, te recomendamos que comiences configurando la velocidad de avance real de tu máquina por debajo del valor de la tabla y la aumentes gradualmente. En general, encontrarás que tus avances & velocidades óptimos se determinarán a partir de la experiencia y la prueba y error.

Por ejemplo, para la mayoría de los materiales, normalmente puedes configurar la velocidad del husillo entre 16.000-22.000 rpm y ajustar tu velocidad de avance para obtener buenos resultados con tu máquina.

Del mismo modo, te sugerimos que aumentes lentamente la profundidad de tus cortes mientras realizas estas pruebas. De hecho, una profundidad de corte excesiva resultará en la deflexión de la herramienta (consulta este artículo para entender por qué esto puede ser problemático).

La mayoría de los usuarios de CNC utilizan la experiencia para determinar el valor de avance, velocidad y profundidad de corte para una situación particular.

Aunque la teoría detrás del cálculo de una carga de viruta óptima es sencilla (y hay muchas calculadoras en línea para ayudarte a evitar hacerlo a mano), la realidad a menudo difiere de los valores teóricos.

Para ayudarte a encontrar un punto de partida al fresar nuevos materiales, hemos creado un Calculador de Avances & Velocidades para Principiantes que te sugerirá valores conservadores y 'seguros' correspondientes a tu máquina, herramienta y material. Esto significa que puedes comenzar con estos valores y aumentarlos progresivamente para encontrar los parámetros óptimos.

PERO RECUERDA: muchos factores pueden influir en el avance/velocidad óptimos, como la rigidez de la máquina, el tipo y la fijación del material, la profundidad de corte, el tipo y estado de la fresa, y el acabado superficial requerido... Así que no uses ciegamente los valores de ninguna calculadora: utiliza siempre tu sentido común y experiencia para adaptarlos si es necesario.

CALCULADOR DE AVANCES & VELOCIDADES CNC MEKANIKA 

Como puedes ver en esas tablas, el tipo de material fresado puede tener una gran influencia en el objetivo de carga de viruta y en las estrategias de fresado.

Para ayudarte, hemos creado una biblioteca de los materiales más comunes utilizados en fresadoras CNC de 3 ejes para ayudar a los principiantes y ofrecer consejos sobre las especificidades que presenta cada material.

Proponemos consejos correspondientes a cada una de nuestras máquinas Mekanika, pero pueden aplicarse a cualquier otra marca.

Junto con el Calculador de Avances & Velocidades para principiantes que encontrarás a continuación, deberías obtener suficiente información para empezar a fresar cualquier tipo de material.

 

Además de los números y valores, debes tener en cuenta que las siguientes variables influirán en gran medida en la calidad de tus cortes y en la carga de viruta que se puede lograr en la misma máquina.

Fijación de la Pieza de Trabajo

Fija siempre tu pieza de trabajo de la mejor manera posible. Una pieza de trabajo suelta vibrará mientras se corta y provocará un mal acabado superficial.

Si no estás seguro de tu fijación, consulta nuestra guía completa sobre métodos de fijación, o utiliza tornillos para madera para sujetar tu pieza de trabajo en varios puntos al spoilerboard. No es el método más elegante, pero es rápido y eficiente.

Dureza del Material

Cuanto más dura sea la pieza, mayor deflexión soportará tu fresa.

Esto causará vibraciones y traqueteo. Ten paciencia al fresar material duro y utiliza pasos más pequeños o reduce tu velocidad de avance.

Afilado de la Fresa

Una fresa es una herramienta de corte y, con el tiempo, acabará desafilándose. A medida que se desgasta, tendrás que ir con más calma y reducir la velocidad de avance para mantener un buen acabado superficial. También puedes simplemente reemplazarla o volver a afilarla.

Profundidad de Corte

Dependiendo de la profundidad a la que quieras que tu fresa entre en el material, tendrás que adaptar tu velocidad de avance para preservarla.

• La regla general para principiantes es realizar pasadas con:
  Profundidad de corte máxima = ½ diámetro de la herramienta.
  
  
• La versión avanzada de esta regla, para usuarios experimentados es: 
  Profundidad de corte máxima = diámetro de la herramienta

Pero recuerda, como se mencionó anteriormente: algunos materiales más complejos o duros requieren una menor profundidad de corte (ejemplos típicos son el aluminio y el Plexiglás...), y algunos materiales más blandos o algunas operaciones menos agresivas pueden permitir una mayor profundidad de corte.

Pero si quieres estar seguro en la mayoría de los casos, solo recuerda:
Profundidad de corte máxima = ½ diámetro de la herramienta.

Compromiso de la Herramienta

Durante algunas operaciones de fresado, más de ¼ de la circunferencia de tu herramienta "toca" el material durante el fresado. Como resultado, la fresa no puede enfriarse correctamente y tiende a sobrecalentarse fácilmente.

Así que, de nuevo, para estas operaciones de fresado más pesadas, necesitarás usar una velocidad de avance más baja para permitir que tu fresa se mantenga fría, o simplemente reducir la profundidad de corte.

Compromiso ligero	Compromiso pesado

Resumen del proceso