Ajuste de avance CNC en fresado de arcos

¿Alguna vez has notado que las marcas visibles en las superficies fresadas no son consistentes entre movimientos lineales y circulares, incluso cuando se utiliza la misma velocidad de avance? ¿Te has preguntado por qué las fresas tienden a vibrar cuando mecanizan arcos internos? La razón está relacionada con la diferencia entre el radio de la trayectoria circular del centro de la fresa y el radio de la trayectoria circular de la superficie de la pieza.

Los CNC generan el avance con base en la trayectoria del centro de la herramienta de corte. Al fresar un contorno en dos ejes a 10.0 pulgadas por minuto (ipm), a esa velocidad se desplaza el centro de la herramienta. Cuando se mecaniza una superficie lineal (G01), el CNC mantiene exactamente 10.0 ipm sobre la superficie de trabajo.

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Sin embargo, en el movimiento circular, la longitud del recorrido del centro de la fresa será distinta a la del recorrido sobre la superficie de la pieza. En arcos externos, el trayecto del centro es más largo. En arcos internos, más corto. (Consulte la ilustración para comprender mejor el concepto)

Variación de la velocidad de avance en fresado CNC entre arcos internos y externos. La corrección depende de la relación entre los radios de la trayectoria del centro de la herramienta y de la superficie mecanizada.

Diferencia de trayectoria en fresado circular y su impacto en el avance CNC

Si la velocidad de avance es correcta para movimientos lineales y se mantiene desde una instrucción previa, el CNC mecanizará superficies curvas externas más lentamente y superficies curvas internas más rápidamente que las lineales.

Cuanto mayor sea la diferencia entre el tamaño del arco de la trayectoria del centro y el tamaño del arco de la superficie de la pieza, más marcada será la diferencia de velocidad en el punto de contacto de corte (punto de tangencia de la herramienta). El resultado: mecanizar arcos con la velocidad de avance pensada para movimientos lineales puede generar tiempos de ciclo excesivos en arcos externos, vibraciones, acabados no deseados o, incluso, rotura de la herramienta en arcos internos.

Esta condición también se presenta con herramientas de corte de punto único utilizadas en operaciones de torno. Pero como el radio de la nariz de la herramienta es bastante pequeño, la trayectoria del centro está muy cercana a la de la superficie de trabajo, lo que hace mucho menos notorio el efecto.

Cálculo del ajuste de velocidad de avance en arcos CNC

Observe nuevamente la ilustración. En los arcos externos es notable el impacto en el tiempo de ciclo. Por ejemplo, si se utiliza una velocidad de avance lineal de 10.0 ipm para maquinar un radio externo de 0.25 pulgadas con una fresa de 1.0 pulgada de diámetro, ese movimiento circular toma casi 5 segundos más de lo necesario. En este caso, el programador debe triplicar la velocidad de avance para lograr un mecanizado eficiente del radio de 0.25 pulgadas, tal como se haría en una trayectoria lineal.

La proporción entre el radio de la trayectoria de la superficie de trabajo y el radio de la trayectoria del centro de la herramienta determina cuánto debe aumentarse (en radios externos) o reducirse (en radios internos) la velocidad de avance circular. En el ejemplo, el radio de la superficie es de 0.25 pulgadas y el radio del centro de la herramienta es de 0.75 pulgadas (0.25 + 0.5). Dividir 0.75 entre 0.25 da como resultado 3.0. En lugar de usar la velocidad lineal F10.0, el programador necesitará F30.0 para el movimiento circular. Programar adecuadamente la velocidad de avance para arcos externos puede tener un impacto significativo en los tiempos de producción, especialmente en trabajos de gran volumen.

La misma proporción aplica para arcos internos. Nuevamente, se divide el radio del centro de la herramienta entre el radio de la superficie de la pieza. El resultado será siempre menor a uno. Multiplicando este valor por la velocidad de avance lineal se obtiene una velocidad de avance menor, adecuada para el mecanizado del arco interno.

Funciones de control numérico para ajustar la velocidad en curvas

Algunos fabricantes de CNC han implementado funciones para ayudar a manejar esta situación. Heidenhain, por ejemplo, ofrece la función constant contouring speed. FANUC permite desacelerar los movimientos circulares internos con la función automatic corner override, que se activa mediante un parámetro, pero deja en manos del fabricante de la máquina o del usuario final la configuración correspondiente (consulte el parámetro número 7010 en los CNC actuales de las series 0 y 30). Incluso, es posible que el sistema CAM que utilice tenga alguna función útil al respecto.

Importante: esta técnica debe aplicarse solo cuando la cantidad de material por remover esté balanceada de manera uniforme alrededor del contorno por mecanizar —como en el fresado de acabado— o cuando se mecanizan piezas fundidas o forjadas con forma cercana a la final (near-net shape). No se debe usar esta técnica en desbaste, cuando se retira gran cantidad de material de superficies mecanizadas, especialmente si hay más material en algunas zonas que en otras. Aumentar la velocidad de avance en estos casos puede aumentar considerablemente la carga sobre la herramienta.

Si su máquina o software cuenta con estas funciones, aprenda a utilizarlas. Si no —o si no está conforme con su funcionamiento— no se pierda la próxima entrega de Actualidad CNC, que presentará dos programas personalizados en G-code que pueden ayudar a solucionar este problema.