Al mecanizar acero, hierro fundido, moldes grandes u otras piezas de trabajo difíciles, la potencia de la máquina CNC se convierte en una consideración de compra importante.

Pero elegir una máquina CNC para cortes pesados ​​no es tan sencillo como comprar la máquina con mayor potencia de husillo.

Una máquina con un husillo de 30 kW no es automáticamente mejor para cada aplicación de corte pesado-que una máquina con un husillo de 20 kW.

El rendimiento de corte real depende de varios factores que trabajan juntos:

• potencia del husillo
• Par del husillo
• Velocidad de corte
• Diámetro de herramienta
• Profundidad de corte
• Compromiso radial
• Tasa de alimentación
• Tasa de eliminación de material
• Rigidez de la máquina
• Estabilidad de herramientas y portapiezas

Para los compradores que comparan un centro de mecanizado CNC, la pregunta más útil es:

¿Cuánta carga de corte requiere realmente mi proceso de producción? ¿Puede la máquina mantener esa carga continuamente?

Ésta es la base para elegir la potencia de máquina CNC adecuada.

1. ¿Qué significa realmente la potencia de la máquina CNC?

Cuando un fabricante de máquinas CNC enumera la potencia del husillo, el número normalmente se refiere a la potencia disponible en el husillo de la máquina.

Puede expresarse en:

kilovatios

caballos de fuerza

Por ejemplo, un husillo se puede especificar como:

18,5 kilovatios

o:

25 CV

Pero la potencia nominal por sí sola no indica cómo funcionará la máquina durante cortes intensos.

También necesitas saber:

¿A qué velocidad del husillo está disponible la potencia nominal?

Par máximo del husillo

Energía continua versus energía de corta-duración

Curva de par

Rango de velocidad del husillo

Esta distinción es importante porque el corte intenso suele producirse a velocidades del husillo relativamente bajas o moderadas.

Un husillo que proporciona alta potencia solo a muy altas RPM puede no ofrecer el mismo rendimiento práctico que un husillo con un fuerte par de baja-velocidad.

2. La potencia y el par del husillo son diferentes

Este es uno de los puntos más importantes a la hora de seleccionar una máquina CNC para corte pesado.

La potencia describe la velocidad a la que se puede realizar el trabajo.

El par describe la fuerza de rotación disponible en el husillo.

La relación se puede expresar como:

P = T × n / 9550

dónde:

P=potencia del husillo en kW

T=par del husillo en N·m

n=velocidad del husillo en rpm

Esto significa que a velocidades de husillo más bajas, una máquina puede requerir un par sustancial para mantener la carga de corte deseada.

Por ejemplo, el desbaste pesado con una cortadora grande puede funcionar a RPM relativamente bajas pero requiere un torque de husillo significativo.

Es por eso que un comprador nunca debe comparar la potencia de una máquina CNC sin verificar el torque del husillo.

3. Por qué los kW máximos por sí solos pueden ser engañosos

Considere dos máquinas CNC.

Máquina A

Potencia máxima del husillo: 22 kW

Velocidad máxima: 18.000 rpm

Par de velocidad moderado a baja-velocidad

Máquina B

Potencia máxima del husillo: 18,5 kW

Velocidad máxima: 12.000 rpm

Mayor par a baja velocidad-

Si su producción involucra principalmente cortadores grandes que eliminan cantidades sustanciales de acero, la Máquina B puede tener características que sean más relevantes para la aplicación.

Esto no significa que una máquina sea universalmente mejor.

Significa que la potencia máxima del husillo y las RPM máximas deben evaluarse en función del proceso de corte.

Para el mecanizado pesado, la curva de par puede ser más informativa que el número principal de kW.

4. ¿Qué es el corte pesado?

"Corte pesado" puede significar diferentes cosas según la aplicación.

Generalmente implica cargas de corte más altas causadas por combinaciones de:

Gran profundidad de corte

Gran compromiso radial

Gran diámetro de herramienta

Alta velocidad de avance

Materiales difíciles-de-mecanizar

Alta tasa de eliminación de material

Por ejemplo, desbastar un componente de acero grande con una fresa de 63 mm a una profundidad de corte sustancial es una aplicación muy diferente del acabado de una carcasa de aluminio con una fresa de 10 mm.

Ambos son fresados ​​CNC.

Sólo uno puede requerir un par de torsión del husillo y una potencia de máquina sustanciales.

Por lo tanto, antes de seleccionar la potencia de la máquina CNC, defina qué significa el corte pesado para su producción.

5. El material tiene un efecto directo sobre la potencia requerida de la máquina

Diferentes materiales generan diferentes cargas de corte.

Aluminio

El aluminio suele poder mecanizarse a velocidades de corte relativamente altas.

El principal requisito puede ser una alta tasa de eliminación de material en lugar de un par de torsión extremo del husillo.

Por lo tanto, un husillo de alta-velocidad puede resultar valioso, especialmente con herramientas más pequeñas.

Acero carbono

El acero generalmente requiere mayor fuerza de corte que el aluminio.

Para desbaste pesado, el par del husillo y la rigidez de la máquina se vuelven más importantes.

Acero inoxidable

El acero inoxidable puede generar importantes cargas de corte y calor.

La geometría de la herramienta, la velocidad de corte, el refrigerante y la evacuación de viruta influyen en el rendimiento requerido de la máquina.

Hierro fundido

El hierro fundido puede generar desgaste abrasivo en las herramientas y cargas de corte sustanciales según el grado y la operación.

Para piezas de fundición de gran tamaño, la rigidez de la máquina y el par del husillo pueden convertirse en factores importantes.

Por lo tanto, la potencia correcta de la máquina CNC depende tanto del material como de las condiciones de corte.

6. El diámetro de la herramienta cambia el requisito de energía

Una cortadora más grande puede eliminar más material por revolución, pero también cambia la carga de corte en el husillo.

Por ejemplo, compare:

fresa de 12 mm

con:

fresa frontal de 63 mm

La fresa de 63 mm se puede utilizar para una gran eliminación de material durante el desbaste, pero puede generar fuerzas de corte considerablemente mayores.

Esto significa que seleccionar un husillo de máquina CNC sólo según las RPM máximas puede ser engañoso.

Una cortadora grande puede funcionar a RPM mucho más bajas y al mismo tiempo requerir un torque sustancial.

Para mecanizado pesado, considere siempre:

Diámetro de herramienta + velocidad de corte + profundidad de corte + compromiso radial

juntos.

7. La tasa de eliminación de material es una mejor manera de pensar en la potencia de corte

Una forma útil de evaluar el corte pesado es mediante la tasa de eliminación de material (MRR).

Un cálculo de fresado simplificado es:

MRR=Ap × Ae × Vf

dónde:

Ap=profundidad de corte axial

Ae=ancho radial de corte

Velocidad de alimentación Vf =

A medida que estos valores aumentan, aumenta la cantidad de material eliminado por minuto.

La potencia de corte requerida también aumenta según el material y las condiciones de corte.

Esta es la razón por la que una máquina que funciona bien con pasadas de acabado poco profundas puede tener dificultades con un desbaste agresivo.

Por lo tanto, al comprar un centro de mecanizado CNC, es útil informar al fabricante de la máquina lo siguiente:

Diámetro de herramienta

Profundidad de corte

Compromiso radial

Tasa de alimentación

Material

en lugar de simplemente decir:

"Necesitamos una máquina potente".

8. El corte pesado requiere más que la potencia del husillo

Un error de compra común es suponer que aumentar la potencia del husillo resuelve todos los problemas de corte-importantes.

No es así.

El corte pesado también requiere suficiente:

Rigidez de la máquina

La estructura de la máquina debe resistir las fuerzas de corte.

Rigidez del husillo

El husillo y los cojinetes deben permanecer estables bajo carga.

Portaherramientas

El portaherramientas debe transmitir torque sin descentramiento o movimiento excesivo.

sujeción de piezas

El dispositivo debe sujetar la pieza de trabajo de forma segura.

Mesa y estructura

La máquina debe soportar las fuerzas de corte sin vibraciones excesivas.

Si la estructura de la máquina no es lo suficientemente rígida, agregar potencia del husillo puede simplemente hacer que la máquina sea capaz de aplicar más fuerza sin mejorar la estabilidad del corte.

Esta es la razón por la que la rigidez de la máquina CNC es una parte importante en la selección de máquinas de corte-pesadas.

9. Cómo saber si su máquina tiene suficiente potencia

Un enfoque práctico es comenzar con las condiciones de mecanizado existentes.

Registro:

Material de la pieza de trabajo

Diámetro de herramienta

Velocidad de corte

Tasa de alimentación

Profundidad de corte axial

Compromiso radial

Carga del husillo

tiempo de corte

Vida útil de la herramienta

Si la máquina alcanza con frecuencia una carga muy alta en el husillo durante sus operaciones normales de desbaste, es posible que esté operando cerca de la capacidad práctica del husillo.

Pero no concluya inmediatamente que necesita un husillo más grande.

La carga alta del husillo también puede deberse a:

Profundidad de corte excesiva

Enganche radial excesivo

herramientas aburridas

Mala geometría de la herramienta

Velocidad de alimentación incorrecta

Deflexión de la herramienta

Débil sujeción del trabajo

Se debe identificar la causa antes de seleccionar una máquina CNC más potente.

10. La carga del husillo es un indicador de producción útil

Las máquinas CNC modernas normalmente proporcionan información sobre la carga del husillo-a través del sistema de control.

Durante el corte intenso, los operadores pueden controlar si el husillo se acerca a su límite de carga práctico.

Por ejemplo, si una máquina opera repetidamente cerca de su carga máxima del husillo durante la producción normal, esto puede indicar que la máquina no tiene el tamaño adecuado para el proceso.

Sin embargo, una carga máxima corta es diferente de una carga pesada continua.

Esta distinción importa.

Una máquina puede tolerar un aumento de carga temporal y al mismo tiempo seguir siendo inadecuada para un mecanizado continuo de carga alta-.

Al comparar las especificaciones de la máquina CNC, pregunte si la potencia del husillo indicada es:

potencia nominal

Potencia máxima

Potencia continua

Potencia máxima-de corta duración

Esto puede evitar malentendidos durante la compra de la máquina.

11. La potencia continua es importante para ciclos de desbaste prolongados

Supongamos que un molde requiere varias horas de mecanizado preliminar.

La máquina necesita mantener condiciones de corte estables durante toda la operación.

Es posible que una especificación de husillo que parezca impresionante en papel no proporcione el mismo rendimiento práctico bajo carga continua.

Para mecanizado pesado de ciclo-largo, evalúe:

Potencia continua del husillo

Par continuo

Refrigeración del husillo

Diseño de rodamientos

Rigidez de la máquina

Estabilidad térmica

Esto es particularmente importante para entornos de producción donde los ciclos de desbaste se ejecutan repetidamente a lo largo del día.

Un fabricante de máquinas CNC debería poder proporcionar información relevante sobre el rendimiento del husillo para aplicaciones de corte- pesadas y serias.

12. Requisitos de energía para fresas frontales grandes

Las fresadoras frontales de gran tamaño son un ejemplo común en el que los compradores deben mirar más allá de las RPM.

Una cortadora grande puede cubrir rápidamente una amplia superficie, pero también puede generar fuerzas de corte sustanciales.

Suponga que está mecanizando una placa de acero grande usando:

fresa frontal de 63 mm

La máquina puede funcionar a una velocidad de husillo relativamente moderada.

Los factores importantes son:

Profundidad de corte

Compromiso radial

Alimentación por diente

Número de inserciones

Grado de material

Par del husillo

Rigidez de la máquina

Esta es la razón por la que un husillo de alta-velocidad no hace que una máquina sea adecuada automáticamente para el fresado frontal de gran tamaño.

El husillo debe tener la potencia y el par disponibles en el rango en el que realmente opera la cortadora.

13. El corte pesado en aluminio puede ser diferente

Un corte intenso no siempre significa bajas RPM.

El aluminio es un buen ejemplo.

Se pueden eliminar rápidamente grandes cantidades de aluminio porque las aleaciones de aluminio a menudo pueden soportar velocidades de corte relativamente altas.

En esta situación, es posible que la máquina necesite:

Alta velocidad del husillo

Potencia de husillo adecuada

Alta capacidad de avance

Evacuación eficaz de virutas

Buena gestión del refrigerante o del aire.

Por lo tanto, un centro de mecanizado CNC de alta-velocidad puede resultar valioso para la producción de aluminio incluso cuando las fuerzas de corte son menores que en el mecanizado de acero pesado.

La máquina debe seleccionarse de acuerdo con la estrategia de eliminación de material en lugar de la etiqueta general de "corte pesado".

14. No olvides la tasa de alimentación

La potencia del husillo está estrechamente relacionada con la cantidad de material que la máquina elimina por minuto.

Si aumentas:

Profundidad de corte

ancho de corte

Tasa de alimentación

la tasa de eliminación de material aumenta.

Pero si el husillo no puede mantener suficiente potencia y par, la máquina puede experimentar:

Mayor carga del husillo

Reducción de RPM

Charla

Rotura de herramienta

Mal acabado superficial

Por lo tanto, la potencia de la máquina CNC debe evaluarse en función de la velocidad de avance y el compromiso de corte que realmente pretende utilizar.

15. La potencia de la máquina y la vida útil de la herramienta están conectadas

Una mayor potencia del husillo no significa automáticamente una mayor vida útil de la herramienta.

Si los parámetros de corte son demasiado agresivos, el desgaste de la herramienta puede acelerarse incluso cuando la máquina tiene suficiente potencia.

La vida útil de la herramienta depende de:

Material

Velocidad de corte

Alimentar

Profundidad de corte

Geometría de la herramienta

Recubrimiento de herramientas

refrigerante

Estabilidad de la máquina

Una máquina rígida con suficiente potencia permite que la herramienta de corte funcione más cerca de sus parámetros previstos.

Esto puede mejorar la eficiencia de la producción sin simplemente aumentar la potencia del husillo.

16. ¿Cuánta potencia de máquina CNC necesita?

No existe un número de potencia de husillo universal-para "corte pesado".

Por ejemplo, un pequeño centro de mecanizado utilizado para componentes de acero puede funcionar eficazmente con un husillo de alrededor de -decenas de kW.

Una máquina de fabricación de moldes-grande o un centro de mecanizado de pórtico-de servicio pesado pueden requerir mucha más energía.

El requisito correcto depende del proceso.

Una evaluación práctica debe incluir:

Material

↓

Diámetro de herramienta

↓

Velocidad de corte

↓

Profundidad de corte

↓

Compromiso radial

↓

Tasa de alimentación

↓

Tasa de eliminación de material

↓

Potencia y par de giro requeridos

Este proceso es mucho más fiable que elegir una máquina basándose únicamente en los kW del husillo.

17. Ejemplo: Desbaste de Acero

Considere un componente de acero que se está mecanizando en desbaste-con una cortadora de carburo grande.

El proceso requiere:

Gran diámetro de herramienta

Velocidad moderada del husillo

Profundidad axial significativa

Compromiso radial significativo

Alta velocidad de avance

Este es un caso clásico en el que el par del husillo y la rigidez de la máquina adquieren importancia.

Si la máquina tiene unas RPM máximas altas pero un par insuficiente a la velocidad de corte requerida, es posible que aumentar la velocidad del husillo no resuelva el problema.

La máquina necesita suficiente potencia en el lugar donde realmente está funcionando la cortadora.

Este es uno de los puntos más importantes a discutir con un proveedor de máquinas CNC.

18. Ejemplo: desbaste de aluminio a alta-velocidad

Consideremos ahora un componente grande de aluminio.

El proceso puede utilizar:

Alta velocidad del husillo

Fresas de carburo pequeñas o medianas

Alta velocidad de avance

Gran tasa de eliminación de material

En este caso, la máquina puede beneficiarse de un husillo de alta-velocidad con suficiente potencia en el rango de RPM más alto.

Por lo tanto, los requisitos del husillo son muy diferentes a los del desbaste pesado de acero.

Esto ilustra por qué no existe una respuesta universal a:

"¿Cuántos kW debe tener una máquina CNC?"

La respuesta depende de lo que se espera que corte la máquina.

19. Las máquinas verticales, horizontales y de pórtico tienen diferentes requisitos de energía

La configuración de la máquina también afecta la discusión sobre el poder.

Centro de mecanizado vertical

Un centro de mecanizado vertical se utiliza ampliamente para fresado, taladrado, componentes de moldes y piezas mecánicas en general.

La potencia adecuada del husillo depende del tamaño de la pieza y de la estrategia de corte.

Centro de mecanizado horizontal

Un centro de mecanizado horizontal se utiliza a menudo para mecanizado de producción y mecanizado de múltiples caras.

Las aplicaciones-de servicio pesado pueden beneficiarse de un fuerte torque del husillo y una sujeción rígida.

Centro de mecanizado de pórtico

A menudo se selecciona un centro de mecanizado de pórtico para moldes, matrices, componentes estructurales y piezas de trabajo de gran tamaño de gran tamaño.

En este caso, la potencia del husillo debe considerarse junto con:

Tamaño de mesa grande

Rigidez de la máquina

Rigidez estructural

Peso de la pieza

Ciclos de corte largos

La gama de centros de mecanizado de pórtico de Dabai incluye máquinas-de gran formato destinadas a piezas de trabajo sustancialmente más grandes, por lo que la selección del husillo debe evaluarse junto con la envolvente de trabajo y el diseño estructural de la máquina.

20. ¿Debería elegir siempre la máquina CNC de mayor-potencia?

No necesariamente.

Sobredimensionar el husillo puede aumentar el costo de compra sin proporcionar beneficios de producción significativos.

Si su mecanizado normal utiliza:

Pequeñas herramientas

cortes de luz

Aluminio

Operaciones de acabado

Es posible que un husillo de muy alta-potencia no mejore la productividad proporcionalmente.

En cambio, si tu producción involucra:

Grandes componentes de acero

cortadores grandes

Desbaste profundo

Altas tasas de eliminación de material

Ciclos de corte largos y continuos

Una potencia insuficiente del husillo puede convertirse en una limitación importante.

El objetivo es adaptar el husillo al proceso de producción real.

21. ¿Qué información debería proporcionarle a un fabricante de máquinas CNC?

Si solicita una recomendación de máquina para corte pesado, proporcione más que el nombre del material.

Una hoja de especificaciones útil debe incluir:

Grado de material

Tamaño de pieza más grande

Peso de la pieza

Diámetro típico de la herramienta

Diámetro máximo de herramienta

Velocidad de corte

Tasa de alimentación

Profundidad de corte axial

Compromiso radial

Desbaste o acabado

Horas de mecanizado esperadas por día

Volumen de producción requerido

Por ejemplo:

Material: acero al carbono S45C
Herramienta: fresa frontal de carburo de 63 mm
Profundidad de corte: 3 mm
Enganche radial: 40 mm
Producción: desbaste continuo

Esta información le da al fabricante de máquinas CNC algo concreto que evaluar.

Es mucho más útil que simplemente pedir una "máquina CNC de alta-potencia".

22. Lista de verificación de selección de potencia de la máquina CNC

Antes de comprar una máquina CNC para corte pesado, verifique:

Final: elija la potencia para el proceso de corte, no la hoja de especificaciones

La potencia adecuada de una máquina CNC para cortes pesados ​​no se puede determinar únicamente con los kW del husillo.

Un mejor proceso de selección es:

Material → Herramienta → Velocidad de corte → Diámetro de la herramienta → Profundidad de corte → Enganche radial → Velocidad de avance → Tasa de eliminación de material → Potencia del husillo + par

Para el aluminio, una alta velocidad del husillo y una alta capacidad de avance pueden ser más importantes.

Para acero, acero inoxidable y hierro fundido, el par del husillo, la rigidez de la máquina y la entrega estable de potencia pueden volverse más importantes durante el desbaste pesado.

Para cortadores grandes, el husillo necesita un par útil a las RPM en las que realmente operan esos cortadores.

Y para ciclos de producción largos, el rendimiento continuo del husillo es más importante que una cifra de potencia máxima de corta-duración.

Al comparar un centro de mecanizado CNC, no preguntes sólo:

"¿De cuántos kW es el husillo?"

Preguntar:

"¿Cuánta potencia y torque están disponibles en las condiciones de corte que realmente utilizamos?"

Esa pregunta le brinda una base mucho más significativa para seleccionar una máquina CNC para corte pesado.

Dabai Precision Machine Tool suministra centros de mecanizado verticales, centros de mecanizado horizontales, centros de mecanizado de pórtico y centros de mecanizado de 5 ejes con diferentes configuraciones de husillo. Para una aplicación de corte-pesada, la máquina se puede evaluar según el material real de la pieza de trabajo, las herramientas, los parámetros de corte, la sujeción de piezas y los requisitos de producción.