Mecanizado CNC de aluminio: la guía definitiva

Mecanizado CNC de aluminio

El mecanizado CNC de aluminio es una técnica de fabricación popular en las industrias modernas de fabricación de piezas de metal.

Para un mecanizado CNC de aluminio exitoso, debe elegir el mejor grado de material, conocer los beneficios, elegir una técnica adecuada, estimar el costo o aplicar el acabado superficial adecuado.

Entonces, si quieres ser un experto en el mecanizado CNC de aluminio, lee esta guía.

Grados de mecanizado CNC de aluminio

Los diferentes grados de aluminio encuentran uso en aplicaciones industriales con diferencias fundamentales detalladas en las propiedades inherentes. Incluyen:

Aleación de aluminioMaquinadotrabajabilidadResistencia a la corrosiónMax. Temperatura de funcionamientoDurezaAlargamientoFuerza (UTS)Aplicación
1100BuenoExcelenteExcelente218 ° C25-28 HRB15 - 28%89.6 MPaDiales, aletas del intercambiador de calor, placas de identificación
2011ExcelentePobrePobre138 ° C95 horas12 - 15%275 MPaEngranajes, máquinas roscadoras, accesorios para tubos y tuberías
2024Suficientemente buenoPobrePobre200 ° C70 – 120 HRB14 - 20%200 - 540 MPaFuselaje de aviones, piezas de vehículos, componentes de tensión de alas
6061BuenoBuenoExcelente130 - 150 ° C60 horas12 - 17%291 - 320 MPaIntercambiadores de calor, componentes marinos, aeronaves y
6063Suficientemente buenoBuenoBueno260 - 510 ° C51.2 horas18 - 33%145 - 186 MPaMarcos de puertas y ventanas, barandillas, techos
6082BuenoBuenoExcelente130 - 150 ° C35– 56 HRB6.3 - 18%140 - 340 MPaConstrucción: Puentes, Torres, Trusses
7075Suficientemente buenoNormalPobre100 ° C79– 86 HRB2 - 11%434 - 580 MPaComponentes de misiles, piezas de aeronaves
5083Suficientemente buenoBuenoExcelente80 - 100 ° C74 horas13%270 - 350 MPaRecipientes a Presión, Equipos Marinos
MIC 6ExcelenteAltaExcelente427 ° C65 horas3%166 MPaElectrónica, componentes de mecanizado, piezas láser

Mas recursos:

Aleación de aluminio – Fuente: Wikipedia

Tipos de grados de aluminio – Fuente: Supermercado Metal

Tipos de Aluminio – Fuente: Thomas Net

Ventaja de mecanizado CNC de aluminio

Se obtienen muchos beneficios al realizar piezas mecanizadas CNC de aluminio en su proyecto.

i. Resistencia a la corrosión: Los niveles de resistencia de los grados mecanizados CNC de aluminio difieren según los elementos constituyentes. No obstante, sigue siendo una característica estándar que permite la aplicación de piezas mecanizadas CNC en entornos corrosivos o expuestos.

ii. Maquinabilidad: El aluminio es altamente maquinable y manejable debido a su ductilidad y maleabilidad. Esto hace que la producción sea económica, ya que es muy precisa y repetible con una tensión de herramienta reducida.

iii. Conductividad eléctrica: Si bien la conductividad es más baja que la del cobre, el aluminio exhibe una transferencia de señal eléctrica aceptable. Por lo tanto, puede emplear tales piezas de máquinas CNC en aplicaciones donde la conductividad es necesaria.

IV. Potencial de anodización: Después de mecanizar CNC las piezas de aluminio, puede mejorar sus propiedades físicas mediante el anodizado. El anodizado mejora las cualidades de la superficie de la pieza de aluminio mecanizada por CNC, como el grosor y la resistencia al desgaste.

v. Reciclabilidad: Las piezas de aluminio no utilizadas o de desecho resultantes del proceso de mecanizado CNC se pueden reciclar y volver a trabajar. El reciclaje reduce la contaminación, el desperdicio de energía e incluso las necesidades de costos de producción.

vi. Relación fuerza-peso: La alta relación resistencia-peso del aluminio permite el mecanizado CNC de piezas donde la resistencia y el peso son importantes.

Mecanizado CNC de aluminio
Mecanizado CNC de aluminio

Mas recursos:

¿Qué es el mecanizado CNC? – Fuente: Thomas Net

Proceso de mecanizado CNC – Fuente: Universidad Goodwin

Limitaciones del mecanizado CNC de aluminio

Puede encontrar algunas dificultades al mecanizar aluminio con CNC. Algunos contratiempos comunes incluyen:

i. Trabajabilidad: Los diferentes grados de aluminio y sus aleaciones presentan un desafío durante el mecanizado CNC que afecta procesos como el fresado y el corte.

ii. Temperatura de funcionamiento: La suavidad del aluminio y su bajo punto de fusión limitan la temperatura de funcionamiento cuando se mecaniza con CNC. En consecuencia, realizar operaciones de mecanizado CNC que generen una gran producción de calor puede provocar deformidades.

Beneficios Mecanizado de prototipos de aluminio CNC

La creación de prototipos es un proceso que le permite experimentar o probar un diseño antes de emprender una producción completa. Su importancia se destaca de la siguiente manera:

  • El aluminio está fácilmente disponible, es fácil trabajar con él y es reciclable, por lo que supone un enorme ahorro de costes.
  • Al realizar el mecanizado CNC de prototipos de aluminio, puede verificar e implementar diseños fácilmente sin incurrir en grandes pérdidas.

Procesos de mecanizado CNC de aluminio

Cuando se trata de mecanizado CNC de aluminio, hay muchas tecnologías que puede adoptar según las especificaciones de su pieza. Por ejemplo, es posible que desee taladrar orificios, hacer roscas o mecanizar piezas cilíndricas.

Como resultado, debe elegir una técnica de mecanizado CNC adecuada:

Aluminio torneado CNC

Al tornear aluminio con CNC, la herramienta de corte permanece en posición mientras gira la pieza de trabajo para eliminar el material no deseado. El torno de torneado CNC encuentra uso en el torneado de aluminio CNC utilizando instrucciones alimentadas por computadora para convertir la pieza de trabajo de aluminio en la forma deseada.

Puede considerar estos equipos CNC para mecanizar aluminio.

       i. Torno Vertical CNC

Aquí, el husillo se fija verticalmente y realiza la operación de torneado moviendo la pieza de trabajo hacia arriba y hacia abajo. Es favorable para operaciones de un solo lado y donde colgar la pieza de trabajo es un problema.

     ii. Tornos Horizontales CNC

En lugar de un husillo como en sus compatriotas verticales, estos tornos CNC implementan horizontalmente varios cabezales. Puede realizar el mecanizado CNC de aluminio en varios diseños y el material de desecho se cae fácilmente por gravedad.

Diagrama de flujo de mecanizado CNC
Diagrama de flujo de mecanizado CNC

Ventajas del torneado CNC de aluminio

Emplear el torneado CNC en el mecanizado CNC de aluminio le ofrece las siguientes ventajas:

  • Económico: El torneado CNC de aluminio aumenta la eficiencia de la producción al realizar el proceso en tiempos más cortos, lo que lo hace rentable.
  • Eficiencia: El ajuste CNC de aluminio reduce el desperdicio al realizar operaciones de alta precisión que mejoran la eficiencia del proceso.

CNC Fresado de aluminio

El fresado CNC de aleación de aluminio es una operación popular hoy en día. Utilizará una herramienta multipunto para procesar material de aluminio estacionario.

Cuando se trata de fresado CNC, puede utilizar:

  • Fresadora CNC vertical
  • Fresadora CNC horizontal
  • Fresadora CNC multieje

Las fresadoras multieje son capaces de moverse en múltiples ejes, lo que permite operaciones más rápidas y precisas en piezas de trabajo de aluminio.

Métodos de fresado CNC

Hay varios enfoques para fresado CNC piezas de trabajo de aluminio de la siguiente manera:

  • Fresado angular: Aquí, el eje de rotación de la fresadora CNC y la superficie de la pieza de trabajo de aluminio están separados en ángulo. Así, produce diseños específicos como ranuras y otros cortes en ángulo.
  • Fresado frontal: La herramienta trabaja hacia abajo contra la pieza de trabajo de aluminio produciendo diseños complejos con el eje de rotación perpendicular a la pieza de trabajo.
  • Fresado de formas: El mecanizado CNC de aluminio con este método de fresado permite la formación de cortes redondeados mediante el empleo de múltiples herramientas.
  • Fresado de perfiles: Emplea un proceso de tres pasos de desbaste, semiacabado y acabado final en la producción de piezas de aluminio cóncavas y convexas.
  • Fresado de superficie: Elimina material de la superficie de la pieza de trabajo de aluminio con la pieza de trabajo paralela al eje de rotación.

CNC Perforación de aluminio

Aluminio de perforación CNC piezas de trabajo implica el empleo de herramientas especiales conocidas como brocas para crear agujeros. Estos agujeros son esenciales durante el montaje, especialmente cuando se emplean pernos, tornillos y remaches.

Tipos de taladro CNC

Los siguientes tipos de brocas CNC pueden transformar efectivamente las piezas de trabajo de aluminio para su aplicación:

i. Taladro de pandillas: Admite múltiples cabezales de trabajo capaces de sostener varios husillos y puede realizar numerosas operaciones simultáneamente.

ii. Prensa de microtaladro: Tiene una alta precisión con mandriles pequeños útiles para hacer agujeros muy pequeños en piezas de acero inoxidable.

iii. Taladro de husillo múltiple: Cuenta con un solo cabezal de trabajo con múltiples husillos con capacidad de trabajo simultáneo.

IV. Prensa de taladro de brazo radial: Emplea un cabezal de rueda capaz de diferentes movimientos para realizar varias operaciones en una pieza de trabajo asegurada.

v. Taladro tipo torreta: Cuenta con una torreta con múltiples cabezales de trabajo que le permiten modificar posiciones fácilmente y cambiar rápidamente las herramientas.

vi. Prensa de taladro vertical: Este tipo de taladro CNC alimenta la pieza de trabajo a una herramienta y cuenta con un cabezal de husillo con transmisión por engranajes.

Aluminio de perforación CNC
Aluminio de perforación CNC

Aluminio de corte CNC

CNC corte de aluminio implica extraer piezas de aluminio de tamaño adecuado a partir de láminas o barras más grandes según las necesidades de diseño. Algunos de los equipos de corte de aluminio CNC que puede emplear incluyen:

i. Máquinas láser CNC: Emplea un rayo láser de alta potencia controlado por computadora para cortar aluminio. El proceso de corte se realiza mediante vaporización, fusión o quemado, lo que da como resultado cortes de alta precisión.

ii. Cortadoras de plasma CNC: Estos funcionan creando un poderoso arco de plasma al someter el aire comprimido a un calentamiento extremo. El arco de plasma resultante derrite el aluminio mientras que al mismo tiempo sopla la fusión, cortándola bajo el control de una computadora.

iii. Enrutador CNC: Utiliza una broca de herramienta de corte de fresa para extraer material o dar forma a piezas de trabajo de aluminio en la forma deseada. También le resultará útil para separar piezas de aluminio más grandes teniendo en cuenta el tipo de broca y la velocidad de avance.

IV. Cortadores de agua CNC: Implica la producción de chorros de agua mezclados con abrasivos a alta presión a través de diminutas boquillas. La acción del chorro golpeando la superficie de aluminio a alta velocidad inicia cortes en frío sin deformación.

Aluminio de corte CNC
Aluminio de corte CNC

5 consejos para cortar aluminio con fresadora CNC

El Enrutador CNC puede ayudarlo en sus proyectos al cortar fácilmente el aluminio en la forma y el tamaño deseados. Sin embargo, es necesario tener en cuenta los siguientes consejos para un corte correcto:

  • Determine la velocidad y el avance de su enrutador CNC generalmente usando una calculadora para garantizar un corte limpio.
  • Cuando se usa un enrutador CNC en aluminio, se necesitan altas RPM que requieren el uso de cortadores de carburo.
  • Incluya un sistema de nebulización en su configuración para que actúe como lubricante para el cortador y el aluminio evitando el desgaste y la deformación, respectivamente.
  • Utilice pases poco profundos progresivos para lograr la profundidad de corte para garantizar una eliminación fácil de las virutas y resultados finales de calidad.
  • El corte CNC de aluminio con un enrutador CNC funciona con un máximo de tres flautas para evitar la acumulación de virutas y, por lo tanto, el atasco. Además, el uso de canales reducidos va de la mano con una reducción en la velocidad de avance.

Factores que influyen en la selección de herramientas en el mecanizado CNC de aluminio

La selección de herramientas en el mecanizado CNC de aluminio es esencial para determinar la calidad del corte y el éxito del proceso. En consecuencia, la selección de herramientas es un proceso importante que considera los siguientes factores:

Fluido de corte

Si bien el aluminio es suave, el corte en seco da como resultado la formación de rebabas y bordes inconsistentes, lo que hace necesario el uso de fluidos de corte. Las emulsiones de aceite son fluidos de corte apropiados ya que aquellos con trazas de cloro y azufre dejan manchas en la superficie de aluminio.

Avances y velocidades

La velocidad de corte cuando se mecaniza aluminio CNC se refiere a las rotaciones por minuto de la herramienta. Los parámetros de herramienta de radio y velocidad de influencia del material.

Puede emplear altas velocidades de corte en aluminio para reducir la formación de virutas y la acumulación de calor, y aumentar la calidad del acabado.

La velocidad de avance describe el recorrido de la herramienta al realizar un ciclo completo. También se aplica a la pieza de trabajo donde se gira y la herramienta se mantiene en posición.

Diseño de herramientas

La configuración de la herramienta, digamos el número de flautas, es vital para fabricar o romper un proceso de mecanizado CNC de aluminio. Por ejemplo, tener un bajo número de flautas (2-3) cuando se trabaja en aluminio asegura que no se acumulen virutas.

Material de la herramienta

El aluminio es un metal blando y las herramientas de mecanizado requieren bordes afilados que no sean propensos al desgaste, como el carburo.

Alternativamente, existen sistemas de herramientas hechos de cobalto. Sin embargo, esto es para situaciones en las que no hay reactividad con el aluminio.

La reactividad con el aluminio puede causar infracciones en la superficie, especialmente a altas temperaturas.

Sin embargo, puede emplear carburo con un ligero contenido de cobalto para lograr la tenacidad deseada sin deformación.

Ángulo de hélice

Es el ángulo formado por la línea imaginaria que corta el centro de la herramienta y el plano tangencial de acción. Un ángulo grande hará que la eliminación de virutas sea más rápida.

Por supuesto, esto será a costa de aumentar la fricción. Como resultado, habrá un aumento de la temperatura.

El calor resultante puede hacer que las virutas se adhieran a la herramienta al soldar, especialmente cuando se mecaniza a altas velocidades. Tener un ángulo de hélice pequeño logra exactamente lo contrario.

Consejos para el mecanizado CNC de aluminio

El papel del mecanizado CNC de aluminio es fundamental para la producción de muchos electrodomésticos y equipos cotidianos. Seguir los siguientes consejos al mecanizar aluminio con CNC garantiza productos de calidad y, al mismo tiempo, lo mantiene seguro.

  • Aplique siempre lubricante. Lubricar el área de acción entre la herramienta y el material de aluminio reduce la fricción, lo que facilita el proceso de mecanizado CNC. También asegura que los bordes estén rectos y evita daños por calor.
  • Retire siempre las virutas formadas. Permitir que se acumulen virutas alrededor de su herramienta puede provocar la rotura y la deformación del aluminio.
  • No aceleres el proceso. Utilice la velocidad y el avance adecuados según la herramienta, el grado de aluminio y el proceso de mecanizado. Tampoco debe emplear velocidades de alimentación muy lentas, ya que solo desafilaría la herramienta.
  • Ir con cortadores con diámetros pequeños. Esto es especialmente cierto cuando se trata de lograr una profundidad de corte profunda, ya que hace que el proceso sea más fluido.
  • Utilice la herramienta adecuada. Por ejemplo, cuando se trabaja en aluminio, las herramientas de carburo son preferibles a las de HSS y cobalto.

Cómo estimar el costo del mecanizado CNC de aluminio

Como todos los demás proyectos, cuando se mecaniza CNC de aluminio, debe hacer una estimación de costos. Tener una estimación de costos garantiza que pueda presupuestar sus necesidades y cumplir con las demandas del proyecto.

Al estimar el costo del mecanizado CNC de aluminio, considere los siguientes factores:

Necesidades materiales

Las consideraciones esenciales con respecto a sus necesidades de material son el grado de aluminio y el tamaño o la cantidad requerida. Dado que el mecanizado CNC de aluminio implica procesos sustractivos, la complejidad del diseño influirá en el uso del material.

Necesidades Laborales

Si bien muchos equipos de mecanizado CNC de aluminio están controlados por computadora, aún requieren supervisión humana. Sus necesidades de mano de obra se determinan considerando la cantidad de personal, el nivel de habilidad, las horas trabajadas y la fórmula de compensación.

Acabados Superficiales para Máquinas CNC Piezas de Aluminio

La aplicación de un acabado superficial a las piezas mecanizadas CNC de aluminio puede mejorar sus propiedades físicas y su durabilidad. Se pueden aplicar diferentes acabados superficiales, algunos de los cuales se analizan a continuación.

  • Anodizado: El anodizado puede dar como resultado una capa clara, coloreada o dura a través de la pasivación eléctrica que mejora la resistencia a la corrosión y al desgaste.
  • Granallado: Da como resultado una superficie de pieza de aluminio mecanizada CNC uniformemente uniforme al eliminar las marcas de herramientas y otras deformidades de la superficie.
  • Recubrimiento de conversión de cromato: Agregar este recubrimiento sobre su pieza de aluminio maquinado CNC mantiene la conductividad y mejora la resistencia al desgaste y la corrosión.
  • Cromado decorativo: El cromado sirve principalmente para el valor estético de su pieza de aluminio mecanizada por CNC al mismo tiempo que mejora la durabilidad de la superficie.
  • Pulido: Emplea medios mecánicos o químicos que dan como resultado que su pieza de aluminio logre una superficie lisa y altamente reflectante.
  • Recubrimiento en polvo: Aquí, aplica pintura en polvo en sus piezas de aluminio mecanizadas por CNC antes de someterlas a la cocción en el horno. El recubrimiento en polvo mejora la resistencia y la durabilidad de la superficie.

Usted puede aprender más acerca tratamientos superficiales de aluminio.

Aplicaciones de piezas de aluminio mecanizadas CNC

La aplicación de piezas mecanizadas CNC de aluminio se extiende a través de industrias y encuentra uso en casi todos los sectores. Algunas aplicaciones industriales comunes son las siguientes:

i. Automotor: Las principales propiedades que permiten el uso de piezas de aluminio en el sector de la automoción son la resistencia, el peso ligero y la durabilidad.

ii. Alimentos/Farmacéuticos: Las piezas de aluminio mecanizadas por CNC encuentran uso, especialmente en el embalaje, en alimentos y productos farmacéuticos debido a su naturaleza flemática cuando entran en contacto con sustancias.

iii. Aeroespacial: La increíble resistencia en relación con el peso que exhiben las piezas de aluminio mecanizadas por CNC hace que su uso en aeronaves sea muy popular.

IV. Deportes: Muchos equipos y accesorios deportivos emplean piezas de aluminio mecanizadas por CNC gracias a su durabilidad, resistencia y peso. Estos incluyen marcos de bicicletas, bates de béisbol, raquetas y silbatos, por mencionar algunos.

v. Eléctrico: Dado que el aluminio exhibe conductividad eléctrica además de su excelente resistencia a la corrosión, se presenta en muchos componentes y aparatos eléctricos.

Conclusión

La versatilidad del aluminio y la facilidad del mecanizado CNC permite su amplio uso en la producción de piezas y componentes. El mecanizado CNC de aluminio le permite dar vida fácilmente a los diseños de sus proyectos.

Mas recursos:

Componentes de fresado CNC – Fuente: HMAKING

CNC mecanizado de piezas de aluminio – Fuente: Protolabs

Piezas de torneado CNC – Fuente: HMAKING

Aluminio mecanizado CNC – Fuente: 3D

Piezas de perforación CNC – Fuente: HMAKING

Beneficios del mecanizado CNC de aluminio – Fuente: 3ERP

Mecanizado CNC de aluminio – Fuente: Xomerty

Aluminio para mecanizado CNC – Fuente: GENSUN

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