El trabajo de mecanizado se enfrenta a menudo a problemas como la lentitud, el aumento de los costes y el desgaste de las herramientas. Muchos ingenieros y jefes de taller intentan acelerar las cosas, pero les preocupa perder calidad en las piezas. Es posible que se haya topado con el término "SFM" en una reunión o mientras hojeaba un manual de máquinas. No le ha prestado mucha atención. Puede que incluso se pregunte si es algo que necesita saber.
Esta es la verdad: si no entiende lo que significa SFM, le resultará mucho más difícil sacar el máximo partido a sus máquinas. Saber cómo funciona puede ayudarle a cortar más rápido, proteger sus herramientas y mantener los costes bajo control. He aquí una clara introducción a SFM y a su relación con los fundamentos del mecanizado.
¿Qué es SFM en el mecanizado?
SFM significa "pies de superficie por minuto". Mide la velocidad a la que el filo de la herramienta se desplaza por la superficie del material. Esta velocidad depende de lo rápido que gire la herramienta y de su tamaño.
Piénselo así: si una herramienta de corte gira demasiado despacio, el corte puede no ser limpio. Si gira demasiado rápido, la herramienta puede sobrecalentarse o desgastarse rápidamente. SFM da un número para ayudar a encontrar la velocidad adecuada.
Este número es útil a la hora de seleccionar velocidades para fresadoras, tornos o taladros. Se aplica tanto a la herramienta como al material. Diferentes materiales necesitan diferentes SFM para cortar bien y evitar problemas.
Por qué es importante el SFM en el mecanizado？
El SFM adecuado mantiene las herramientas afiladas durante más tiempo y proporciona acabados más suaves. También ayuda a evitar sobrecalentamientos, vibraciones y piezas de mala calidad. El uso de una SFM incorrecta puede hacer perder tiempo, dañar piezas y desgastar las herramientas con rapidez.
Cada combinación de material y herramienta tiene un rango de SFM recomendado. Ceñirse a esta gama contribuye a la uniformidad. También reduce el coste de producción y de sustitución de herramientas.
Los maquinistas utilizan SFM para ajustar la velocidad correcta del husillo (RPM). La ajustan en función del tamaño de la herramienta y del tipo de material. Esto hace que el mecanizado sea más seguro y fiable.
Los fundamentos de los pies de superficie por minuto
SFM ayuda a los operarios a elegir la velocidad a la que una herramienta debe desplazarse por el material. Esta sección explica qué significa y cómo se utiliza en el taller.
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SFM muestra la distancia que recorre el filo de la herramienta por la superficie en un minuto. La unidad se expresa en pies por minuto. Se basa en la velocidad a la que gira la herramienta y en su tamaño.
Por ejemplo, si utiliza una herramienta de gran diámetro, cubrirá más superficie a las mismas RPM que una pequeña. SFM le ayuda a adaptar el movimiento de la herramienta al trabajo y al material.
Es una forma de controlar la velocidad de corte con cifras reales. Los maquinistas utilizan tablas o fórmulas SFM para elegir la velocidad adecuada para cada herramienta y material.
Cómo se relaciona el SFM con la velocidad de corte？
La velocidad de corte es la velocidad a la que el material se encuentra con la herramienta de corte. La SFM es una forma de medir esa velocidad. Se centra en el punto de contacto superficial, donde la herramienta toca la pieza.
Si el SFM es demasiado alto, la herramienta puede desgastarse o fallar. Si es demasiado bajo, el corte puede ser desigual o lento. Un buen SFM significa un mejor control de la viruta, un mejor acabado superficial y una mayor vida útil de la herramienta.
La velocidad de corte es esencial tanto en torneado y fresado. SFM facilita la comparación de velocidades de corte entre máquinas y trabajos.
Diferencias entre SFM y RPM
El SFM y las RPM están relacionados, pero no son lo mismo. SFM mide la velocidad a la que la herramienta se desplaza por la superficie del material. Las RPM son la velocidad a la que gira la herramienta en un minuto.
La SFM depende tanto de las RPM como del diámetro de la herramienta. Una herramienta más grande necesita menos RPM para alcanzar la misma SFM. Una herramienta más pequeña necesita más RPM para alcanzar esa velocidad.
Por tanto, cuando se cambia de herramienta, hay que ajustar las RPM para mantener el mismo SFM. Por eso los maquinistas calculan ambas antes de iniciar un corte.
Cómo calcular el SFM？
Para utilizar el SFM en trabajos reales, tienes que saber cómo calcularlo. Esta parte explica la fórmula, los datos que necesitas y cómo asegurarte de que tus números son correctos.
Fórmula para la SFM
La fórmula estándar para el SFM es:
SFM = (π × Diámetro de la herramienta × RPM) ÷ 12
Esto da la velocidad de la superficie en pies por minuto. Se utiliza π (aproximadamente 3,1416) porque se trata del movimiento circular de la herramienta.
Esta fórmula le ayuda a averiguar la velocidad a la que se mueve el filo de corte en la superficie exterior de la herramienta.
Variables clave: Diámetro y RPM
Hay dos variables principales en la fórmula SFM: el diámetro de la herramienta y la velocidad del husillo (RPM).
- Diámetro es el tamaño de la herramienta en su filo de corte, normalmente en pulgadas.
- RPM es cuántas veces gira la herramienta en un minuto.
Ambos valores actúan conjuntamente. A mayor diámetro, mayor recorrido por vuelta. Unas RPM más altas aumentan el número de vueltas por minuto. El cambio de cualquiera de ellos afecta al SFM.
Unidades de medida
La SFM se mide en pies por minuto.
Para que la fórmula funcione:
- El diámetro de la herramienta debe estar en pulgadas
- RPM son siempre revoluciones por minuto
- Divide por 12 para cambiar pulgadas por pies (ya que hay 12 pulgadas en un pie).
Asegúrate de que todas las unidades son correctas antes de calcular. Si mezcla pulgadas y milímetros, el resultado será erróneo. Comprueba siempre los datos introducidos.
¿Cómo convertir SFM a RPM?
A veces usted conoce la SFM deseada pero necesita encontrar las RPM correctas para su máquina. Esta sección muestra cómo invertir la fórmula SFM y obtener la velocidad de husillo adecuada.
Para convertir SFM a RPM, utilice esta fórmula:
RPM = (SFM × 12) ÷ (π × Diámetro de la herramienta)
Esto da la velocidad del cabezal en revoluciones por minuto.
Necesitas dos cosas:
- El SFM objetivo para el material que está cortando
- El diámetro de su herramienta en pulgadas
Esta fórmula le ayuda a ajustar correctamente la máquina. Evita utilizar una velocidad incorrecta, que puede desgastar las herramientas o dañar la pieza.
Digamos que el SFM recomendado es 300, y su herramienta tiene 1 pulgada de diámetro. Entonces:
RPM = (300 × 12) ÷ (3,1416 × 1)
RPM ≈ 1146
Por lo tanto, debería ajustar su husillo a unas 1146 RPM. Utiliza una calculadora o una tabla SFM para ahorrar tiempo cuando hagas esto a menudo.
SFM por material de la pieza
Diferentes materiales necesitan diferentes velocidades de corte. Esta sección muestra los valores comunes de SFM para materiales populares y cómo la dureza afecta a los números.
SFM ideal para aluminio, acero, titanio y plásticos
Cada material tiene un rango de SFM recomendado. Estos valores ayudan a equilibrar la velocidad de corte, la vida útil de la herramienta y el acabado de la pieza.
- Aluminio: De 300 a 1.000 metros cuadrados
El aluminio es blando y corta con facilidad. Puede utilizar altas velocidades sin dañar la herramienta.
- Acero dulce: De 100 a 300 metros cuadrados
El acero es más rígido que el aluminio. Necesita velocidades más lentas para evitar la acumulación de calor y el desgaste de la herramienta.
- Acero inoxidable: De 50 a 200 metros cuadrados
El acero inoxidable es resistente y se endurece rápidamente. El menor SFM ayuda a reducir la tensión y a prolongar la vida útil de la herramienta.
- Titanio: 30 a 70 SFM
El titanio es fuerte pero difícil de cortar. Necesita velocidades lentas para controlar el calor y evitar el fallo de la herramienta.
- Plástica: 500 a 1500 m2
Los plásticos varían mucho. Los plásticos más blandos soportan velocidades altas, pero los plásticos duros o rellenos pueden necesitar velocidades más lentas para evitar que se fundan o astillen.
Se trata de intervalos generales. Compruebe siempre las especificaciones de la herramienta y el material para obtener cifras más precisas.
Ajuste del SFM en función de la dureza del material
Los materiales más duros necesitan un SFM más lento. Los materiales más blandos pueden utilizar un SFM más alto. Esta regla ayuda a evitar daños en la herramienta y la acumulación de calor.
Por ejemplo, cortar acero templado con un SFM alto puede embotar la herramienta rápidamente. Cortar aluminio blando con un SFM bajo puede provocar un mal acabado y tiempos de ciclo largos.
El recubrimiento de la herramienta y el tipo de material también son importantes. Las herramientas de metal duro permiten un mayor SFM. Las herramientas de acero rápido pueden necesitar un SFM inferior para el mismo material.
Ajuste el SFM en función de:
- Dureza del material
- Material de la herramienta
- Capacidad de la máquina
Comience con el extremo inferior del rango, luego aumente si el corte es limpio y la herramienta se mantiene fría.
SFM frente a velocidad de avance
El SFM y el avance trabajan juntos durante el corte. Esta sección explica cómo interactúan y cómo equilibrarlos para obtener mejores resultados de mecanizado.
Entender la relación entre velocidad y avance
SFM controla la velocidad del filo de la herramienta a través del material. El avance es la velocidad a la que la herramienta se desplaza por el material.
Si el SFM es demasiado alto pero el avance demasiado bajo, la herramienta puede rozar en lugar de cortar. Si el avance es demasiado alto pero el SFM es demasiado bajo, la herramienta puede astillarse o sobrecargarse.
Ambos deben coincidir para obtener cortes limpios y un buen flujo de viruta. Un desajuste puede provocar el desgaste de la herramienta, un mal acabado superficial o tensiones en la máquina.
Equilibrar SFM con avance por diente o revolución
La velocidad de avance suele indicarse como
- Avance por diente (FPT) para fresar
- Avance por revolución (IPR) para girar
Para calcular el avance total:
Avance = RPM × Número de dientes × FPT
Para girar:
Avance = RPM × IPR
Una vez que conozca el SFM y lo utilice para obtener las RPM, podrá calcular el avance. El objetivo es adaptar el avance al SFM para que la herramienta corte, no roce ni se sobrecargue.
Un mayor SFM suele significar un mayor avance. Pero el avance debe mantenerse dentro de los límites de la herramienta y la máquina.
Cuándo priorizar uno sobre otro？
Si el acabado superficial es crítico, empiece por ajustar el SFM. Un avance menor con un SFM correcto proporciona una superficie más lisa.
Si la velocidad de producción importa más, céntrese en el avance. Utilice el avance más alto que la herramienta y la pieza puedan soportar y, a continuación, ajuste la SFM para que coincida.
Controle constantemente el desgaste de la herramienta y la forma de las virutas. Si las virutas son demasiado delicadas o pulverulentas, es posible que el avance sea demasiado bajo. Si las virutas son gruesas y la herramienta está astillando, el avance puede ser demasiado alto.
Efectos de SFM en el rendimiento del mecanizado
SFM afecta directamente al rendimiento de sus herramientas, piezas y máquinas. En esta sección se analiza cómo modifica la vida útil de la herramienta, el acabado superficial, el calor y el control de virutas.
Impacto en la vida útil de la herramienta
El SFM tiene un efecto significativo en la duración de las herramientas. Si el SFM es demasiado alto, el filo de la herramienta se calienta demasiado y se desgasta más rápido. Si es demasiado bajo, la herramienta puede rozar en lugar de cortar, lo que también provoca desgaste.
Mantenerse dentro de la gama correcta de SFM ayuda a las herramientas a cortar limpiamente. Reduce la posibilidad de astillado o rotura. También evita la necesidad de cambiar constantemente de herramienta, lo que ahorra tiempo y dinero.
¿Utiliza herramientas recubiertas? A menudo permiten una mayor SFM, pero sólo si la evacuación de virutas y la refrigeración están bajo control.
Influencia en el acabado superficial
Un SFM adecuado ayuda a crear superficies lisas. Si el SFM es demasiado alto, el corte puede volverse áspero debido a la vibración o a la desviación de la herramienta. Si es demasiado bajo, la herramienta puede dejar marcas o bordes irregulares.
Un SFM estable mantiene la herramienta acoplada correctamente. Corta en lugar de arrastrar. Esto hace que el acabado sea más limpio y uniforme, especialmente en trabajos de acabado fino.
En la mayoría de los casos, un SFM más alto con un avance más bajo da mejores resultados superficiales, pero aún así hay que mantenerse dentro de los límites de seguridad.
Papel en la generación de calor y el control de virutas
Un mayor SFM aumenta el calor en el filo de corte. El calor ablanda la herramienta y el material, lo que puede provocar fallos en la herramienta o cortes deficientes. Puede reducirlo utilizando refrigerantes o eligiendo mejores recubrimientos para la herramienta.
El SFM también cambia la forma en que las virutas se rompen y fluyen. Con el SFM adecuado, las virutas son pequeñas y se desprenden limpiamente. Con un SFM incorrecto, las virutas pueden pegarse, atascarse o formar largas cadenas que dañan la pieza.
SFM y limitaciones de la máquina
Aunque las matemáticas parezcan correctas, es posible que su máquina no pueda ejecutar los números. En esta sección se explica cómo los límites de la máquina afectan a las opciones de SFM y qué hacer cuando la teoría y la realidad no coinciden.
RPM máximas y limitaciones de potencia del cabezal
Cada máquina tiene un límite máximo de RPM y de potencia del husillo. Si las RPM calculadas para la SFM deseada son demasiado altas, es posible que la máquina no las alcance.
Por ejemplo, las herramientas pequeñas necesitan altas RPM para alcanzar el SFM adecuado. Pero algunas máquinas alcanzan un máximo de 6.000 u 8.000 RPM. Esto puede obligarle a trabajar por debajo del SFM ideal.
La potencia del husillo también es importante. Un alto SFM en herramientas grandes o materiales duros puede necesitar más par del que su máquina puede dar. Trabajar demasiado rápido sin suficiente potencia puede calar el husillo o dañar el motor.
Cuándo bajar el SFM por seguridad？
Disminuir el SFM puede reducir el desgaste de la herramienta, el calor y las vibraciones. Es una sabia elección cuando:
- Se oyen ruidos o se ven marcas de herramientas
- El material es complicado o incoherente
- La herramienta es larga o delgada y puede desviarse
- El montaje es inestable, o la sujeción de la pieza es débil
La seguridad es lo primero. Si no está seguro, empiece con un SFM bajo y auméntelo gradualmente. Mantenga las virutas cortas, los bordes limpios y la herramienta fría.
Capacidad de la máquina herramienta frente a cálculos teóricos
Las fórmulas para SFM y RPM dan cifras ideales. Pero las máquinas tienen límites: límites de rpm, caídas de potencia a altas velocidades y problemas de rigidez.
Los números teóricos ayudan a planificar, pero el corte real debe coincidir con los puntos fuertes de la máquina. Pruebe siempre los cortes menores, escuche a la máquina y compruebe la forma de la viruta y el desgaste de la herramienta.
Además, es posible que las máquinas más antiguas no mantengan tolerancias estrictas a altas velocidades. En esos casos, reducir ligeramente el SFM puede dar resultados más estables y repetibles.
SFM en Mecanizado CNC
En el trabajo con CNC, SFM es algo más que un número: se convierte en parte del programa. Esta sección explica cómo encaja el SFM en el código G y cómo el software puede ayudarle a configurarlo correctamente.
Programación de SFM en G-Code
Las máquinas CNC no leen SFM directamente. Utilizan las RPM, que se calculan a partir de SFM utilizando el diámetro de la herramienta. La mayoría de los programadores hacen el cálculo de SFM a RPM antes de escribir el código.
La velocidad del cabezal se introduce mediante G97 (RPM constantes) o G96 (velocidad superficial constante) en el código G.
- G96 ajusta la máquina para mantener un SFM fijo. Ajusta automáticamente las RPM en función de la posición y el diámetro de la herramienta.
- G97 establece unas RPM fijas. No cambia durante el corte, aunque cambie el diámetro.
Por ejemplo:
G96 S250 M03 (Juego 250 SFM, husillo encendido)
Esto es útil para trabajos de torneado en los que cambia el diámetro. La máquina ajusta las RPM para mantener constante la velocidad de la superficie.
Para fresar, la mayoría de la gente utiliza G97, calcula las RPM manualmente y las introduce en el programa.
Herramientas informáticas para la optimización de SFM
Muchos sistemas CAM y calculadoras ayudan a establecer el SFM correcto. El usuario introduce el tamaño de la herramienta, el material y las especificaciones de la máquina. El software sugiere velocidades y avances basados en datos de corte estándar.
Las herramientas más populares son:
- Aplicaciones de fabricantes de herramientas (por ejemplo, Kennametal, Sandvik)
- Software CAM como Fusion 360, Mastercam o SolidCAM
- Calculadoras SFM en línea
Estas herramientas ayudan a evitar las conjeturas. Mejoran la precisión y reducen el ensayo y error en el taller. Algunas incluso actualizan los avances en tiempo real en función del desgaste de la herramienta o la geometría de la pieza.
Conclusión
SFM, o pies de superficie por minuto, es una parte clave del mecanizado. Indica la velocidad a la que la herramienta de corte se desplaza por la superficie del material. El SFM ayuda a equilibrar la velocidad de corte, la vida útil de la herramienta, el acabado superficial y el calor. El SFM correcto depende del tamaño de la herramienta, el tipo de material y los límites de la máquina. Se utiliza para calcular las RPM y el avance, y desempeña un papel importante en la programación CNC y el control de viruta.
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Durante los últimos 10 años, he estado inmerso en diversas formas de fabricación de chapa metálica, compartiendo aquí ideas interesantes de mis experiencias en diversos talleres.
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Kevin Lee
Tengo más de diez años de experiencia profesional en la fabricación de chapas metálicas, especializada en corte por láser, plegado, soldadura y técnicas de tratamiento de superficies. Como Director Técnico de Shengen, me comprometo a resolver complejos retos de fabricación y a impulsar la innovación y la calidad en cada proyecto.
