{ "slug": "material-removal-rate", "title": "Tasa de eliminación de material según la potencia del husillo: 10 y 20 kW", "description": "Tasas de eliminación de material limitadas por potencia para ocho aleaciones CNC en husillos de 10 y 20 kW, con la tabla de potencia unitaria, las referencias publicadas y un ejemplo práctico.", "lang": "es", "tables": [ { "caption": "Capacidad de la tasa de eliminación en desbaste con potencia de husillo de 10 y 20 kW (limitada por potencia, calculada)", "columns": [ "Material y condición", "K_p utilizado (kW por cm³/s)", "Torneado a 10 kW (cm³/min)", "Fresado a 10 kW, promedio del ciclo (cm³/min)", "Torneado a 20 kW (cm³/min)", "Fresado a 20 kW, promedio del ciclo (cm³/min)" ], "rows": [ { "Material y condición": "Aluminum 6061-T6 (wrought, ~95 HB)", "K_p utilizado (kW por cm³/s)": "0.76–0.90", "Torneado a 10 kW (cm³/min)": "425–505", "Fresado a 10 kW, promedio del ciclo (cm³/min)": "340–405", "Torneado a 20 kW (cm³/min)": "850–1,010", "Fresado a 20 kW, promedio del ciclo (cm³/min)": "680–810" }, { "Material y condición": "Aluminum 7075-T6 (wrought, ~150 HB)", "K_p utilizado (kW por cm³/s)": "0.76–0.90", "Torneado a 10 kW (cm³/min)": "425–505", "Fresado a 10 kW, promedio del ciclo (cm³/min)": "340–405", "Torneado a 20 kW (cm³/min)": "850–1,010", "Fresado a 20 kW, promedio del ciclo (cm³/min)": "680–810" }, { "Material y condición": "Carbon steel 1045 (190–220 HB)", "K_p utilizado (kW por cm³/s)": "1.70–2.32", "Torneado a 10 kW (cm³/min)": "165–225", "Fresado a 10 kW, promedio del ciclo (cm³/min)": "130–180", "Torneado a 20 kW (cm³/min)": "330–450", "Fresado a 20 kW, promedio del ciclo (cm³/min)": "260–360" }, { "Material y condición": "Alloy steel 4140 (Q&T, 280–320 HB)", "K_p utilizado (kW por cm³/s)": "2.18–3.29", "Torneado a 10 kW (cm³/min)": "115–175", "Fresado a 10 kW, promedio del ciclo (cm³/min)": "90–140", "Torneado a 20 kW (cm³/min)": "230–350", "Fresado a 20 kW, promedio del ciclo (cm³/min)": "180–280" }, { "Material y condición": "Stainless 304 (annealed, 150–180 HB)", "K_p utilizado (kW por cm³/s)": "1.64–2.94", "Torneado a 10 kW (cm³/min)": "130–235", "Fresado a 10 kW, promedio del ciclo (cm³/min)": "105–190", "Torneado a 20 kW (cm³/min)": "260–470", "Fresado a 20 kW, promedio del ciclo (cm³/min)": "210–380" }, { "Material y condición": "Stainless 316 (annealed, 150–180 HB)", "K_p utilizado (kW por cm³/s)": "1.64–2.94", "Torneado a 10 kW (cm³/min)": "130–235", "Fresado a 10 kW, promedio del ciclo (cm³/min)": "105–190", "Torneado a 20 kW (cm³/min)": "260–470", "Fresado a 20 kW, promedio del ciclo (cm³/min)": "210–380" }, { "Material y condición": "Titanium Ti-6Al-4V (annealed, 330–350 HB)", "K_p utilizado (kW por cm³/s)": "1.65–1.77", "Torneado a 10 kW (cm³/min)": "215–230", "Fresado a 10 kW, promedio del ciclo (cm³/min)": "170–185", "Torneado a 20 kW (cm³/min)": "430–460", "Fresado a 20 kW, promedio del ciclo (cm³/min)": "340–370" }, { "Material y condición": "Brass C36000 (free-cutting, 90–120 HB)", "K_p utilizado (kW por cm³/s)": "0.82–1.90", "Torneado a 10 kW (cm³/min)": "200–465", "Fresado a 10 kW, promedio del ciclo (cm³/min)": "160–370", "Torneado a 20 kW (cm³/min)": "400–930", "Fresado a 20 kW, promedio del ciclo (cm³/min)": "320–740" } ] }, { "caption": "¿Qué tasa de eliminación de material puede lograr una máquina CNC de 10 kW en aluminio?", "columns": [ "Fuente", "Máquina / caso", "Material", "MRR (cm³/min)", "Nota" ], "rows": [ { "Fuente": "S5", "Máquina / caso": "40-taper VMC, stable roughing", "Material": "Carbon steel", "MRR (cm³/min)": "50–100", "Nota": "3–6 in³/min en la fuente" }, { "Fuente": "S5", "Máquina / caso": "40-taper VMC, HSM strategy", "Material": "Aluminum", "MRR (cm³/min)": "245–410", "Nota": "15–25 in³/min en la fuente" }, { "Fuente": "S5", "Máquina / caso": "50-taper / horizontal", "Material": "Steel", "MRR (cm³/min)": "100–200", "Nota": "Aproximadamente el doble que la cifra del cono 40" }, { "Fuente": "S6", "Máquina / caso": "120 kW, 27,000 rpm (DST Ecospeed)", "Material": "Aluminum 7050", "MRR (cm³/min)": "5,160", "Nota": "Herramienta PCD de la competencia, caso 1" }, { "Fuente": "S6", "Máquina / caso": "120 kW, 27,000 rpm", "Material": "Aluminum 7050", "MRR (cm³/min)": "7,465", "Nota": "Recubrimiento RAL90, mismo caso" }, { "Fuente": "S6", "Máquina / caso": "120 kW, 33,000 rpm (Makino MAG 3.W)", "Material": "Aluminum (cutter diameter 50 mm)", "MRR (cm³/min)": "7,000", "Nota": "420,000 cm³ eliminados en 60 min" }, { "Fuente": "S8", "Máquina / caso": "Bridgeport 2 hp / HAAS 30 hp comparison", "Material": "Aluminum", "MRR (cm³/min)": "165", "Nota": "10.1 in³/min con 1.1–3.0 kW de potencia de corte" } ] }, { "caption": "¿Cuánto más lento es el inoxidable 304 que el 6061 en el mismo husillo de 10 kW?", "columns": [ "Material", "Condición", "ISO", "Dureza (HB)", "K_p (kW por cm³/s)", "Fuente (bajo / alto)" ], "rows": [ { "Material": "Aluminum 6061-T6", "Condición": "wrought, T6", "ISO": "N", "Dureza (HB)": "~95", "K_p (kW por cm³/s)": "0.76–0.90", "Fuente (bajo / alto)": "S4 / S3" }, { "Material": "Aluminum 7075-T6", "Condición": "wrought, T6", "ISO": "N", "Dureza (HB)": "~150", "K_p (kW por cm³/s)": "0.76–0.90", "Fuente (bajo / alto)": "S4 / S3 — take the upper end for 7075" }, { "Material": "Carbon steel 1045", "Condición": "hot-rolled / normalized", "ISO": "P", "Dureza (HB)": "190–220", "K_p (kW por cm³/s)": "1.70–2.32", "Fuente (bajo / alto)": "S2 (190 HB) / S3 (200–220 HB)" }, { "Material": "Alloy steel 4140", "Condición": "quenched and tempered, 28–32 HRC", "ISO": "P", "Dureza (HB)": "280–320", "K_p (kW por cm³/s)": "2.18–3.29", "Fuente (bajo / alto)": "S3 (280–320 HB) / S4 (220–420 HB upper bound)" }, { "Material": "Stainless 304", "Condición": "annealed", "ISO": "M", "Dureza (HB)": "150–180", "K_p (kW por cm³/s)": "1.64–2.94", "Fuente (bajo / alto)": "S3 (150–175 HB) / S4 (austenitic 150–275 HB)" }, { "Material": "Stainless 316", "Condición": "annealed", "ISO": "M", "Dureza (HB)": "150–180", "K_p (kW por cm³/s)": "1.64–2.94", "Fuente (bajo / alto)": "S3 (150–175 HB) / S4 (austenitic 150–275 HB)" }, { "Material": "Titanium Ti-6Al-4V", "Condición": "annealed", "ISO": "S", "Dureza (HB)": "330–350", "K_p (kW por cm³/s)": "1.65–1.77", "Fuente (bajo / alto)": "S4 (300–360 HB) / S3 (Ti-150 A, 340 HB)" }, { "Material": "Brass C36000", "Condición": "leaded free-machining", "ISO": "N", "Dureza (HB)": "90–120", "K_p (kW por cm³/s)": "0.82–1.90", "Fuente (bajo / alto)": "S3 / S4 — see the conflict register" } ] }, { "caption": "¿Qué tasa de eliminación de material debo planificar para el acero 4140 en una máquina de 10 kW?", "columns": [ "Material", "K_p (kW por cm³/s)", "P_c en la herramienta (kW)", "P_spindle de entrada (kW)", "Carga en un husillo de 10 kW (%)" ], "rows": [ { "Material": "Aluminum 6061-T6", "K_p (kW por cm³/s)": "0.90", "P_c en la herramienta (kW)": "1.29", "P_spindle de entrada (kW)": "1.5", "Carga en un husillo de 10 kW (%)": "15" }, { "Material": "Carbon steel 1045", "K_p (kW por cm³/s)": "2.32", "P_c en la herramienta (kW)": "3.33", "P_spindle de entrada (kW)": "3.9", "Carga en un husillo de 10 kW (%)": "39" }, { "Material": "Alloy steel 4140", "K_p (kW por cm³/s)": "3.29", "P_c en la herramienta (kW)": "4.72", "P_spindle de entrada (kW)": "5.6", "Carga en un husillo de 10 kW (%)": "55" }, { "Material": "Stainless 304", "K_p (kW por cm³/s)": "2.94", "P_c en la herramienta (kW)": "4.21", "P_spindle de entrada (kW)": "5.0", "Carga en un husillo de 10 kW (%)": "50" }, { "Material": "Titanium Ti-6Al-4V", "K_p (kW por cm³/s)": "1.77", "P_c en la herramienta (kW)": "2.54", "P_spindle de entrada (kW)": "3.0", "Carga en un husillo de 10 kW (%)": "30" }, { "Material": "Brass C36000", "K_p (kW por cm³/s)": "1.90", "P_c en la herramienta (kW)": "2.72", "P_spindle de entrada (kW)": "3.2", "Carga en un husillo de 10 kW (%)": "32" } ] }, { "caption": "¿El desbaste de titanio está limitado por la potencia del husillo?", "columns": [ "Elemento", "Valor", "Cómo interpretarlo" ], "rows": [ { "Elemento": "K_p (unit power)", "Valor": "1.65–1.77 kW per cm³/s", "Cómo interpretarlo": "Por debajo del 4140; el husillo no es el cuello de botella" }, { "Elemento": "10 kW turning ceiling", "Valor": "215–230 cm³/min", "Cómo interpretarlo": "La potencia permite más de lo que los talleres ejecutan habitualmente" }, { "Elemento": "10 kW milling ceiling, cycle avg", "Valor": "170–185 cm³/min", "Cómo interpretarlo": "Promedio del ciclo con el factor del 80% en corte" }, { "Elemento": "20 kW turning ceiling", "Valor": "430–460 cm³/min", "Cómo interpretarlo": "Duplica el techo, no el corte permitido" }, { "Elemento": "Actual limiter", "Valor": "Heat and tool life", "Cómo interpretarlo": "Ejecute las velocidades de la tabla de parámetros de corte con refrigerante de alta presión; el refrigerante es una condición previa, no una opción" } ] }, { "caption": "¿Un husillo de 20 kW duplica mi tasa de eliminación de material?", "columns": [ "Parámetro", "Herramienta de Ø12 (ejemplo práctico)", "Herramienta de Ø20 (ilustrativo)" ], "rows": [ { "Parámetro": "Tool", "Herramienta de Ø12 (ejemplo práctico)": "Ø12 mm, 3-flute carbide end mill", "Herramienta de Ø20 (ilustrativo)": "Ø20 mm — an example, not a recommendation" }, { "Parámetro": "Radial width a_e (mm)", "Herramienta de Ø12 (ejemplo práctico)": "6", "Herramienta de Ø20 (ilustrativo)": "10" }, { "Parámetro": "Axial depth a_p (mm)", "Herramienta de Ø12 (ejemplo práctico)": "6", "Herramienta de Ø20 (ilustrativo)": "10" }, { "Parámetro": "Feed speed V_f (mm/min)", "Herramienta de Ø12 (ejemplo práctico)": "2,388", "Herramienta de Ø20 (ilustrativo)": "2,000" }, { "Parámetro": "MRR (cm³/min)", "Herramienta de Ø12 (ejemplo práctico)": "86", "Herramienta de Ø20 (ilustrativo)": "200" }, { "Parámetro": "Cutting time for 25 cm³", "Herramienta de Ø12 (ejemplo práctico)": "17.5 s", "Herramienta de Ø20 (ilustrativo)": "7.5 s" } ] }, { "caption": "¿Por qué la tasa de eliminación en fresado es menor que en torneado en la misma máquina?", "columns": [ "Paso", "Regla", "6061-T6, 10 kW" ], "rows": [ { "Paso": "1", "Regla": "Turning ceiling: Q_max = 60 × 10 × 0.6375 / K_p, rounded to 5 cm³/min", "6061-T6, 10 kW": "425–505" }, { "Paso": "2", "Regla": "Milling column = 0.8 × the rounded turning column, rounded to 5 cm³/min", "6061-T6, 10 kW": "340–405" }, { "Paso": "3", "Regla": "20 kW columns = 2 × the 10 kW columns (exact doubling)", "6061-T6, 10 kW": "850–1,010 turning / 680–810 milling" } ] }, { "caption": "¿Qué carga del husillo debo fijar como objetivo en el desbaste?", "columns": [ "Parámetro", "Valor", "Base" ], "rows": [ { "Parámetro": "Rated spindle power P_rated", "Valor": "10 / 20 kW", "Base": "Las dos clases de potencia habituales de los VMC" }, { "Parámetro": "Drive efficiency η", "Valor": "0.85", "Base": "Supuesto de planificación, no una medición; confírmelo con los datos del fabricante de la máquina" }, { "Parámetro": "Roughing load factor L", "Valor": "0.75", "Base": "Punto medio de la banda objetivo de 70–85% (S5)" }, { "Parámetro": "Usable cutting-power factor", "Valor": "0.85 × 0.75 = 0.6375 ≈ 0.64", "Base": "Solo 0.64 kW de cada kW nominal llega a la viruta" }, { "Parámetro": "Tool condition", "Valor": "Sharp carbide", "Base": "Las tablas de K_p se elaboran para herramientas de corte afiladas" }, { "Parámetro": "Milling in-cut factor", "Valor": "0.80", "Base": "Ejemplo práctico S5: el 80% del ciclo en corte" }, { "Parámetro": "Coolant and setup", "Valor": "Stable, no chatter", "Base": "Acero e inoxidable con emulsión por inundación; titanio con refrigerante de alta presión; aluminio con inundación o MQL" } ] }, { "caption": "¿Cuál es la fórmula de la tasa de eliminación de material para fresado y torneado?", "columns": [ "Paso", "Magnitud", "Valor" ], "rows": [ { "Paso": "1", "Magnitud": "Removal volume V", "Valor": "50 × 50 × 10 mm pocket = 25 cm³" }, { "Paso": "2", "Magnitud": "Tool and engagement", "Valor": "Ø12 mm, 3-flute carbide end mill; V_c 300 m/min; f_z 0.10 mm/tooth; a_e = a_p = 6 mm" }, { "Paso": "3", "Magnitud": "Spindle speed n = 1,000 × V_c / (π × D)", "Valor": "7,958 → take 7,960 rpm" }, { "Paso": "4", "Magnitud": "Feed speed V_f = n × z × f_z", "Valor": "7,960 × 3 × 0.10 = 2,388 mm/min" }, { "Paso": "5", "Magnitud": "MRR Q = a_e × a_p × V_f / 1,000", "Valor": "6 × 6 × 2,388 / 1,000 = 85.97 → 86 cm³/min" }, { "Paso": "6", "Magnitud": "Cutting time T = V / Q", "Valor": "25 / 86 = 0.291 min = 17.5 s (21.8 s with 20% non-cutting)" }, { "Paso": "7", "Magnitud": "Power check P_c = K_p × Q, spindle input P_c / 0.85", "Valor": "0.90 × 1.433 = 1.29 kW → 1.52 kW → 15.2% of 10 kW" }, { "Paso": "8", "Magnitud": "Reading", "Valor": "Spindle only 15% loaded — the Ø12 cutter in a 50 mm pocket is tool-limited; the 425 cm³/min ceiling would need V_f 11,806 mm/min, five times beyond this cutter" } ] }, { "caption": "¿Cómo se convierte la tasa de eliminación de material en tiempo de mecanizado?", "columns": [ "Caso de tasa", "Q (cm³/min)", "Tiempo para 25 cm³ (s)" ], "rows": [ { "Caso de tasa": "Worked example toolpath (Ø12 in 6061)", "Q (cm³/min)": "86", "Tiempo para 25 cm³ (s)": "17.5" }, { "Caso de tasa": "Ø20 cutter example", "Q (cm³/min)": "200", "Tiempo para 25 cm³ (s)": "7.5" }, { "Caso de tasa": "6061 10 kW turning ceiling", "Q (cm³/min)": "425", "Tiempo para 25 cm³ (s)": "3.5" }, { "Caso de tasa": "304 planning low end", "Q (cm³/min)": "130", "Tiempo para 25 cm³ (s)": "11.5" }, { "Caso de tasa": "4140 milling planning low end", "Q (cm³/min)": "90", "Tiempo para 25 cm³ (s)": "16.7" } ] }, { "caption": "¿Qué precisión tienen estas cifras de tasa de eliminación para presupuestar?", "columns": [ "Conflicto", "Fuente A", "Fuente B", "Tratamiento en esta página" ], "rows": [ { "Conflicto": "304 / 316 unit power", "Fuente A": "S3 handbook band 1.64–1.97 (150–200 HB, sharp tools)", "Fuente B": "S4 energy-study value 2.94 (austenitic 150–275 HB)", "Tratamiento en esta página": "La banda completa 1.64–2.94 se mantiene en las tablas; presupuste desde el extremo inferior de 130 cm³/min salvo que se confirmen la dureza y las herramientas en el extremo favorable" }, { "Conflicto": "C36000 unit power", "Fuente A": "S3 leaded brass 0.82", "Fuente B": "S4 leaded brass 1.90", "Tratamiento en esta página": "0.82 coincide con la física del latón (K_p ≈ k_c / 1,000, k_c ≈ 800 N/mm²), por lo que se prefiere el extremo 0.82; la banda 200–465 se mantiene como envolvente registrada" }, { "Conflicto": "1045 / 4140 ranges", "Fuente A": "S3 by 20 HB steps", "Fuente B": "S4 220–420 HB envelope", "Tratamiento en esta página": "No es un conflicto; la banda sigue a la dureza, no se describe como fuentes en desacuerdo" } ] } ] }