El fresado CNC es una de las tecnologías de fabricación sustractiva automatizada más utilizadas. En este proceso, los cambiadores de herramientas automatizados cambian sin problemas entre diferentes fresas para eliminar material de una pieza de trabajo con alta precisión. Seleccionar la fresa adecuada para cada tarea es crucial para lograr eficiencia, precisión y resultados de alta calidad.
En esta guía completa, exploraremos las características clave de las fresas típicas, los distintos tipos de herramientas de fresado, los materiales utilizados para fabricarlas y consejos prácticos para elegir la mejor fresa para sus operaciones de fresado.
Una mirada de cerca a una fresa: características clave
La imagen muestra una fresa estándar. Al observar su estructura, podemos ver que la mayoría de las fresas comparten características clave similares:
1. Paso: La distancia angular entre los dientes, determinada por el número de dientes. Un paso mayor significa menos dientes, mientras que un paso más pequeño indica más dientes en la fresa.
2. Cara del diente: La cara del diente es la superficie orientada hacia adelante del filo, que dirige las virutas lejos de la zona de corte, lo que ayuda a un corte suave y evita la acumulación de virutas.
3.Borde de corte: La parte en ángulo de cada diente responsable de cortar el material. Está diseñado para eliminar material de manera eficiente mientras minimiza el desgaste y extiende la vida útil de la herramienta.
4.Tierra: La tierra es la superficie plana detrás del filo que soporta y fortalece el diente durante las operaciones de corte.
5.Ángulo de inclinación: El ángulo de inclinación es el ángulo entre la cara del diente y la línea central del cortador. Este ángulo juega un papel clave en la formación de viruta y la eficiencia del corte.
6.Diámetro del orificio: El diámetro del orificio central, que determina el tamaño del eje o eje necesario para montar el cortador.
7.Ángulo de separación principal: El ángulo de la tierra medido desde una línea perpendicular a la línea central del cortador en el borde de corte. Este ángulo, normalmente de 5 a 7 grados, evita que el diente roce la pieza de trabajo y ayuda a la evacuación de la viruta.
8.Dientes en espiral o helicoidales: Estos dientes están dispuestos en un patrón helicoidal y generalmente se usan en cortadores más anchos (más de 3/4 de pulgada). Proporcionan una acción de corte más suave, reducen las fuerzas de corte y mejoran el acabado de la superficie, especialmente en superficies interrumpidas o materiales irregulares.
¿Cuáles son los diferentes tipos de fresas?
Ahora que hemos cubierto las características comunes de las fresas, en esta sección exploraremos los distintos tipos disponibles. Las fresas vienen en una amplia gama de formas, tamaños y diseños, cada una de ellas adecuada para tareas de corte específicas. Comprender los diferentes tipos es clave para seleccionar el cortador adecuado para su proyecto. Para obtener una descripción general rápida, comencemos revisando la tabla de resumen a continuación.
Categoría
Tipo de herramienta
Características clave
Uso
Cortadores de fresas
Fresas cuadradas
Extremo plano con bordes cortantes afilados de 90 grados.
Fresado de uso general como hundimiento, perfilado y ranurado, especialmente características de fondo cuadrado como cavidades y ranuras.
Molinos de extremo de bola
Extremo semiesférico con bordes cortantes redondeados.
Contorneado 3D y pasadas de acabado fino, especialmente en superficies complejas o curvas
Fresas de extremo de radio de esquina
Extremo plano con bordes cortantes redondeados para reducir la tensión en las esquinas.
Crear aristas fileteadas y transiciones de radio pequeño en aristas de piezas internas y externas
Fresas redondeadoras
Filo redondeado
Mecanizado de cantos exteriores redondeados, desbarbado y mejora de la estética y seguridad de los cantos de las piezas.
Fresas de socavar
Cabezal de corte esférico o curvo con cuello extendido
Mecanizado de socavaduras, ranuras, salientes o la parte posterior de paredes interiores, especialmente útil para piezas complejas con geometrías empotradas o de difícil acceso.
Herramientas de planeado
Fresas frontales
Cortador de gran diámetro con múltiples insertos de corte reemplazables a lo largo de su circunferencia
Eliminación rápida de material de superficies amplias y planas, como la parte superior de piezas o piezas de trabajo.
Fresas para ranurar y ranurar
Cortadores de ranura en T
Cabezal de corte en forma de T
Creación de ranuras en forma de T para accesorios y soportes para colgar.
Cortadores de aspa (chavetero)
Cortador pequeño en forma de disco con filo recto o ligeramente cóncavo.
Cortar chaveteros para llaves Woodruff
Cortadoras de sierra longitudinal
Hoja de sierra circular delgada con dientes finos y muy espaciados
Corte de precisión o corte de ranuras delgadas en materiales, a menudo en el trabajo con metales para la separación de piezas o corte de ranuras estrechas.
Fresas de formas
Fresas de engranajes
Diseñado con dientes que coinciden con perfiles de dientes de engranajes específicos
Corte de engranajes rectos, helicoidales y cónicos
Fresas convexas
Filo de corte convexo (curvado hacia afuera)
Crear ranuras cóncavas o perfiles curvos.
Fresas cóncavas
Filo cóncavo (curvado hacia adentro)
Crear perfiles convexos o bordes redondeados
Fresas de hilo
Herramienta de corte multidiente con geometría roscada
Cortar roscas internas y externas precisas
Cortadores de moscas
Cortador de moscas
Una herramienta de corte de un solo punto montada sobre un eje giratorio
Producción de acabados suaves en fresado y creación de prototipos de uso liviano
A continuación, analizaremos los detalles de cada tipo de fresa.
Cortadores de fresas
Las fresas de extremo son herramientas versátiles y uno de los tipos de fresas más utilizados. Son algo así como brocas, pero a diferencia de las brocas que solo cortan axialmente, las fresas tienen bordes cortantes tanto en el extremo como en el lateral, lo que les permite cortar tanto axial como lateralmente.
Los fabricantes suelen utilizarlos para una variedad de tareas de mecanizado, que incluyen hundir, ranurar, perfilar, taladrar y contornear.
▪ Fresas de extremo cuadrado: También conocidas como fresas de extremo plano, tienen un extremo plano con bordes cortantes afilados de 90 grados. Estas herramientas son ideales para tareas de uso general como hundir, perfilar y ranurar, y son especialmente útiles para producir ranuras y cavidades de fondo cuadrado.
▪ Fresas de bola: Tienen una punta semiesférica con bordes cortantes redondeados. Se utilizan comúnmente para contorneado 3D, particularmente para pasadas de acabado fino en geometrías complejas o superficies curvas, como moldes y matrices.
▪ Fresas de extremo con radio de esquina: Similares a las fresas de extremo cuadradas, pero presentan un radio redondeado en las esquinas de corte en lugar de ángulos agudos de 90 grados. Este diseño ayuda a evitar concentraciones de tensión, reducir el riesgo de astillas en las esquinas y prolongar la vida útil de la herramienta. Son ideales para crear bordes fileteados y se usan comúnmente para producir transiciones de radio pequeño en ambos lados internos. y bordes de la pieza externa.
▪ Fresas de redondeo: Diseñadas con un radio específico a lo largo de los bordes de corte, normalmente se utilizan para mecanizar bordes redondeados en el exterior de las piezas. A menudo se emplean para desbarbar y mejorar la seguridad y la estética de los bordes de las piezas.
▪ Fresas de ranurar: También conocidas como cortadoras de paletas, están diseñadas con un cabezal de corte esférico o curvo, que se asemeja a una paleta. Su cuello extendido les permite llegar a áreas profundas o de difícil acceso a las que las fresas de mango estándar no pueden llegar, como para mecanizar socavaduras, ranuras, salientes o la parte posterior de paredes interiores.
Herramientas de planeado
A diferencia de las fresas de extremo, que realizan cortes tanto de extremo como laterales y se utilizan principalmente para cortes detallados, contorneados, ranurados o cortes profundos, las herramientas de planeado se centran en corte de extremos y mecanizado de superficies grandes y planas. Las fresas frontales cortan horizontalmente y normalmente tienen un diámetro mayor, lo que les permite cubrir amplias áreas de superficie de manera eficiente. A menudo cuentan con múltiplesinsertos reemplazables (como en las fresas de concha), lo que permite un desbaste rápido de grandes superficies y proporciona un acabado suave cuando se utilizan insertos de acabado.
Fresas para ranurar y ranurar
Las fresas para ranurar y ranurar son herramientas especializadas para cortar ranuras, ranuras y chaveteros, características que se adaptan a los componentes insertados. Por lo general, son delgadas y tienen forma de disco o tienen geometrías especializadas, lo que permite cortes estrechos y precisos.
▪ Cortadores para ranuras en T: Tienen dientes perpendiculares al diámetro exterior y están diseñados específicamente para cortar ranuras en forma de T. Estas ranuras se utilizan comúnmente para sujetar de forma segura pernos, accesorios u otros componentes que requieren un montaje y montaje precisos.
▪ Cortadores de aspa (cortadores de chaveteros): cortadores pequeños con forma de disco diseñados para cortar chaveteros, que son ranuras que conectan piezas giratorias como ejes y engranajes, evitando el deslizamiento y garantizando un ajuste seguro.
▪ Cortadoras de sierra longitudinal: Caracterizadas por hojas más delgadas, estas cortadoras se utilizan a menudo para cortar, dividir o cortar ranuras profundas y estrechas con precisión.
Fresas de formas
Las fresas de formas están fabricadas con perfiles específicos, lo que permite un mecanizado preciso de contornos intrincados en una sola pasada. Son eficientes para fabricar engranajes, roscas y otras piezas complejas.
▪ Fresas de engranajes: se utilizan para producir diferentes tipos de engranajes, incluidos engranajes rectos (dientes rectos), engranajes helicoidales (dientes en ángulo) y engranajes cónicos (dientes cónicos).
▪ Fresas convexas: Perfectas para mecanizar perfiles redondeados y curvados hacia afuera en una pieza de trabajo, generalmente para contornos semicirculares o en forma de arco.
▪ Fresas cóncavas: Estas fresas tienen un borde cortante redondeado hacia adentro que les permite crear perfiles o ranuras cóncavas y suaves.
▪ Fresas para roscar: Las fresas para roscar se utilizan para producir roscas tanto internas como externas en una pieza de trabajo. Las operaciones de roscado tradicionales, como el roscado, normalmente se realizan en máquinas perforadoras. Sin embargo, el fresado de roscas ofrece un control más preciso sobre el diámetro y el paso de la rosca, proporcionando mayor estabilidad y menos limitaciones en diversos entornos de trabajo.
Cortadores de moscas
Las fresas volantes y las fresas frontales mecanizan superficies planas en una pieza de trabajo, pero difieren en diseño y uso. Los cortadores de moscas suelen contar con una herramienta de corte simple o doble montada en un eje y son más asequibles. Son ideales para fresadoras, prototipos y fresadoras manuales de uso liviano, capaces de producir excelentes acabados superficiales cuando se operan a velocidades más bajas con cortes livianos, aunque no son adecuadas para mecanizado de trabajo pesado o de alta velocidad.
Materiales utilizados para fabricar fresas
Las herramientas de fresado están fabricadas con diversos materiales y cada uno ofrece distintos beneficios adecuados para diferentes necesidades de mecanizado. Estos son los materiales más comunes utilizados para fabricar fresas:
Acero de alta velocidad (HSS)
El acero de alta velocidad (HSS) recibe su nombre de su capacidad para mantener la dureza y la resistencia al desgaste a altas velocidades de corte, debido a elementos de aleación como molibdeno, tungsteno, cromo y, a veces, vanadio o cobalto. Sin embargo, el HSS comienza a perder dureza alrededor de 600-650°C, lo que lo hace más adecuado para el fresado general de materiales más blandos como aluminio, acero y plásticos. Se utiliza comúnmente para herramientas que deben conservar el filo en condiciones de corte moderadas, y los fabricantes suelen utilizar refrigerantes para evitar el sobrecalentamiento y prolongar la vida útil de la herramienta. Cuando se agrega cobalto (5-8%), el HSCO resultante ofrece resistencia al calor y dureza mejoradas, lo que lo hace adecuado para aplicaciones más exigentes.
Carburo cementado
Los carburos cementados son materiales compuestos compuestos por partículas de carburo de tungsteno (WC) unidas con un aglutinante metálico, normalmente cobalto. El carburo proporciona una dureza extrema, mientras que el aglutinante añade dureza para reducir la fragilidad. Esta combinación da como resultado un material altamente duro, resistente al desgaste y capaz de soportar temperaturas de corte de hasta 1000°C.
En comparación con el acero de alta velocidad (HSS), los carburos cementados son significativamente más duros y funcionan mejor a velocidades de corte más altas. por eso se utilizan comúnmente para mecanizar materiales duros como acero inoxidable, hierro fundido y metales no ferrosos. Se encuentran ampliamente en herramientas de fresado, taladros e insertos.
Cerámica
Las fresas de cerámica son aún más duras y ofrecen una mejor resistencia al calor que los carburos cementados, pero pierden dureza. Se utilizan principalmente en mecanizado de alta velocidad, mecanizado en seco y mecanizado de materiales duros y resistentes al calor como aceros templados, hierro fundido y superaleaciones. Debido a su fragilidad, las herramientas cerámicas son más adecuadas para operaciones de corte continuo que para cortes interrumpidos.
Diamante policristalino (PCD)
El PCD, al estar fabricado a partir de partículas de diamante, es uno de los materiales más duros disponibles. Esto le confiere una resistencia al desgaste excepcional, aunque tiende a ser quebradizo. Las herramientas PCD se utilizan principalmente para mecanizar metales no ferrosos como aluminio y cobre, así como compuestos como fibra de carbono y fibra de vidrio, y plásticos.
Sin embargo, las herramientas de PCD no son adecuadas para mecanizar acero porque el diamante puede reaccionar químicamente con el carbono del acero a altas temperaturas, provocando fallos prematuros de la herramienta. Además, las herramientas PCD son bastante caras.
Carburo recubierto
Las herramientas de carburo recubiertas consisten en una base de carburo cementado recubierta con una o más capas de materiales resistentes al desgaste como nitruro de titanio (TiN), carbonitruro de titanio (TiCN), óxido de aluminio (Al2O3) o nitruro de aluminio y titanio (AlTiN). Estos recubrimientos mejoran la resistencia al calor, la dureza y reducen la fricción, lo que permite que la herramienta corte materiales más duros a velocidades y temperaturas más altas de manera más eficiente.
¿Cómo seleccionar la herramienta de fresado adecuada?
En las secciones anteriores, analizamos los diferentes tipos de fresas y sus características únicas. Diferentes herramientas como fresas de mango, fresas de planear, cortadores de ranurado y cortadores de formas sirven para diversos propósitos, desde desbaste hasta acabado y contorneado complejo. Para tomar una decisión informada, es importante comprender cómo se alinean las características de cada cortador con sus necesidades de fresado específicas. Para obtener una descripción general rápida, consulte la tabla de tipos de herramientas analizada anteriormente.
Por supuesto, en aplicaciones prácticas, debemos considerar factores adicionales, como la velocidad de equilibrio, el costo y la calidad para cumplir con sus requisitos de fresado específicos. A continuación encontrará algunos consejos clave que le ayudarán a tomar una decisión bien informada.
1. Considere el material de la pieza de trabajo y los requisitos de mecanizado
▪ Material de la pieza de trabajo: Seleccione una fresa según el material con el que está trabajando. Para materiales más duros como acero inoxidable, titanio o aleaciones endurecidas, necesitará herramientas hechas de carburos cementados, ya que ofrecen una dureza y resistencia al desgaste superiores. Por otro lado, los materiales más blandos como el aluminio o el cobre se pueden mecanizar de manera eficiente con cortadores de acero de alta velocidad (HSS), que son menos costosos pero se desgastan más rápido.
▪ Requisitos de mecanizado: evalúe las necesidades específicas de su proyecto, incluida la precisión, el acabado superficial y la eficiencia de producción. Para el desbaste, seleccione cortadores de dientes gruesos para eliminar grandes cantidades de material rápidamente. Para un acabado fino, las herramientas con más dientes y geometrías de corte más finas proporcionan resultados más suaves.
2. Evaluar la máquina herramienta y las condiciones de mecanizado
▪ Compatibilidad de la máquina herramienta: Asegúrese de que los requisitos de potencia de la herramienta se ajusten a la capacidad de potencia de la fresadora. Las herramientas más grandes generalmente necesitan más potencia, mientras que las herramientas más pequeñas deben ser compatibles con la velocidad de rotación máxima de la máquina para garantizar un corte eficiente a velocidades más altas. Además, confirme que el husillo y los sistemas de sujeción de la máquina puedan soportar adecuadamente el tamaño y el diseño de la herramienta.
▪ Sujeción y estabilidad: Compruebe la capacidad de sujeción de su máquina y la estabilidad del accesorio. La configuración adecuada del accesorio ayuda a reducir las vibraciones y garantiza que la herramienta mantenga un compromiso constante con la pieza de trabajo durante el corte.
3. Determinar los parámetros específicos del cortador
▪ Diámetro de la fresa: El diámetro de la fresa es crucial tanto para la velocidad como para la precisión. Una cortadora de mayor diámetro puede eliminar el material más rápidamente, pero puede no ser adecuada para trabajos complejos o espacios reducidos. Para el planeado, utilice la fórmula D = 1,5d, donde "d" es el diámetro del husillo. Cuando se trabaja con configuraciones menos rígidas o piezas más pequeñas, suele ser preferible una herramienta de menor diámetro para mantener el control y reducir la deflexión.
▪Número de dientes (flautas): El número de dientes afecta la suavidad del corte y los requisitos de potencia. Menos dientes son adecuados para operaciones de desbaste, mientras que más dientes son mejores para operaciones de acabado. Sin embargo, una mayor cantidad de dientes puede reducir la evacuación de virutas, por lo que se debe considerar la eliminación adecuada del refrigerante y de las virutas.
▪Recubrimiento de herramientas: Los recubrimientos como el nitruro de titanio (TiN) o el nitruro de aluminio y titanio (AlTiN) pueden aumentar la resistencia al desgaste, la tolerancia al calor y la vida útil de la herramienta, especialmente cuando se trabaja con materiales abrasivos o a altas velocidades. Las herramientas recubiertas tienden a funcionar mejor en condiciones difíciles, pero conllevan un costo inicial más alto, así que equilibre esto con la vida útil de la herramienta y los requisitos del trabajo.
▪ Geometría del cortador: Considere parámetros como el ángulo de ataque, la inclinación del filo y el ángulo de relieve, que deben alinearse con los materiales del cortador y de la pieza de trabajo y las condiciones de mecanizado. Un ángulo de ataque más pronunciado es ideal para materiales más blandos como el aluminio, mientras que los materiales más duros como el acero pueden requerir un ángulo menor para una mejor estabilidad de corte.
▪Selección de la hoja de herramienta: Para operaciones de desbaste, las hojas prensadas son más rentables. Para el acabado, las hojas abrasivas proporcionan una mayor precisión dimensional y superficies más lisas. Asegúrese siempre de que el tipo de hoja coincida con la tarea de mecanizado para optimizar el rendimiento.
4. Considere la economía y la viabilidad
Finalmente, equilibre el costo, la vida útil de la herramienta y la frecuencia de reemplazo al seleccionar su fresa. Si bien las cortadoras importadas pueden ofrecer un mejor rendimiento y una vida útil más larga, las herramientas nacionales podrían ser más rentables para proyectos más pequeños o tareas menos exigentes. En algunos casos, elegir una herramienta de mayor rendimiento puede generar ahorros significativos a largo plazo al reducir el tiempo de inactividad y los costos de reemplazo, especialmente para grandes tiradas de producción.
Conclusión
Las herramientas de fresado desempeñan un papel fundamental a la hora de lograr operaciones de fresado versátiles y crear productos con diversas formas. Su amplia gama de tipos les permite adaptarse a diferentes tareas de corte. Si aún no está seguro de seleccionar la herramienta adecuada, se recomienda consultar a un experto para obtener asesoramiento profesional.
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