Dominar el uso de fresas: una guía completa sobre técnicas de fresado

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El uso de una fresa de extremo se ha vuelto extremadamente importante en la ingeniería y las aplicaciones modernas. Esta guía tiene como objetivo proporcionar conocimientos detallados sobre el uso de las fresas de extremo, sus tipos, aplicaciones prácticas y técnicas para obtener el máximo rendimiento en el menor tiempo posible. Nos centraremos en abordar los parámetros de diseño de las fresas de extremo y el papel de los parámetros de corte relevantes, y explicaremos por qué es posible aumentar la producción sin salirse de los límites de calidad para las actividades de mecanizado. Estos artículos beneficiarán tanto al maquinista novato como al profesional, ya que proporcionarán conocimientos prácticos sobre cómo mejorar el uso de las fresas de extremo en el trabajo de mecanizado.

¿Qué es una fresa y cómo funciona?

Descripción general de la función de una fresa

Una fresa es una herramienta rotatoria que forma parte de una fresadora y que se hace girar contra una pieza de trabajo para eliminar su material. Las fresas también producen complejidades con puntas redondeadas. Tiene bordes afilados unidos a un eje que son buenos para operaciones de soporte tanto horizontales como verticales. Además de perforar agujeros, que es su función principal, una fresa es capaz de realizar una variedad de operaciones que incluyen ranurado, contorneado y perfilado. La eficacia de una fresa es una función de su geometría, como la disposición de las ranuras, el grado de la hélice y la dimensión, que influyen en la velocidad de corte, el acabado resultante y la resistencia de la herramienta.

¿Qué hace que una fresa sea diferente de un taladro?

Existen diferencias significativas entre el fresado y el taladro. Por ejemplo, mientras que un taladro está diseñado para la acción generativa mediante la realización de agujeros retirando materiales solo de forma vertical, una fresa también puede cortar de forma lateral o transversal a la superficie, lo que permite realizar más operaciones, como el fresado de ranuras, el contorneado y el perfilado, todas ellas tareas similares. Además, las fresas están diseñadas de modo que tengan hojas o bordes de corte a lo largo de la longitud de la herramienta, lo que mejora la eliminación de viruta durante la eficiencia del proceso de mecanizado, y la broca solo tiene un borde de corte. Esta rotación y movimiento al realizar el fresado garantiza que se logren superficies más precisas y finas que si se utiliza una broca.

Comprensión de los diferentes tipos de fresas

Fresa de extremo plano: Como su nombre lo indica, esta herramienta tiene un extremo plano. Se utiliza principalmente para la etapa de acabado, ya que proporciona una superficie bien lisa, y también se utiliza durante los procesos de contorneado y de perforación.
Fresa de punta esférica: Esta fresa está diseñada con una punta redondeada y se utiliza en contorneado 3D donde la curvatura de las formas puede cambiar gradualmente a medida que se presentan ángulos elaborados, especialmente en formas más precisas, como matrices y moldes.
Fresa de extremo de chaflán: La fresa de chaflán despeja o angula los bordes para construir bordes que no sean perpendiculares a las caras de unión.
Fresa de extremo con radio de esquina: Este tipo de herramienta de corte de fresa tiene un radio redondo grande en los detalles de las esquinas a lo largo del eje del extremo de corte, lo que evita que el material se astille mientras el proceso de fresado extiende su uso a diversas aplicaciones de campo.
Fresa de extremo cónico: La fresa cónica tiene una forma similar a un cono que permite realizar diferentes ángulos pronunciados y ángulos extremos dentro del objeto con el uso de ángulos y curvas.
Fresa de desbaste: Desarrollada para la eliminación rápida de material, la fresa de desbaste realizará la mayor parte del corte eliminando rápidamente cualquier parte abundante de la pieza de trabajo que se quitaría después de que se hayan empleado las fresas de mandrilar.

Selección de fresas para diferentes proyectos: una guía práctica.

Cosas que debes tener en cuenta al elegir una fresadora.

Material: La fresa debe tener el material adecuado, como HSS para metales blandos y carburo para materiales duros soportables.
Diámetro: El diámetro está determinado principalmente por la profundidad de corte, así como por la precisión del tamaño de la característica requerida, por lo que se debe tener cuidado al seleccionarlo.
Conteo de flautas: También se deben revisar las flautas, ya que menos flautas son útiles para la eliminación de viruta en operaciones de desbaste, mientras que más flautas tienden a dar como resultado acabados más finos.
Revestimiento: Los recubrimientos importantes incluyen TiN o TiAlN, que extienden la vida útil de la herramienta y reducen su resistencia.
Ángulo de corte: También es necesario determinar el ángulo en el que se aplicará el corte de manera única para la operación ya que esto aumenta la seda superficial y las virutas que se pueden efectuar.
Solicitud: Identifique el tipo de fresa necesaria para la operación particular, ya sea que se requiera desbaste, acabado o trabajo de contorneado especial.

Conozca los distintos recubrimientos de fresas de extremo disponibles

Los recubrimientos de las fresas contribuyen significativamente a mejorar el rendimiento de las herramientas y a prolongar su vida útil. Algunos de los recubrimientos conocidos son:

Nitruro de titanio (TiN):Extiende la vida útil de una herramienta al disminuir la fricción y aumentar la resistencia a las abrasiones; perfecto para aplicaciones de fresado comunes.
Nitruro de titanio y aluminio (TiAlN): Buen material para herramientas de corte donde la acumulación de calor puede ser intensa y para cortar materiales de alta resistencia.
Nitruro de Circonio (ZrN): Tiene características de deslizamiento bastante buenas y posee una alta inhibición del flujo de viruta; se aplica principalmente para usos no ferrosos.
Recubrimiento de diamante:Más apropiado para cortar materiales muy duros; hace que las herramientas sean muy duraderas pero hay que manipularlas con cuidado.
Nitruro de boro hexagonal (hBN): Diseñado para operaciones de corte en entornos donde hay alto desgaste como operaciones de acabado.

La selección de un recubrimiento adecuado para su fresa resalta el impacto del recubrimiento en la efectividad del mecanizado, la vida útil de la herramienta y la calidad general del componente mecanizado.

Fresas de HSS frente a fresas de carburo: ¿cuál elegir?

Tanto las carcasas de acero de alta velocidad como las de carburo deben cubrir varios aspectos que incluyen el uso del material, las velocidades de corte y la vida útil de la herramienta. Los punzones de acero rápido y dispositivos similares suelen ser menos costosos y más minimalistas y engorrosos durante el afilado, por lo que brindan servicios a sustratos más blandos y maquinaria de línea de producción más lenta. Sin embargo, aún poseen una baja resistencia al desgaste y térmica en comparación con el carburo. Por otro lado, la fresa de extremo con un avellanado hecho de carburo tiene mayor dureza y funciona mejor en condiciones de alta velocidad, particularmente con materiales duros. Los aumentos de temperatura de la herramienta de corte se alivian durante el trabajo debido a que las herramientas de metal duro mantienen la herramienta alejada de una temperatura caliente a la que está expuesta. Al final, la decisión debe depender de la naturaleza del trabajo a realizar, cuánto costaría y cuáles son las aspiraciones con respecto al acabado superficial de esas piezas.

Cómo utilizar una fresa de forma eficaz

Cómo preparar la fresadora para la operación

Realizar calibración: Compruebe que no existan desviaciones en cuanto al posicionamiento de la fresadora, colocándola correctamente y nivelándola antes de su uso.
Coloque la fresa de extremo: Posicionar y bloquear la fresa elegida en el husillo asegurándose que quede bien fijada para evitar que se deslice del husillo.
Establecer las RPM del husillo: Definir la velocidad del husillo en función del tipo de material a trabajar y de los parámetros de la fresa elegida, y si es necesario instalar y activar el sistema de refrigeración.
Establecer velocidad de alimentación: Elija una velocidad de avance que se ajuste al material y al material de la fresa, así como a las especificaciones de la fresa seleccionada para una acción de corte eficiente.
Movimiento de la herramienta de control: Asegúrese de que la trayectoria de la herramienta sea correcta, teniendo en cuenta las dimensiones de la pieza de trabajo, para que no haya colisiones herramienta/pieza de trabajo y el mecanizado se pueda realizar con precisión.
Aplicación de refrigerante:Si se necesita refrigerante, debe prepararse para su uso durante el proceso de corte para ayudar al operador a prolongar la vida útil de la herramienta enfriándola.

Técnicas en el proceso de fresado de ingeniería

Fresado frontal: Sujete la fresa de extremo verticalmente sobre la superficie de la pieza de trabajo. Realice un avance lineal regular y constante para terminar el trabajo y no la introduzca demasiado profundamente.
Fresado de ranuras Utiliza una fresa de extremo del ancho adecuado para adaptarse a una ranura determinada. La pieza de trabajo siempre está asegurada para que no se mueva durante el trabajo.
Fresado de perfiles: Para estos fines, se debe proporcionar una fresa de punta esférica. Según la naturaleza del corte, modifique tanto las RPM del husillo como el avance para perfeccionar la superficie de la pieza de trabajo mientras mantiene el refrigerante en la fresa para evitar su deflexión.
Fresado por inmersión: Para operaciones verticales, una fresa de extremo de corte central puede realizar este corte. Reduzca la velocidad de avance durante el corte inicial en aproximadamente 50% para evitar astillas.
Fresado de chaveteros: Alinee el centro de la fresa exactamente donde comienza la ranura. Todas las pasadas deben tener la misma profundidad para lograr precisión dimensional.
Fresado circular: Esta operación utiliza una mesa giratoria para crear contornos circulares. La fresa debe hundirse a una velocidad constante y uniforme hasta una profundidad adecuada para lograrlo.

Las piezas más comunes en las que se puede cometer un error fácilmente al utilizar una fresadora

Elección incorrecta de herramientas:En los procesos de mecanizado, si se utiliza una fresa que no corresponde a las características del material específico, ésta tendrá un rendimiento deficiente o se desgastará rápidamente.
Velocidad de alimentación incorrecta: Si la velocidad de avance es demasiado alta o demasiado baja, afectará negativamente la calidad y precisión del corte, aumentará el riesgo de romper la herramienta y dañar la pieza de trabajo.
Ignorando la herramienta:No tener en cuenta la inspección y el mantenimiento de la fresa provocará una pérdida de eficacia de corte y una reducción de la calidad de la superficie producida.
Sujeción mal definida: Si el diseño previsto de la pieza de trabajo no coincide con la sujeción requerida, habrá movimiento durante el mecanizado de la pieza de trabajo, lo que dará como resultado una inexactitud dimensional.
Rechazo de chip: Las virutas arrancan las herramientas de corte y obstruyen las trayectorias de corte, lo que genera un calor excesivo y un corte ineficiente.
No utilizar refrigerante: Las herramientas pueden perder refrigeración durante su funcionamiento cuando es necesario, y por lo tanto, trabajar sin refrigerante puede provocar el colapso de las herramientas cuando el calor experimenta temperaturas excesivas.

Gestión y aumento de la eficacia de la vida útil de una fresa

Consejos útiles sobre cómo limpiar y almacenar correctamente las fresas

Limpieza: Se debe utilizar un cepillo suave o un paño sin pelusa para limpiar las fresas después de cada uso para eliminar las virutas y otros residuos. En el caso de las fresas más resistentes, la aplicación de un agente de limpieza suave o un disolvente como abrasivo podría dañar la superficie de la herramienta.
Inspección: Las fresas deben examinarse de forma rutinaria para detectar desgaste, roturas o incluso eliminación de virutas. Cualquier herramienta de estas categorías, menos aún si el costo de reemplazo es menor que el valor de la precisión del mecanizado, debe reemplazarse.
Almacenamiento:Se pueden evitar daños físicos guardando las fresas en un portaherramientas específico o en una carcasa protectora. Tenga en cuenta que están colocadas correctamente para evitar que entren en contacto entre sí.
Control de humedad: Las fresas de acero de alta velocidad suelen ser propensas a la oxidación y la corrosión, por lo que se debe realizar el mantenimiento de los secadores para garantizar que las herramientas se sequen por completo.
Evite la vibraciónGuarde las fresas en espacios pequeños que estén expuestos a vibraciones. Esto último se convierte en un problema cuando se buscan fresas, ya que con el tiempo se desalinean y se dañan.

Términos y condiciones de The End Mill

Los regímenes de corte, como las velocidades de corte y las velocidades de avance, así como las características del material de la pieza de trabajo, afectan en gran medida al desgaste de las fresas. Las altas temperaturas generadas por un mecanizado excesivo pueden provocar el ablandamiento de la herramienta, mientras que la falta de eliminación de viruta puede provocar la acumulación de viruta o un desgaste no deseado. Las piezas de trabajo también afectan al desgaste; esto se relaciona con el desgaste del filo de corte si el material de corte es acero endurecido, se desgastaría más rápido. Es fundamental medir las condiciones de la herramienta y modificar las condiciones de mecanizado según sea necesario para minimizar el desgaste.

Instrucciones para afilar y reacondicionar fresas

Encuentre patrones de desgaste: Se puede examinar la geometría del filo para detectar desgaste y determinar qué se puede hacer después de afilarlo.
Selección adecuada de muelas abrasivas:Seleccione una muela de amolar que sea adecuada para el material de la fresa. Forzar el uso de refrigerante en las operaciones de corte puede erosionar la práctica común de usar una muela de diamante para herramientas de carburo, ya que las muelas de óxido de aluminio afilan bastante bien el acero de alta velocidad.
Utilice la preservación del ángulo recto:Al afilar herramientas, el ángulo de holgura de afilado y el ángulo de alivio deben conservarse dentro de las especificaciones del fabricante para preservar el poder de corte.
Control de temperatura de molienda: Intente restringir el calentamiento del material de la herramienta durante el rectificado para evitar distorsiones y degradaciones debido a la temperatura al usar refrigerante durante el proceso de corte o al aplicar la herramienta de corte de manera intermitente.
Comprobación del diámetro de la herramienta: Mida el diámetro después de cada ciclo de afilado para determinar el cumplimiento de las especificaciones requeridas y asegurar la precisión dimensional dentro de los procesos de mecanizado.

Solución de problemas comunes con fresas de extremo en esta categoría.

Cómo determinar y evitar la charla.

Este ruido se define como una vibración violenta de la herramienta de corte durante el proceso de mecanizado, que provoca una mala calidad de la superficie y una reducción de la vida útil de la herramienta. Para detectar el ruido, escuche si hay un ruido repetitivo que se ensancha hacia el final y busque anomalías en las superficies de la pieza de trabajo.

Modificación de parámetros:Reducir la velocidad del husillo o aumentar el avance puede ayudar a reducir las vibraciones.
Portaherramientas acoplables: La estabilidad se puede aumentar utilizando portaherramientas rígidos o aplicando sistemas antivibración.
Selección de ángulos de herramienta: Se puede reducir la vibración seleccionando herramientas adecuadas con geometrías específicas diseñadas para la operación.
Aumentar el apoyo al trabajo:Proporcionar suficiente soporte a la pieza de trabajo y rigidez a la fijación es esencial para estabilizar el proceso de mecanizado de herramientas.

Estrategias para combatir la acumulación de material en los filos de las herramientas

La acumulación de material en los filos de corte puede reducir la eficiencia de corte y la calidad de la superficie. Para evitar este problema, tenga en cuenta las siguientes acciones:

Elija las condiciones de corte óptimas: Seleccione la velocidad, la velocidad de avance y la profundidad de corte adecuadas para la pieza de trabajo a fin de limitar la cantidad de calor generado y el grado en que los materiales se pegarán.
Utilice herramientas de corte recubiertas: Considere utilizar herramientas con recubrimientos abrasivos, que reducirán drásticamente la adhesión y aumentarán la resistencia al desgaste de las herramientas.
Uso eficaz de refrigerantes: Utilice el fluido de corte adecuado para disminuir la temperatura y la eliminación de viruta durante el proceso de mecanizado.
Uso de herramientas adecuadas Mantenimiento: Inspeccione y limpie las herramientas y verifique si hay signos iniciales de acumulación de material que, a su debido tiempo, puedan solucionarse.

Problemas de calidad del acabado

Para garantizar la calidad del acabado, se deben tener en cuenta las siguientes cuestiones:

Evaluar el estado de la herramienta: Evalúe periódicamente el rendimiento de las herramientas de corte para identificar si se están desafilando o dañando, ya que dicho deterioro amplifica considerablemente los problemas de acabado de la superficie.
Optimizar los parámetros del proceso: Varíe la velocidad de avance y la profundidad de corte para llegar a las condiciones de corte que reproducirán la calidad de superficie mejorada.
Compruebe la rigidez de la pieza de trabajo: Asegúrese de que no se produzcan vibraciones causadas por fijaciones y abrazaderas insuficientes, que puedan afectar las propiedades de la superficie.
Aplicar lubricantes adecuados: El uso del lubricante correcto puede ayudar a disminuir la cantidad de fricción y mejorar el acabado general.
Controlar las condiciones externas: Controlar la temperatura y humedad del ambiente donde se realizan los procesos de mecanizado para evitar inconsistencias en los materiales.

Fuentes de referencia

Molino de extremo

Fresado (mecanizado)

Mecanizado

Preguntas frecuentes (FAQ)

P: ¿Qué es una fresa y en qué debería diferenciarse de una broca normal?

R: Una fresa de extremo es una herramienta de corte especializada para fresar, un tipo de herramienta de corte que se utiliza en las operaciones de los sistemas CNC y el fresado. Por otro lado, una broca común se utiliza más comúnmente para hacer agujeros. Las fresas de extremo pueden cortar en varios ejes, lo que permite una gran cantidad de procesos. Son adecuadas para perforar, hacer superficies planas, raspar en la dirección de rotación y cortar en inmersión, lo que las hace útiles para varios procesos de fresado.

P: ¿Cómo puedo determinar cuántas ranuras son suficientes para mi fresadora?

R: La cantidad de ranuras de una fresa determina su resistencia y uso. Por lo general, las fresas con menos ranuras (2 o 3) se utilizan durante el torneado en bruto o el corte de materiales más blandos, mientras que las fresas con ranuras adicionales (4 o más) producen superficies de mayor calidad, pero son menos adecuadas para el procesamiento de materiales blandos. Tenga en cuenta el material, la velocidad de corte y el acabado deseado al decidir la cantidad de ranuras que debe colocar.

P: ¿Está bien utilizar fresas en un taladro de columna?

R: Si es necesario, se puede utilizar una fresa de extremo en un taladro de columna, pero es un caso muy poco frecuente. Las fresas de extremo eliminan material lateralmente a lo largo del cuerpo y se utilizan básicamente en fresadoras CNC o de mano. En un taladro de columna, no hay un control de rigidez adecuado para procesos de fresado pesados, por lo que es probable que la eficacia sea baja y también pueden surgir problemas de seguridad.

P: ¿Qué son las fresas de corte central y las fresas de corte sin centro?

R: Las fresas de corte central tienen hojas que llegan hasta el centro de la cara final de la herramienta. Esto permite que estas herramientas penetren en los objetos, como un taladro. Con esto, se hacen agujeros de fondo plano y también se facilita el corte incluso en el medio de una pieza de trabajo. Las fresas de corte sin corte central no tienen esta potencia; por lo tanto, tienen que entrar desde fuera del material en lugar de desde dentro.

P: ¿Cómo puedo encontrar la velocidad de corte y la velocidad de avance de la fresa?

R: Uno de los factores que determinan la velocidad de corte y la velocidad de avance es el espesor del material que se está cortando, el diámetro de la fresa y la cantidad de ranuras, así como el acabado deseado. Elabore una tabla de velocidad de corte específica para la herramienta y el material que se está cortando y modifíquela según los fabricantes de la herramienta. Es prudente siempre pecar de cauteloso y comenzar con velocidades y avances bajos y evaluar el desgaste de la herramienta y la calidad del corte antes de avanzar más en el mecanizado agresivo.

P: ¿Qué tipos diferentes de fresas ha encontrado en el mercado y para qué las utilizaría?

R: Para realizar superficies planas y esquinas agudas, se utilizan fresas de punta cuadrada, mientras que las fresas de punta esférica son una opción ideal para formas tridimensionales o contornos redondeados. También existen fresas de redondeo de esquinas, que ayudan a agregar un radio a los bordes, mientras que las fresas de desbaste se utilizan para un desbaste rápido del material. Cada una de ellas tiene su propósito para lo que se considerará el usuario final; por lo tanto, elija una según lo que se requiera del proyecto en cuestión.

P: ¿Qué técnicas o métodos se pueden emplear para garantizar que las fresas no se desgasten rápidamente?

R: Al utilizar fresas de extremo, es fundamental evitar realizar cortes muy profundos o muy superficiales. Mantenga la velocidad y el avance correctos de acuerdo con el material de la pieza de trabajo actual, emplee técnicas adecuadas de eliminación de virutas, utilice refrigerantes cuando sea necesario y no utilice fresas de extremo de corte no centrado. Evite métodos de almacenamiento deficientes, utilice solo herramientas correctas para los fines correctos y realice inspecciones de desgaste con frecuencia. Al seguir estas prácticas, el filo adicional y los factores relacionados pueden aumentar la vida útil de la herramienta.

P: ¿Cuáles son las características de la fresa y cuáles son los materiales afectados?

R: Son fresas mecanizadas capaces de procesar hasta una docena de tipos de materiales. Además de metales y sus aleaciones, entre ellos aluminio, acero, titanio y otros materiales similares, pueden ser plásticos, composites, madera o incluso materiales más gruesos. Depende principalmente de la composición de la fresa en cuestión, por ejemplo, si es una fresa de acero de alta velocidad o fresa de carburo, e incluso los revestimientos de la fresa. Lea las instrucciones del fabricante para evitar daños y para el uso previsto de cualquier fresa.