En el campo del corte de metales de precisión, el equipo seleccionado juega un papel importante a la hora de determinar la calidad y la eficacia de las operaciones de mecanizado. Fresas de acabado Son esenciales para garantizar que se alcance la rugosidad superficial adecuada dentro de las tolerancias especificadas. Este artículo tiene como objetivo abarcar todos los tipos de fresas de acabado de alto rendimiento disponibles en relación con sus características de diseño, materiales de prototipo y ámbito de aplicación. Cubriremos nuevas tecnologías que mejoran sus características y estrategias óptimas para su selección y uso. Con un conocimiento básico de estas herramientas, los maquinistas e ingenieros pueden ajustar sus patrones de trabajo para lograr resultados óptimos en el proyecto.
¿Qué es una fresa de acabado?
Comprensión de los diseños de fresas de extremo
Las fresas de acabado son dispositivos de mecanizado que se utilizan para aplicaciones de trabajo de metales que requieren acabados superficiales de alta calidad con tolerancias estrechas. Por lo general, están diseñadas y fabricadas con una longitud más corta que las fresas de acabado estándar para minimizar la deflexión y aumentar la operatividad. La estructura de estos dispositivos generalmente contiene varias ranuras, lo que mejora la capacidad de eliminación de viruta y hace que el corte sea más eficiente. Además, existen fresas de acabado con recubrimientos de TiN o TiAlN o de carbono tipo diamante con una mejor resistencia al desgaste y al calor. En su estudio de dichas características de diseño, los maquinistas pueden determinar mejor la tipo de fresa que sería adecuado para una operación de mecanizado determinada y, por lo tanto, mejoraría la eficiencia y prolongaría la vida útil de la herramienta.
Propósito de las fresas de acabado
Las fresas de acabado se emplean principalmente para obtener los mejores acabados superficiales y precisiones dimensionales posibles en las piezas mecanizadas. Estas herramientas se utilizan en las últimas fases del proceso de mecanizado, cuyo objetivo es alisar la superficie de la pieza de trabajo para que sea exacta y cumpla con los altos estándares especificados. Los fabricantes pueden reducir la rugosidad superficial y las marcas de herramienta austeras e incluso mantener una tolerancia dimensional al aplicarlas a las fresas de acabado, lo que suele ser muy significativo en la mayoría de los trabajos de alta precisión. En definitiva, y sin lugar a dudas, las Uso eficiente de estas fresas de extremo El uso de cortadores mejora el producto final, disminuyendo la pérdida de durabilidad y eficiencia del conjunto final una vez finalizado el mecanizado de la estructura.
Diferencia entre desbaste y acabado
El desbaste y el acabado son procesos de mecanizado consecutivos e independientes, cada uno de los cuales se realiza con un objetivo específico. Los procesos de desbaste tienen como objetivo eliminar la máxima cantidad de material rápidamente cuando, por lo general, solo se desea una forma bruta. En esta etapa, las herramientas utilizadas pueden soportar fuerzas de corte más altas y, en su mayoría, se utilizan velocidades de avance y profundidades de corte más altas para mejorar la eficiencia. Por otro lado, los procesos de acabado están orientados a mejorar las características de la superficie y cumplir con los requisitos dimensionales. En esta fase se emplean principalmente tipos particulares de herramientas de fresado, conocidas como fresas de acabado, que pueden fresar superficies más finas con mayor precisión a avances más bajos y profundidades de corte más superficiales. Para elegir las herramientas adecuadas y mejorar los procesos de producción, es necesario comprender las similitudes y diferencias de estos dos procesos particulares.
¿Cómo elegir la fresa de acabado adecuada?
Factores a tener en cuenta
A la hora de seleccionar una fresa de acabado, el maquinista debe tener en cuenta varios parámetros claves en todos los sentidos, como se detalla a continuación, para lograr el acabado requerido en el transcurso del mecanizado:
- Material de la pieza de trabajo: La dureza y la composición del material de la pieza de trabajo tienen una influencia significativa a la hora de decidir qué fresa utilizar. Por ejemplo, los materiales duros como el titanio o el acero inoxidable requerirán el uso de fresas de carburo para garantizar que puedan soportar el desgaste y el calor debido a la alta tasa de procesos de eliminación de material.
- La geometría de la fresa: la geometría del filo de corte, el ángulo de hélice y la longitud de la fresa influyen significativamente en la calidad del acabado superficial obtenido. Las virutas se expulsan con mayor facilidad y las vibraciones se reducen al introducir un ángulo de hélice más alto. Puede ser necesaria una longitud de corte mayor para una cavidad más profunda, probablemente para fresas de ranurar.
- Recubrimiento: el uso de recubrimientos como TiN (nitruro de titanio) o TiAlN (nitruro de titanio y aluminio) mejora aún más la eficiencia de la fresa al reducir la resistencia a la fricción y aumentar la vida útil. Esto es más ventajoso, especialmente en la reciente comercialización del mecanizado de alta velocidad.
- Parámetros de corte: los parámetros de corte efectivos, como las velocidades de avance, las velocidades del husillo y la profundidad de corte, deben determinarse en función de los requisitos de acabado específicos y del material. Estos parámetros afectan el acabado de la superficie obtenido y la vida útil de la herramienta.
- Tolerancias y requisitos de acabado de la superficie: Los parámetros de tolerancia y rugosidad de la superficie deben estar dentro de las especificaciones. Las fresas con diseño de acabado están hechas para necesidades específicas; por lo tanto, usar una que cumpla con estos requisitos produciría productos finales de mejor calidad, especialmente con los diferentes recubrimientos.
- Capacidad de la máquina herramienta: la máquina herramienta que se utilice, como la potencia del husillo, su rigidez, su sistema de control, etc., determinará qué fresa de acabado será la adecuada para su uso. Las máquinas más potentes pueden soportar condiciones de corte más excelentes.
Teniendo en cuenta estos factores, los ingenieros y fabricantes pueden optar por terminar las fresas con la precisión adecuada y dentro de las tolerancias y la calidad requeridas para los componentes finales.
Tipos de fresas y sus usos
Cada fresa tiene su forma y tamaño de corte, y se utiliza para una determinada operación de mecanizado. A continuación, se indican algunos de los tipos principales y los fines que cumplen:
- Fresas de extremo plano: estos son algunos tipos de fresas de extremo con un diseño divertido. La fresa de extremo tiene una base horizontal plana y bordes verticales que la ayudan a producir una superficie plana y se utiliza con frecuencia en operaciones de corte con fresado frontal.
- Fresas de punta esférica: Las fresas de punta esférica tienen un extremo bien redondeado y pueden grabar diseños con formas complejas. Se aplican principalmente al mecanizado de componentes fabricados en 3D y moldes y matrices.
- Fresas de extremo con radio de esquina: estas fresas de extremo tienen un radio de esquina en la punta del filo de corte. La ventaja de estas fresas de extremo es que mejoran la resistencia y la calidad del acabado. Son populares en aplicaciones cruciales como las estructuras de aeronaves, que requieren evitar los bordes y las esquinas afilados.
- Fresas Cónicas: Su forma es cónica y solo pueden realizar cortes en ángulos específicos, lo que las hace útiles cuando se trabaja en un plano inclinado e incluso se corta una curva.
- Fresas de Chavetero: Son fresas que poseen una ranura interna la cual se conoce como chavetero; las fresas de chavetero son capaces de cortar ranuras internas, conocidas como chaveteros, con ancho y profundidad de fresado controlados, lo cual es necesario para colocar chaveteros en uniones mecánicas.
Elegir el tipo de fresa adecuado según el propósito específico ayuda a los fabricantes a maximizar la eficiencia del mecanizado y mejorar la calidad de la superficie de sus componentes.
Importancia del material y del revestimiento
Las fresas de extremo deben su funcionalidad, durabilidad y la calidad general de la pieza de trabajo producida al tipo de material y revestimiento utilizado. Existe una correlación directa entre la dureza, tenacidad y resistencia al desgaste de la fresa de extremo y la elección del sustrato. HSS, carburo y cobalto son los materiales comunes utilizados en las fresas de extremo, que están destinadas a diferentes propósitos ya que tienen otros beneficios. Por ejemplo, las fresas de extremo de carburo son mucho más complejas que las herramientas de acero de alta velocidad y no se desgastan fácilmente; pueden usarse a velocidades muy altas.
Algunos recubrimientos estándar incluyen nitruro de titanio, nitruro de titanio y carbono y óxido de aluminio, que ayudan a reducir la fricción, el desgaste y la abrasión en contacto con las herramientas. Esta amplia gama de recubrimientos ayuda a minimizar el corte ejercido en varios procesos de mecanizado y, por lo tanto, mejora la calidad y la vida útil de la herramienta. Por lo tanto, es imperativo elegir el material y el recubrimiento de la fresa de extremo de una manera que mejore las operaciones de mecanizado, la frecuencia y los costos asociados con el reemplazo de herramientas, así como la precisión de los productos fabricados.
¿Cuáles son los beneficios de utilizar fresas de carburo sólido?
Vida útil prolongada de la herramienta
Un tipo de herramienta con una vida útil percibida más larga que muchas otras se llama herramienta sólida. fresa de carburo, que se han enfrentado a diversas situaciones de rendimiento. Los profesionales de la ingeniería de máquinas deberían ser conscientes de ello, ya que es la razón principal de los programas de eficiencia de costes integrados en las herramientas de corte. Esto se debe principalmente a las propiedades químicas y físicas de los carburos, que permiten fabricar herramientas que funcionan a velocidades de corte mucho más rápidas y en condiciones más calientes que las herramientas de acero de alta velocidad. Las fresas de carburo sólido también tienen el beneficio adicional de ser más resistentes, mostrando una alta resistencia al rayado o al desgaste del filo de corte, preservando así el filo de corte durante un largo período de tiempo. Mejorar el diseño de estas herramientas de corte también es un factor esencial en su vida útil. Las herramientas con un diseño adecuado evitan la vibración durante el mecanizado, que degrada las herramientas de corte; por lo tanto, se mejora el rendimiento. Estas nuevas fresas de carburo sólido pueden mejorar la productividad y la eficiencia de los fabricantes y reducir los costes de control y sustitución de herramientas.
Alto rendimiento en el trabajo de metales
Las fresas de carburo sólido de alto rendimiento participan en este ámbito y están construidas para aplicaciones de mecanizado de metales. Están diseñadas para alcanzar velocidades de corte y velocidades de avance muy altas, lo que da como resultado menos tiempo dedicado a retirar material y aumentar aún más la productividad. Las sofisticadas geometrías y recubrimientos de las fresas de carburo sólido modernas de alto rendimiento reducen las fuerzas de corte y permiten una mejor evacuación de las virutas, lo que mejora el acabado de la superficie y la precisión en las características dimensionales, especialmente con el diseño de dos ranuras. Estas herramientas están fabricadas con precisión para garantizar una buena estabilidad durante el mecanizado y evitar la vibración y el traqueteo de la herramienta. En este caso, los fabricantes reciben la ventaja de tiempos de ciclo más cortos y una vida útil más larga de la herramienta y, por lo tanto, una eficiencia operativa en entornos de producción que requieren una gran cantidad de fabricación en masa. La integración de estas fresas de carburo sólido de alto rendimiento en varios procesos de mecanizado de metales es probablemente una mejora flexible y se obtendrían importantes beneficios en términos de costos.
Precisión y acabado superficial
Mantener la precisión y un acabado superficial de alta calidad durante las operaciones de mecanizado es esencial para que los componentes fundamentales funcionen bien y tengan un aspecto excelente. Cuando se trata de respetar las tolerancias y lograr acabados suaves, las fresas de carburo integral contribuyen significativamente. Los bordes de corte finamente afilados de las fresas garantizan que el proceso de mecanizado sea preciso, lo que da como resultado un rango reducido de cambios dimensionales. Cuando también se implementan recubrimientos gruesos adecuados como TiAlN o TiN, ayudan a proteger la superficie de los husillos de la pieza de trabajo de daños debidos a la fricción y el sobrecalentamiento, que podrían provocar deformaciones o desgaste de las herramientas.
Además, el mecanizado de alta velocidad (HSM) y las estrategias de mecanizado adaptativo refuerzan el rendimiento de las herramientas de carburo sólido. Dichos métodos optimizan los parámetros de corte y permiten una mejor evacuación y enfriamiento de la viruta, mejorando la calidad de la superficie. En general, esta combinación de precisión de mecanizado de alto nivel y superficie de alta calidad conduce a una mejora funcional del componente y minimiza los procesos secundarios después del mecanizado, como el pulido o el rectificado. Finalmente, la combinación de fresas de carburo sólido con tecnología de mecanizado avanzada establece un estándar para la fabricación de precisión en muchas industrias.
¿Cómo mejoran las fresas de acabado el acabado de la superficie?
Función de las flautas y del revestimiento
Las fresas de acabado tienen un diseño de flauta particular que ayuda a controlar el acabado de la superficie de las piezas mecanizadas. El número de flautas, que varía de dos a cuatro, afecta la carga de viruta y la velocidad de eliminación de material en los mecanizados de desbaste frente a los de acabado. El supuesto principio de unas pocas flautas es simple: permitir que se expulsen más virutas en lugar de simplemente ocupar o rellenar el espacio interno reordenado, facilitando así la creación de superficies interiores más lisas, especialmente en operaciones de mecanizado de desbaste frente a acabado. Por otro lado, más flautas funcionan bien en operaciones de acabado ya que proporcionan un corte mejor y más fino.
Además, otra característica de estas fresas de acabado es el uso de recubrimientos como nitruro de titanio (TiN) y carbono tipo diamante (DLC), que también mejoran la durabilidad de las fresas, así como el acabado de la superficie. Menos herramientas significan menos fricción, lo que resulta en menos calor generado durante el corte, reduciendo así el desgaste de la herramienta y los efectos térmicos en la pieza de trabajo. Hace que sea mucho más fácil para la herramienta mantener el rendimiento de corte y la calidad de la superficie de la pieza de trabajo durante mucho tiempo durante operaciones de corte pesadas. En todas las operaciones de mecanizado, el acabado de la superficie no se puede lograr sin el diseño correcto de las ranuras y la selección de los recubrimientos de las ranuras.
Técnicas para lograr un acabado suave
Las siguientes medidas o técnicas constituyen los trabajos complementarios, que complementan y mejoran el método de mecanizado y las herramientas utilizadas, asegurando un excelente acabado liso de las superficies mecanizadas. En primer lugar, se deben ajustar las velocidades de avance y de husillo óptimas para evitar vibraciones y mejorar la calidad de la superficie; dicho ajuste es especialmente útil en el mecanizado convencional. Además, los ángulos de fresado internos con recubrimientos adecuados y otras características de diseño, como se ha indicado anteriormente, pueden mejorar aún más el acabado final.
Además, la correcta selección de fluidos refrigerantes o lubricantes puede influir positivamente en el resultado del procedimiento. Estos fluidos enfrían la herramienta y la pieza de trabajo, lo que permite una menor distorsión térmica y mejores condiciones de lubricación, lo que permite obtener mejores cortes. Finalmente, otros métodos, como los medios abrasivos, el lijado y el bruñido, pueden llevarse a cabo después de la aplicación de los principales procesos de mecanizado. En conclusión, la combinación de estas prácticas puede mejorar significativamente el acabado superficial y otros componentes que afectan la precisión para el rendimiento en el uso final de los componentes.
Comparación con las fresas tradicionales
Al comparar las fresas de extremo avanzadas modernas con las fresas de extremo tradicionales, surgen muchas ventajas. Las fresas de extremo de diseño convencional se producen principalmente con acero de alta velocidad (HSS) y carburo y realizan tareas genéricas, pero la mayoría de las veces, no están equipadas con el modelo particular y los recubrimientos incluidos en la marca de las fresas de extremo modernas. Por ejemplo, las fresas de extremo avanzadas pueden constar de geometrías complejas como fresas de extremo de múltiples ranuras, que mejoran la calidad del trabajo realizado al fortalecer la tasa de eliminación de virutas. Esto mejora directamente la velocidad de mecanizado y reduce el tiempo de ciclo, lo cual es esencial en la era de producción actual.
Además, con la introducción de requisitos adicionales para la eficacia de las herramientas, el aumento de tamaño y la aplicación de dichos recubrimientos obstaculizaron en gran medida el rendimiento de las herramientas con recubrimientos selectivos resistentes a la corrosión. Estos recubrimientos, como TiAlN o TiN, también pueden proporcionar una cantidad considerable de resistencia al desgaste además de protección térmica, lo que las ayuda a soportar las altas temperaturas que se producen durante el proceso de corte. Sin embargo, en las fresas clásicas, a menudo se sufre un desgaste más rápido de la herramienta y los filos de corte se han vuelto menos efectivos en condiciones similares. Por último, se puede resumir que la tecnología de fresas disponible corresponde a las mejoras en la ciencia y la ingeniería de materiales, lo que hace que las fresas actuales sean superiores para operaciones de mecanizado precisas.
¿Cuáles son las aplicaciones comunes de las fresas de acabado?
Tipos de piezas de trabajo
Las fresas de acabado son adecuadas para muchas piezas de trabajo, especialmente cuando se requiere alta precisión y buen acabado de la superficie. Los usos típicos incluyen:
- Componentes metálicos: Las fresas de acabado se utilizan principalmente en metales, como aluminio, acero y titanio. Permiten crear características complejas que son fundamentales para piezas como automóviles, accesorios en la industria aeroespacial y equipos médicos, donde cada tolerancia es primordial.
- Plásticos y materiales compuestos: las fresas no metálicas pueden erosionar eficazmente materiales compuestos y plásticos. En las industrias de productos electrónicos y de consumo, las fresas sinterizadoras moldean carcasas y carcasas con contornos cuasi circulares y otras superficies complicadas.
- Acabados para pisos y carpintería: para aplicaciones de carpintería convencionales, las fresas de acabado acentúan los detalles en los gabinetes y las características ornamentales en los muebles. También se pueden aplicar en pisos para producir bordes y planos elegantes, nítidos, limpios, funcionales y apreciables.
En resumen, las fresas de acabado han ampliado su aplicabilidad, aumentando su uso en las operaciones de fabricación de diversas industrias.
Uso en mecanizado CNC
Las fresas de acabado son partes integrales del mecanizado CNC (Control Numérico Computarizado), y todos los aspectos giran en torno a la precisión y repetibilidad del proceso. Estas herramientas se utilizan para mejorar el acabado de la superficie y controlar los límites de las piezas mecanizadas, que son requisitos invariables en numerosas aplicaciones complejas. Las fresas de acabado también se pueden emplear en los pasos de mecanizado de los procesos de fresado CNC para terminar las superficies formadas de las piezas mecanizadas después de operaciones de desbaste que podrían no cumplir con los estándares esperados. Además, el uso de fresas de acabado en el mecanizado CNC reduce relativamente el tiempo de ciclo del posprocesamiento, lo que mejora la productividad y la eficiencia de los fabricantes. Además, como las máquinas CNC están predeterminadas para obtener parámetros de corte óptimos, la utilización adecuada de fresas de acabado avanzadas, a su vez, logrará de manera eficiente los resultados deseados y el desgaste de la herramienta se mantendrá al mínimo.
Aplicaciones específicas de la industria
Las fresas de acabado se utilizan ampliamente en diversas prácticas porque mejoran la calidad de la superficie y la precisión en el mecanizado de piezas fabricadas. En el campo de la automoción, estas herramientas son necesarias para producir sistemas de motor y otros componentes de transmisión, y los acabados perfectos son esenciales para la fiabilidad y la longevidad. Las fresas de acabado se utilizan ampliamente incluso en la industria aeroespacial, donde las palas de turbinas y las piezas del fuselaje están sujetas a rigurosos requisitos de peso y rendimiento. Además, en el caso de la industria de dispositivos médicos, donde las piezas suelen mecanizarse con precisión, estos dispositivos médicos están sujetos a regulaciones específicas, lo que hace que las fresas de acabado de alta calidad sean esenciales para los instrumentos quirúrgicos y los implantes que brindan funcionalidad y seguridad. Estas y muchas otras aplicaciones diferentes en varias industrias resaltan cómo las fresas de acabado son cruciales para lograr la calidad deseada de los productos fabricados por múltiples sectores.
Fuentes de referencia
Preguntas frecuentes (FAQ)
P: ¿Cuál es la diferencia entre las fresas de desbaste y acabado?
A: Las fresas de desbaste son eficientes para eliminar rápidamente una gran cantidad de material, pero dejan una superficie muy rugosa. Las fresas de acabado se utilizan para cortar con precisión y proporcionar acabados superficiales donde sea necesario. Se observa que las fresas de desbaste tienen menos ranuras y grandes cavidades para virutas, mientras que las fresas de acabado tienen más ranuras que colocan los dientes más cerca entre sí para un mejor acabado. Esta es la diferencia entre desbaste y acabado en mecanizado.
P: Describa una fresa de desbaste y en qué se diferencia de una estándar.
R: Una fresa de desbaste es un tipo de fresa que se utiliza específicamente para cortar o dar forma a grandes porciones de material lo más rápido posible. Por lo general, consta de 2 o 3 ranuras o menos y tiene valles más profundos y anchos dentro de las ranuras para proporcionar algo de espacio para virutas grandes. Esta fresa se utilizará para cortes de desbaste cuando se retira un gran volumen de material de un componente. Es fundamental en la etapa de mecanizado preliminar para permitir procesos de acabado posteriores.
P: ¿En qué materiales se pueden utilizar fresas de acabado de alto rendimiento?
R: Las fresas de acabado de alto rendimiento pueden trabajar en diversos materiales, como acero inoxidable, aluminio y titanio, entre otras aleaciones. Se dice que la mayoría de las fresas tienen algún recubrimiento, como AlTiN o cobalto, que permite su funcionamiento eficaz a altas velocidades y cambios de temperatura en diversos materiales.
P: ¿Cómo afecta la cantidad de flautas al rendimiento de una fresa?
R: La cantidad de estrías en una fresa afecta la acción de corte y la calidad del acabado. En general, menos estrías (2-3) fueron más efectivas en las tareas de fresado de desbaste, donde se extraían muchos materiales en un corto período de tiempo. El problema relativo surgió con el aumento de más de cuatro estrías adecuadas para el fresado de acabado y que satisfacían la calidad de acabado de la superficie requerida. La elección depende del material de la pieza de trabajo y del resultado deseado.
P: ¿Cuáles son las ventajas de utilizar herramientas de corte de carburo para fresas?
R: En el caso de las fresas, su superioridad en cuanto a resistencia al desgaste, mayor dureza y mejor retención de los filos de corte a altas velocidades y temperaturas facilitan las operaciones de corte de las herramientas de corte en galleta. Recubrimiento, que funciona mejor con carburos. Estas propiedades dan como resultado un procesamiento de materiales mejor y más rápido, una vida útil más prolongada de las herramientas y un mecanizado eficiente de materiales problemáticos como el acero inoxidable en comparación con las herramientas HSS.
P: ¿Por qué los usuarios eligen recubrir sus fresas?
R: Los recubrimientos de las fresas, como AlTiN, TiAlN o TiCN, ayudan a mejorar el rendimiento mecánico y la vida útil de las fresas. Ayudan a mejorar la dureza, la resistencia al desgaste y la capacidad de gestión del calor. Esto permite que las herramientas duren más sin necesidad de volver a afilarlas, funcionen a velocidades de rotación más altas y rindan en condiciones de mecanizado difíciles, mejorando así la productividad y la vida útil de la herramienta.
P: ¿Qué factores debo tener en cuenta al elegir entre fresas OEM y de recambio?
R: Al utilizar fresas de extremo del OEM o del mercado de repuestos, los aspectos clave a tener en cuenta incluyen el precio, la calidad, la disponibilidad y el uso racional de las herramientas. Las herramientas del OEM son generalmente de buena calidad y dan el mejor resultado para las máquinas especificadas que se ofrecen, aunque son más costosas. Traver Tools y otros fabricantes del mercado de repuestos producen y venden fresas de extremo de calidad que están disponibles a un precio relativamente reducido, minimizando así el costo sin comprometer la calidad requerida para las diferentes operaciones.
P: ¿En qué áreas las fresas tienen ventajas interesantes que se deben aprovechar con más detalle?
R: Hay tres áreas en las que hay que concentrarse para mejorar las características de la fresa. En primer lugar, se debe utilizar una fresa de desbaste para eliminar la mayor cantidad de material posible rápidamente. Esta fresa es una descripción del tipo de fresa desarrollada para "extraer" materiales. Luego, una fresa de acabado permite obtener el acabado superficial y la precisión dimensional requeridos. El uso de la herramienta adecuada para la etapa correcta es esencial para evitar largos períodos de eliminación ineficaz de material y disminuir la calidad final de las piezas terminadas, al tiempo que se extiende la vida útil de la herramienta y su productividad.
