Fresas de extremo de hélice alta Las fresas de extremo son una de las herramientas de corte más esenciales en el mecanizado contemporáneo y ofrecen superioridad en muchos aspectos de las aplicaciones de herramientas. Estas fresas de extremo se han construido con ángulos de hélice pronunciados para una mejor eliminación de viruta o acción de corte, especialmente a altas velocidades. En esta etapa, uno debe apreciar el concepto de ángulos de hélice y su relevancia para elegir diseños adecuados a materiales y procesos particulares para mejorar la productividad y el acabado de la superficie. Esta guía se centrará en la geometría compleja de las fresas de extremo de hélice alta, las áreas de uso en varias industrias y la forma correcta de usarlas para equipar a los lectores con herramientas para mejores elecciones durante los procesos de mecanizado.
¿Qué es una fresa de extremo de hélice alta?
Comprensión del diseño básico de las fresas helicoidales
En las fresas de extremo de hélice alta, se utilizan ranuras geométricas espirales donde el ángulo del filo de corte es mayor que los 30 grados habituales, digamos 40 – 45 grados. Este diseño particular es crucial, especialmente cuando se elimina material, ya que ayuda a tener un ángulo agudo, lo que a su vez permite una eliminación más fácil de las virutas que se cortan. Además, la forma espiral de las herramientas de corte mejora su rigidez y reduce la vibración, lo que aumenta la estabilidad y la precisión. El contorno de la ranura también es fundamental porque, con unas pocas, hay una mejor eliminación de viruta; por otro lado, más cortes de retoque dan como resultado una mejor superficie cuando hay más dientes presentes. Es esencial seleccionar una Fresa de extremo durante el mecanizado, uno que tenga un ángulo óptimo de hélice y una configuración de flauta óptima para el material mecanizado para un trabajo eficiente en los procesos de mecanizado.
El papel de los ángulos de hélice en el rendimiento de las fresas
El impacto de los ángulos de hélice, en particular, es inmenso cuando se trata del rendimiento de las fresas de extremo en lo que se refiere a la eficiencia de corte, la eliminación de viruta y la estabilidad durante diversas operaciones de mecanizado. Las fresas de extremo con ángulos de hélice más altos tienden a ser mayores de treinta grados y fomentan un mejor flujo de las virutas y fuerzas de corte reducidas, lo que da como resultado acabados más suaves y una vida útil más larga de la herramienta. Si, por otro lado, los ángulos de hélice son bajos, hay situaciones específicas en las que se prefieren, por ejemplo, al mecanizar materiales duros. En tales casos, ayuda a aumentar el control sobre la vibración de la herramienta de corte. En otras palabras, es esencial elegir un ángulo que se corresponda con el material del hueso de perro y el proceso de mecanizado preferido para mejorar el rendimiento y la precisión del proceso de mecanizado.
Ventajas de utilizar fresas de extremo de hélice alta
Las fresas de extremo de hélice alta tienen varias ventajas que mejoran drásticamente el rendimiento del mecanizado. En primer lugar, el diseño permite una evacuación eficaz de la viruta y minimiza la posibilidad de recirculación de la viruta, lo que contribuye a la generación térmica y el daño de la herramienta. Esto provoca una mayor vida útil de la herramienta y mejores acabados, ya que las virutas no se conservan en la zona de corte. También hay ventajas, ya que los ángulos de hélice altos reducen las fuerzas de corte, minimizando así la carga aplicada a la herramienta de corte y a la pieza mecanizada, lo que da como resultado una mejor precisión. Esta característica resulta útil cuando es necesario mecanizar metales más blandos que requieren superficies lisas. La rigidez y la amortiguación mejoradas también se han asociado con las fresas de extremo de hélice alta que mejoran la estabilidad durante el mecanizado, lo que permite un mayor avance y una mejor productividad.
¿Cómo afecta el ángulo de la hélice al rendimiento del corte?
El impacto en la evacuación de viruta y la fuerza de corte
La combinación del ángulo de hélice de la cuchilla del husillo y las rpm es necesaria para el mecanizado porque dicta la velocidad a la que las virutas salen del área de corte y el nivel de fuerzas de corte producidas. El aumento del ángulo de hélice aumenta la agresividad de la acción de corte, lo que, a su vez, promueve el flujo de virutas. Este favor mitiga la acumulación de virutas dentro de la zona de corte, minimizando así la probabilidad de que la herramienta se bloquee y la tensión que se induce térmicamente en la herramienta de corte. Por otro lado, las herramientas de corte de ángulo bajo podrían trabajar en materiales más complejos y ayudar a eliminar las virutas clavadas en la pieza de trabajo, estabilizando de manera más efectiva las fuerzas de corte y eliminando así la vibración. A la luz de lo anterior, es fundamental tener en cuenta que demasiados ángulos de hélice o ángulos desfavorables conducen a prácticas de mecanizado derrochadoras, que implican directamente un desperdicio de herramientas y potencialmente ponen en peligro la precisión de las piezas mecanizadas debido a desviaciones indeseables de la herramienta de corte durante la operación.
Ángulos de hélice altos vs. ángulos de hélice bajos
En lo que respecta al mecanizado, las herramientas con ángulos de hélice altos y bajos influyen significativamente en la eficiencia de corte y el manejo de la herramienta. La mayoría de los ángulos de limpieza del filo helicoidal se mantienen entre 30 y 45 grados debido a la facilidad con la que se aplica la fuerza en el proceso, la eliminación adecuada de las virutas y la dificultad de que el material se acumule en las puntas de las herramientas. Además, debido a que están hechas de materiales sólidos, estas pequeñas estructuras también provocan un menor desgaste de las herramientas debido a sus áreas de contacto de corte y mejoran la calidad de la superficie.
Por otro lado, un ángulo de hélice entre 20 y 30 grados es más eficaz cuando se trabaja con materiales más rígidos. Cuando se utilizan ángulos tan bajos, las fuerzas radiales que actúan sobre la herramienta aumentan, aumentando así la estabilidad de la herramienta y evitando la vibración y la deflexión de la misma. Esta estabilidad es esencial para mantener límites dimensionales precisos para evitar la rotura de la herramienta. Las regiones que abarcan ángulos de hélice bajos contribuyen a una velocidad de corte más lenta, lo que puede dificultar la eliminación de viruta y provocar un sobrecalentamiento de la herramienta, lo que puede provocar el desgaste de la misma, lo que hace necesaria una planificación adecuada. Por lo tanto, lo que determina qué ángulo utilizar debe ser el material en cuestión, los resultados esperados después del mecanizado y los parámetros de la máquina.
Cómo elegir el ángulo de hélice adecuado para su aplicación de mecanizado
La elección de un ángulo de hélice adecuado para una aplicación de mecanizado se basa en el material de mecanizado, el acabado requerido y la aplicación de uso. Es un hallazgo común en la industria y el asesoramiento de los expertos que en los materiales más blandos que requieren mecanizado, se deben utilizar ángulos de hélice altos (30 a 45 grados) en la mayoría de los casos debido a la eficiencia mejorada y los acabados más suaves que se logran. Sin embargo, para materiales más complejos, los ángulos de hélice bajos (20 a 30 grados) tienen la ventaja de la estabilidad, las fuerzas de corte más bajas y las reducciones de vibraciones esenciales para la precisión. Los parámetros como las velocidades de avance, las velocidades de corte y la geometría de la herramienta con respecto a la selección del ángulo de hélice deben considerarse mutuamente para maximizar el rendimiento y mejorar la vida útil de la herramienta. A este respecto, los especialistas en mecanizado deben analizar las peculiaridades de las tareas prácticas, ya que fueron puntos de referencia de materiales para elegir ángulos de hélice, incluidas sus fuentes.
¿Qué materiales son adecuados para fresas de extremo de hélice alta?
Trabajar con aleaciones de aluminio
Debido a la baja densidad y buena maquinabilidad de las aleaciones de aluminio, son ideales para el fresado de extremos de hélice alta. El ángulo de hélice alto mejora el proceso de eliminación de virutas durante el corte con herramientas de aluminio para evitar la formación de un borde acumulado y mejorar la calidad de la superficie. La mayoría de los profesionales, por ejemplo, utilizan el mecanizado de alta velocidad con fresas de extremos de hélice alta, ya que estas técnicas producen la calidad de superficie deseada medible en el aluminio, ya que las herramientas controlan de manera eficiente la suavidad del material. Se debe tener mucho cuidado al aplicar los diversos parámetros de corte, como el avance y la velocidad, para no superar los valores límite, lo que a su vez provocaría un sobrecalentamiento y embotamiento de la herramienta, lo que afectaría la eficiencia y la durabilidad de la herramienta, respectivamente.
Uso de fresas de extremo de hélice alta en acero y otras aleaciones
Las fresas de extremo de hélice alta también pueden trabajar en acero y otras aleaciones, pero con precaución, ya que se deben considerar las propiedades del material. Cuanto mayor sea el número de filos de corte radiales, mejor se puede eliminar la viruta de la pieza de trabajo al mecanizarla con materiales más rígidos como el acero inoxidable. Este diseño ayuda a utilizar las herramientas de manera más efectiva debido a la menor fuerza de corte y carga de mecanizado, lo que da como resultado velocidades de avance más altas que logran una mejor precisión. Sin embargo, el ángulo de hélice correcto, especialmente en acero, debe seleccionarse entre 30 y 45 grados para la evacuación de viruta y las necesidades de resistencia del filo. Además, se deben considerar los parámetros de corte, como la velocidad, la velocidad de avance y los métodos de enfriamiento, para evitar el sobrecalentamiento, que puede causar la pérdida o destrucción de la herramienta. Herramientas como estas funcionarán mejor con un buen acabado de superficie con un avance regular y una velocidad de corte baja, lo que reduce el desgaste de la herramienta de corte.
¿Cómo optimizar la vida útil de las herramientas para fresas de extremo de hélice alta?
Mejores prácticas para reducir la deflexión de la herramienta
No se puede enfatizar más la importancia de reducir la deflexión de la herramienta para mantener la precisión y maximizar la vida útil de las fresas de extremo de hélice alta mecanizadas. Con base en los mejores datos disponibles de la industria, existen varias prácticas recomendadas que se enumeran a continuación:
- Utilice longitudes de herramienta más cortas: evite las herramientas de corte largas; en su lugar, utilice hojas de corte cortas siempre que sea posible, ya que al reducir la altura de la herramienta se minimiza el brazo de momento y, por lo tanto, la deflexión causada por las cargas de socavado. Las herramientas de fresado de extremo diseñadas para un voladizo mínimo maximizan la rigidez y la estabilidad de la herramienta durante las operaciones.
- Optimizar la trayectoria de la herramienta: las trayectorias eficientes de la herramienta contribuyen en gran medida a reducir las fuerzas de corte. El uso de técnicas que incluyan trayectorias de herramientas adaptables y fresado ascendente puede ayudar a reducir la cantidad de herramienta que entra en contacto con el material, lo que reduce la carga de la herramienta y, por lo tanto, la deflexión.
- Selección de materiales y herramientas: el material, la geometría y el grado de la herramienta adecuados deben soportar y realizar trabajos de manera eficiente por encima del umbral dado en materiales complejos. Utilice grados de herramientas con alta rigidez y resistencia al desgaste para eliminar las tensiones de flexión durante el corte.
- Optimizar la sujeción y la configuración: diferentes métodos, como proporcionar una presión de sujeción adecuada, son esenciales para evitar golpes y movimientos en la pieza de trabajo. La disposición adecuada de los accesorios puede afectar significativamente la estabilidad de la pieza de trabajo y de la herramienta de corte, mejorando la precisión.
- Ajuste de los parámetros de corte: se deben determinar las velocidades de corte y los avances óptimos para reducir las fuerzas indebidas sobre la herramienta y mantener la productividad. El uso de velocidades de avance más lentas combinadas con las velocidades óptimas del husillo puede ayudar a reducir la deflexión.
Al adoptar estas técnicas, los operadores podrán lograr una mayor precisión y eficiencia de mecanizado y, al mismo tiempo, extender la vida útil de las fresas de extremo de hélice alta.
Técnicas para minimizar vibraciones y vibraciones
- Incorporación de soluciones de amortiguación: la introducción de materiales o componentes de amortiguación en la configuración de la máquina puede ayudar a prevenir las vibraciones y reducir el traqueteo. Estos pueden incluir materiales viscoelásticos o soportes de aislamiento de vibraciones que absorban energía.
- Optimización de la geometría de las herramientas: la modificación de los radios de las esquinas y las formas de las estrías de las herramientas, por ejemplo, tiene un efecto suavizante en la distribución de la carga. Esta modificación mejora la acción de corte y minimiza las posibilidades de inducir vibraciones.
- Rigidez de la máquina herramienta: si se aplican medidas para garantizar que la estructura de la máquina herramienta sea rígida e intacta, la vibración se reducirá considerablemente. Se utilizarán controles periódicos del desgaste de la máquina herramienta y construcciones más rígidas para mejorar la estabilidad.
- Equilibrado dinámico: Los procedimientos en el lugar de trabajo incluyen el equilibrado dinámico previo al uso de las herramientas para evitar vibraciones durante su uso. Una herramienta desequilibrada induce vibraciones excesivas durante las operaciones. Por lo tanto, son necesarias comprobaciones y rectificaciones periódicas para que la herramienta funcione correctamente.
De esa manera, los fabricantes pueden reducir muchas vibraciones y vibraciones, mejorando el resultado del mecanizado, la vida útil de la herramienta y la calidad de la superficie.
Mantenimiento de la integridad del filo de corte para una vida útil prolongada de la herramienta
Prestar atención a la integridad de los filos de corte es fundamental para garantizar que las herramientas de corte duren mucho tiempo y sean eficaces. Algunos de los aspectos más importantes son:
- Selección adecuada de la herramienta: para mejorar el rendimiento de corte es necesario seleccionar el material y el revestimiento adecuados para la aplicación de mecanizado. Estas herramientas pueden estar hechas de acero de alta velocidad o carburo y pueden estar revestidas con TiN o TiAlN de alto rendimiento, ambos resistentes al calor y al desgaste.
- Parámetros de corte óptimos: es fundamental encontrar las velocidades de corte, los avances y las profundidades de corte para un escenario de mecanizado determinado. Mantener todas las variables de trabajo dentro de los límites acordados evita el sobrecalentamiento y la carga indebida de los filos de corte, lo que evita el astillado o el desprendimiento.
- Inspección periódica de las herramientas: ayuda a determinar el grado de desgaste de la herramienta y los posibles daños en los bordes que aún no son críticos para el rendimiento operativo de la herramienta. El mantenimiento preventivo puede evitar así fallos de la herramienta en momentos imprevistos y una mayor pérdida de producción debido a averías de la máquina.
- Refrigeración y lubricación: Los sistemas adecuados de lubricación y enfriamiento de la pieza de corte pueden reducir la temperatura ambiente y la fricción inducida por el calor en el filo de corte. Esto favorece el afilado de los filos y reduce la oxidación o la fatiga relacionada con el calor.
Al seguir estas prácticas, los fabricantes pueden garantizar filos de corte largos, mayor vida útil de las herramientas y mayor productividad en las operaciones de mecanizado.
¿Cuándo debemos utilizar fresas de carburo en lugar de otros materiales?
Ventajas de las fresas de carburo en aplicaciones de alta hélice
En aplicaciones de alta hélice, fresas de carburo tienen varias ventajas distintivas que se deben principalmente al diseño favorable y a las propiedades mecánicas:
- Aumento de las tasas de eliminación de viruta: en un fresa de carburoEl ángulo de la hélice es tan pronunciado que permite una eliminación eficaz de las virutas cuando se corta con esta herramienta de corte durante operaciones de corte agresivas. En consecuencia, es posible lograr velocidades de avance más altas de manera económica, junto con un mejor acabado superficial debido a estas características.
- Mayor resistencia de la herramienta y resistencia al desgaste: el carburo tiene propiedades superiores a las de otros componentes, a saber, resistencia, desgaste en frío y desgaste de la punta del filo. Esta longevidad de las herramientas de corte es ventajosa, especialmente durante el mecanizado de alta velocidad y alta eficiencia, donde aumenta la degradación de las herramientas de corte libre.
- Precisión y acabado de superficie mejorados: esta característica la poseen las fresas de carburo de hélice alta, lo que permite un corte más suave y una vibración reducida, lo que se traduce en menos o ningún traqueteo. Esta característica contribuye a la precisión y mejora la calidad del producto terminado, lo que es particularmente importante cuando se requiere alta precisión.
Estas características complementarias hacen que la selección de fresas de carburo Ideal para aplicaciones de hélice alta y mejora la eficiencia y eficacia en operaciones de mecanizado, especialmente en procesos de fresado de extremos de uso general.
Comparación de fresas de carburo con HSS y otras alternativas
Cuando se comparan las fresas de carburo con las HSS y otras alternativas, se tienen en cuenta varios parámetros, como las propiedades de los materiales, el coste y la idoneidad para diversas aplicaciones.
- Propiedades del material: Las fresas de carburo tienen una dureza y una resistencia al desgaste excepcionales en comparación con las fresas de acero rápido (HSS), por lo que son más eficientes cuando se trabaja a velocidades elevadas o se utilizan materiales abrasivos. Por el contrario, las fresas de acero rápido tienen cierto grado de flexibilidad y resisten cargas de impacto, pero no son tan duraderas y requieren reemplazo con frecuencia.
- Consideraciones de costo: El costo inicial de uso de las fresas de carburo suele ser más alto que el de las herramientas HSS; sin embargo, debido a la mayor vida útil de las herramientas y al mejor rendimiento de mecanizado, el costo operativo a veces se reduce. Es común que los usuarios descubran que el costo incurrido en la adquisición de carburo al principio se recupera a través de reemplazos poco frecuentes y una pérdida de tiempo mínima.
- Adecuación de la aplicación: Las fresas de extremo son más útiles en situaciones que requieren un gran avance con alta precisión y velocidad. Otras aplicaciones de gama baja, como HSST en aplicaciones más blandas o económicas, aún tienen áreas en las que pueden mantener su posición.
En conclusión, aunque la evidencia presentada indica que las fresas de carburo tienen ventajas pronunciadas en cuanto a rendimiento y durabilidad, las herramientas HSS aún pueden ser ventajosas en ciertas situaciones cuando el enfoque principal está en el costo y el tipo de material. Esto equilibra estas opciones y sugiere que las necesidades y objetivos de mecanizado particulares las determinarán.
Fuentes de referencia
Preguntas frecuentes (FAQ)
P: ¿Qué es el ángulo de hélice de una fresa?
A: El ángulo de hélice de una fresa es el ángulo de la porción cilíndrica de la ranura con respecto al eje en el que se encuentra la fresa. La evacuación de virutas y el rendimiento en el corte dependen de este parámetro. Los ángulos helicoidales entre 30° y 60° son estándar, mientras que las herramientas de corte con un ángulo helicoidal más significativo generalmente tienen una mejor eliminación de virutas y una mejor acción de corte.
P: ¿Cómo afecta un ángulo de hélice más alto al rendimiento de la fresa?
R: Aumentar el ángulo de inclinación axial también aumenta la inclinación resultante de la cavidad de la fresa, evitando así la viruta durante el corte. Los ángulos como 60° suelen generar una acción de corte rápida, suave y fácil de usar para eliminar las virutas del corte. Esto puede ayudar a mejorar los acabados de la superficie y aumentar las velocidades de avance, pero potencialmente reduce la rigidez de la herramienta, especialmente cuando se adoptan para el proceso de mecanizado de materiales más rígidos.
P: ¿Cuáles son las ventajas de utilizar fresas de extremo de hélice alta?
A: Las fresas de extremo de hélice alta brindan varios beneficios, desde una mejor eliminación de viruta y fuerzas de corte hasta velocidades de avance más altas y son fáciles de usar incluso con metales duros, especialmente para el fresado eficiente de materiales duros utilizando fresas de extremo cuadrado con alta eficiencia de mecanizado de neumáticos y adecuadas para materiales de dureza elevada. Además, las herramientas de hélice alta minimizan o eliminan la vibración en determinadas condiciones y mejoran el acabado de la superficie.
P: ¿Cuál es el rango de eficiencia de corte óptimo del ángulo de hélice de la fresa para un material específico?
R: El ángulo de hélice óptimo varía de un material a otro. Los materiales más blandos, como el aluminio, prefieren ángulos máximos ideales mayores, entre 50° y 60°, lo que da como resultado velocidades de avance mejores y más rápidas e incluso una mejor evacuación de virutas. Sin embargo, los materiales más rígidos prefieren ángulos máximos ideales bajos, de 30° a 45°, que proporcionan resistencia y estabilidad adicionales. Los maquinistas deben tener en cuenta las propiedades del material al elegir la herramienta de fresado necesaria.
P: ¿Diría que una fresa estándar es lo opuesto a una fresa helicoidal de ángulo variable?
R: En el caso de las fresas estándar, el ángulo de hélice que se mantiene a lo largo de las ranuras es el mismo, mientras que en las fresas de hélice variable, la disposición hace que cada ranura contenga diferentes ángulos de hélice. Los diseños de hélice variable también ayudan a reducir los armónicos y la vibración durante el corte, en un intento de resolver posibles problemas o complicaciones en el mecanizado de paredes delgadas o en procesos de mecanizado de materiales complejos.
P: ¿De qué manera se relaciona la profundidad axial del corte con los cambios en el ángulo de la hélice?
R: Sin embargo, aumentar el ángulo de hélice generalmente reduce la profundidad axial recomendada del corte. Esto se debe a que cuanto mayor sea el ángulo de hélice, menos podrá la herramienta implementar una determinada cantidad de corte. Por ejemplo, un ángulo de hélice de 30° puede permitir cortes en picado más profundos que un radio de hélice de 60°. Este factor variará según el uso de la herramienta y los parámetros de deformación seleccionados en el caso de que tenga este ángulo de hélice.
P: ¿Es posible realizar ranurados con herramientas de hélice alta?
R: Aunque se pueden utilizar herramientas de hélice alta para el corte, este no puede ser el método preferido para todas las operaciones de corte. Se observará que cuando se corta el espacio libre para ranuras profundas con ángulos de hélice altos, estos ángulos empujan la fresa hacia la pieza de trabajo. Al cortar el ancho completo, parece que se proporciona una mejor estabilidad y eliminación de virutas debido a los ángulos de corte de hélice más bajos de 30 a 40 grados. Sin embargo, al cortar anchos parciales o al cortar materiales más blandos, las herramientas de hélice alta funcionan bien.
P: ¿Cuál es la relación entre las velocidades de alimentación y los ángulos de hélice?
R: Generalmente, cuanto mayores sean los ángulos de hélice, más rápidas serán las velocidades de avance debido a una mejor eliminación de viruta y menores fuerzas de corte. Sin embargo, no siempre es correcto decir que la velocidad de avance aumenta con un aumento del ángulo de hélice. En algunas situaciones, un ángulo de hélice muy alto puede requerir una velocidad de avance más lenta para evitar golpes excesivos, particularmente en el caso de materiales duros o cuando el filo está muy desafilado.
P: Al decidir entre 45° y 60°, existe un dilema sobre qué ángulo adoptar. ¿Qué factores juegan un papel importante?
R: Se deben tener en cuenta varios factores para elegir un ángulo de hélice de 45° o 60°. Los factores principales son el material de mecanizado, los requisitos de los parámetros de corte y las aplicaciones particulares. Un ángulo de hélice de 45 grados proporciona una carga y evacuación de virutas óptimas para el mecanizado de diversos materiales. Un ángulo de 60 grados permite manipular más virutas y, por lo tanto, se recomienda para materiales más blandos y mecanizado de alta velocidad. De lo contrario, puede carecer de la rigidez necesaria para el mecanizado de materiales duros o cortes profundos.
P: ¿Qué importancia debe dar un dibujante al ángulo de hélice al elegir la fresa?
R: Sí, el ángulo de hélice debe tenerse en cuenta al seleccionar una fresa de extremo porque tiene efectos graves en el rendimiento de corte, la eliminación de viruta y la eficiencia del mecanizado en su conjunto. Adaptar el ángulo de hélice correcto da como resultado una mejor calidad de la superficie, mayor productividad y mayor vida útil de la herramienta. Los operadores de máquinas, como las máquinas de corte, deben prestar atención al ángulo de hélice por otros factores, incluida la pieza de trabajo de corte, las condiciones de trabajo y la aplicación de la herramienta.
