Fresado de piezas: encontrar la fresadora adecuada para el mecanizado

Fresas: De la velocidad, la velocidad de corte y el avance

El proceso de fabricación por arranque de viruta se caracteriza por el hecho de que una herramienta de fresado con aristas de corte geométricamente definidas se pone en rotación para eliminar material de una pieza.

El fresado se caracteriza por el hecho de que los filos de la fresa no se engranan en toda la circunferencia, sino que con cada giro de la herramienta se interrumpe al menos un corte por filo. El término técnico correspondiente es proverbial, ya que se trata de un "corte interrumpido". La constante "entrada y salida" da lugar a continuas cargas térmicas y mecánicas alternantes en los filos de corte. Las cargas que debe absorber adecuadamente este sistema dinámico de pieza, herramienta y máquina herramienta son inmensas y, en última instancia, decisivas para la competitividad. Este triángulo dinámico de fuerzas determina la precisión de los componentes, la calidad de sus superficies y la rentabilidad del proceso de mecanizado. Y es aquí también donde surge la fascinación del proceso de fresado, cuando de una pieza en bruto se trabajan "como si fuera mantequilla" contornos de simples a complejos, materiales de blandos a ultraduros y superficies de ásperas a brillantes.

Debería conocer estos procesos de fresado

El Instituto Alemán de Normalización (DIN) clasifica los procesos de fresado según el tipo de superficie de la pieza producida, la cinemática del proceso de corte y el perfil de la herramienta de fresado:

• Fresado frontal: Fresado con un movimiento de avance rectilíneo para producir superficies planas. Se diferencia en fresado frontal, fresado periférico y fresado frontal periférico.
• Fresado helicoidal: Un movimiento de avance helicoidal produce superficies helicoidales en la pieza, por ejemplo, roscas y tornillos cilíndricos.
• Tallado confresa madre: Una fresa con perfil de referencia realiza un movimiento de tallado con fresa madre simultáneamente al movimiento de avance.
• Fresado de perfiles: Utilización de una herramienta con una forma específica de la pieza. Se utiliza para producir superficies rectas (movimiento de avance recto), rotacionalmente simétricas (movimiento de avance circular) y de perfil curvadas en cualquier plano (movimiento de avance controlado).
• Fresado de formas: Aquí, el movimiento de avance se controla en un plano o espacialmente, produciendo así la forma deseada de la pieza de trabajo.

Además de los distintos procesos de fresado, también se distingue entre fresado ascendente y fresado ascendente, en función del sentido de giro y avance de la herramienta.

• Fresado sincronizado: El sentido de giro de la fresa y el movimiento de la pieza están alineados en la zona de enganche de la herramienta.
• Fresado acontramarcha: El sentido de giro de la fresa y el movimiento de la pieza en la zona de alojamiento de la herramienta son opuestos.

En comparación directa, el grosor de la viruta disminuye progresivamente entre la entrada y la salida del filo de corte durante el fresado ascendente, lo que también reduce la fuerza de corte y evita los denominados efectos spring-back. Además, no se producen vibraciones. En general, esto se traduce en mejores calidades superficiales, por lo que el proceso se utiliza preferentemente para el acabado.

Geometrías complejas: Cómo funciona la producción de componentes

Desde hace décadas, el fresado es el método preferido en la metalurgia para producir cuerpos geométricos a partir de piezas brutas. Para ello, se sujeta la pieza y se mecaniza con las herramientas de fresado necesarias. Según el tipo de máquina, esto se hace horizontalmente -el husillo con la herramienta se introduce lateralmente- o verticalmente. En este caso, el husillo llega desde arriba. En las máquinas cnc con cinemática en el cabezal de fresado, la herramienta puede alimentarse a la pieza en cualquier posición angular. En última instancia, el componente decide qué orientación es mejor. Por ejemplo, la caída de viruta es significativamente mejor con el fresado horizontal, lo que supone una ventaja en el mecanizado de taladros.

3, 4 ó 5 ejes: todo depende de la pieza de trabajo

En su construcción más simple, las fresadoras están diseñadas para el mecanizado en 3 ejes: La herramienta se desplaza sobre la pieza en las direcciones X, Y y Z. En las máquinas de 4 ejes, se añade un eje giratorio, ya sea como eje B en el cabezal, en la mesa o en forma de cabezal divisor acoplado. Esto permite colocar las herramientas en un ángulo sin tener que volver a sujetar la herramienta primero, como ocurre con el fresado de 3 ejes. Con un segundo eje giratorio es posible el fresado en 5 ejes. En este caso, la pieza puede alinearse en casi cualquier dirección. La herramienta de fresado puede alcanzar cinco lados y producir un componente casi por completo. Para el mecanizado de la sexta cara, como máximo, sólo es necesario un proceso de sujeción. El fresado simultáneo de 5 ejes, en el que todos los ejes se interpolan, ha evolucionado a partir del fresado de 5 ejes. Si la cinemática se aloja en la mesa, la pieza se desplaza continuamente en todas las direcciones mientras la fresa retira material. Con la cinemática en el cabezal, el segundo eje de rotación se encuentra también en el cabezal de fresado. De este modo se obtienen las llamadas superficies de forma libre, habituales, por ejemplo, en la fabricación de moldes. Con el tiempo, el fresado se ha convertido en una tecnología de mecanizado muy avanzada con características especiales. El fresado de alta velocidad, por ejemplo, utiliza velocidades de husillo significativamente más altas para producir superficies de mayor calidad, lo que supone un aumento de la productividad porque se reduce la cantidad de postprocesado necesario.