Tipos de fresado explicados: conozca todas las operaciones de fresado

¿Cómo funciona el fresado CNC?

El fresado es un proceso de mecanizado que produce formas geométricas complejas a partir de bloques sólidos de material mediante una fresadora CNC y fresas. El proceso de fresado consta de una pieza fija y una herramienta de corte giratoria. Además, una fresadora CNC cuenta con movimientos de eje lineal y rotatorio para generar trayectorias de herramienta complejas entre la pieza y el material. fresa.

Tecnología de fresado CNC Es automático y, por lo tanto, altamente preciso. El movimiento de la herramienta sobre la pieza (la trayectoria de la herramienta) se programa mediante software CAD/CAM. En un entorno típico de software CAM, los ingenieros disponen de una gran variedad de operaciones de fresado, cada una con su propio uso funcional.

Tipos básicos de operaciones de fresado

Comencemos con algunos de los tipos básicos y más comunes de operaciones de fresado que prevalecen en un taller de máquinas.

Normalmente, estas operaciones de fresado también se caracterizan por la geometría de la pieza, ya que cada proceso logra características geométricas específicas en la pieza de trabajo.

Fresado simple

El fresado plano, o fresado de losas, es un proceso de fresado de núcleo en el que una fresa horizontal mecaniza superficies planas en la pieza de trabajo. En el fresado plano, la dirección de rotación de la fresa se alinea con la dirección de avance. En otras palabras, el eje de la herramienta es paralelo a la superficie de corte.

Generalmente, el fresado plano es muy útil para los ciclos de desbaste al inicio de un plan de fabricación. Resulta eficaz para convertir material bruto en geometrías prismáticas y cuadradas finas con dimensiones precisas y acabados lisos, listas para posteriores operaciones de fresado.

Además, el fresado de losas ofrece una buena tasa de eliminación de material y una alta estabilidad del proceso debido a la orientación horizontal de la herramienta de corte.

Fresado frontal

Fresado frontalAl igual que el fresado plano, produce superficies planas y lisas en la pieza. La diferencia radica en la orientación de la herramienta. En el fresado frontal, la herramienta de corte es perpendicular a la superficie de corte, lo que significa que la mayor parte del corte se produce en la cara de la herramienta y no en sus bordes laterales.

Esto convierte al fresado frontal en una operación ideal para lograr superficies finas y una alta precisión dimensional. Gracias a que el eje de la herramienta es perpendicular al plano de corte, es menos susceptible a desviaciones geométricas y vibraciones, lo que se traduce en un alto paralelismo de la pieza.

Fresado lateral

El fresado lateral es uno de los procesos de fresado más comunes para cortar los lados de una pieza. Utiliza principalmente la periferia, o los bordes laterales, de la fresa para eliminar material. Generalmente, el fresado lateral es útil para cortar perfiles, ranuras y paredes verticales en la pieza.

Debido a las fuerzas de corte que actúan perpendicularmente al eje de la herramienta, los operarios deben tener cuidado al gestionar la carga de corte sobre la herramienta. Fuerzas de corte excesivas o cortes muy profundos pueden causar deflexiones e incluso roturas en la herramienta.

Fresado en escuadra

El fresado en escuadra es un proceso de fresado que produce paredes verticales y bases/fondos planos con escuadras perpendiculares y precisas entre ellas. Utiliza tanto la cara frontal como los bordes periféricos de la fresa, generalmente una molinoEste tipo de corte permite cortar simultáneamente el suelo y la pared, permitiendo cortar esquinas afiladas en la geometría del hombro.

La utilidad del fresado de hombros en la producción de piezas de alta precisión con características prismáticas, como moldes y matrices, donde las esquinas afiladas son esenciales para mantener conjuntos rígidos.

Fresado Angular

Las fresadoras angulares realizan cortes y características angulares en la pieza. Generalmente, estas características angulares incluyen chaflanes o ranuras a lo largo del borde de la pieza.

Los maquinistas pueden utilizar diversas técnicas de fresado para realizar operaciones de fresado angular. Por ejemplo, pueden usar un útil angular para sujetar la pieza en el ángulo deseado, fresas especiales con filos de corte angulados o incluso máquinas multieje.

En general, el fresado angular es una operación de acabado que elimina bordes afilados o crea características estéticas. En piezas de alta precisión, como moldes y matrices, resulta muy útil para producir con precisión los ángulos de desmoldeo correctos en las piezas.

Fresado de formas

El fresado de formas es un proceso que utiliza fresas con formas específicas para producir características con geometrías especiales. Las herramientas de fresado de formas pueden producir contornos complejos como curvas, arcos y otras formas no convencionales. La figura a continuación, por ejemplo, muestra una fresa de formas con un contorno redondo, capaz de producir una cavidad arqueada dentro de la pieza.

Una aplicación común del fresado de formas es en la fabricación de moldes y herramientas, donde los ingenieros diseñan sus propias fresas de formas para cortar perfiles geométricos personalizados en moldes y matrices.

Fresado de perfiles

El fresado de perfiles es un proceso avanzado que produce contornos complejos en la pieza. Estos contornos generalmente consisten en una combinación de curvas, arcos y líneas. El fresado de perfiles suele ser una operación de fresadora CNC, ya que es imposible lograr perfiles intrincados manualmente.

El fresado de perfiles tiene diversas aplicaciones en la fabricación industrial de piezas geométricamente complejas. Por ejemplo, los perfiles de álabes de turbinas aeroespaciales y los exteriores de automóviles requieren operaciones de fresado de perfiles exhaustivas.

Molienda de pandillas

El fresado múltiple es un proceso que maximiza la productividad al utilizar varias herramientas de corte simultáneamente. Estas herramientas se montan en un único mandril de una manera específica. Este mandril gira todas las fresas, cada una de las cuales mecaniza una parte diferente de la superficie de la pieza. La figura a continuación lo ilustra.

El fresado múltiple es muy común para piezas con múltiples cortes en la misma orientación. Reduce el tiempo total de mecanizado y mejora el rendimiento.

Fresado de engranajes

El fresado de engranajes, como su nombre indica, es un proceso exclusivo para la producción de engranajes. Los engranajes presentan perfiles geométricos muy complejos, difíciles de lograr con fresas estándar.

Por ello, los fabricantes de engranajes utilizan fresas especiales con el perfil exacto que requieren. Este enfoque ayuda a maximizar la precisión y la productividad.

Fresado de rosca

El fresado de roscas, al igual que el fresado de engranajes, se encuentra entre los tipos exclusivos de operaciones de fresado. Se utiliza para cortar roscas dentro de un orificio en la pieza de trabajo. En las operaciones de fresado de roscas se utilizan fresas especiales con la forma específica del perfil de la rosca.

Además, el fresado de roscas es un proceso de alta precisión, ya que requiere una trayectoria helicoidal para cortar la rosca con el paso correcto. Normalmente, los operarios realizan el fresado de roscas en una fresadora CNC utilizando ciclos especializados de generación de trayectorias.

La producción de roscas mediante técnicas de fresado en lugar de métodos tradicionales como machos de roscar ofrece una mayor flexibilidad ya que el proceso se adapta cómodamente a cualquier tamaño de orificio, paso y perfil.

Fresado de ranuras

Fresado de ranuras Es un proceso de fresado común útil para crear ranuras en piezas de trabajo. Es compatible con diversos tipos de fresas, como fresas para ranuras en T, fresas de extremo o fresas de disco, según la geometría de la ranura.

Algunas aplicaciones comunes del fresado de ranuras incluyen el mecanizado de chaveteros, cavidades y ranuras en componentes estructurales.

Tipos especiales de operaciones de fresado

Las operaciones de fresado no se limitan a los procesos estándar mencionados anteriormente. Con los últimos avances en tecnología CNC y herramientas, el fresado ha evolucionado significativamente. Una fresadora CNC moderna puede procesar piezas con geometrías muy complejas y características intrincadas.

En esta sección se analizarán algunos de los tipos avanzados de técnicas de fresado.

Fresado CNC multieje

El fresado CNC multieje es una técnica avanzada que utiliza una fresadora CNC multieje. Los centros de fresado CNC de 5 ejes son la opción más popular para talleres de mecanizado de fabricación avanzada, que generalmente constan de tres ejes lineales (X, Y, Z) y dos ejes rotativos (cualquiera dos de A, B, C), que el operario puede manipular simultáneamente. La figura a continuación ilustra esta configuración.

El fresado multieje CNC permite mecanizar piezas de alta precisión con características geométricas como curvas spline, perfiles, superficies y socavaduras. Desempeña un papel crucial en industrias exigentes como la aeroespacial, la automotriz y la de dispositivos médicos, donde las piezas no prismáticas y las tolerancias ajustadas son comunes.

Torneado Fresado

Fresado de torno Es una técnica de mecanizado híbrido que combina características del torneado y el fresado en una misma máquina, conocida como torno-fresadora. Los centros de torneado y fresado suelen contar con un mandril y un contrapunto para montar y girar la pieza, como en un torno. Además, también cuentan con dispositivos portaherramientas especializados con herramientas de corte giratorias, como en un proceso de fresado.

La fresa en los centros de torno-fresado se puede maniobrar en múltiples direcciones, incluidas tanto paralelas como perpendiculares al eje de la pieza de trabajo (ver figura siguiente).

Este tipo de doble funcionalidad permite a los centros de torno-fresado producir piezas con características cilíndricas y prismáticas en la misma configuración. Esto aumenta la productividad, la precisión y reduce los costos.

Fresado de paredes delgadas

El fresado de paredes delgadas es una rama especial de las técnicas avanzadas de fresado. Ciertas piezas, como los álabes de turbinas y los cerramientos de productos, presentan características de paredes delgadas. Estas paredes se caracterizan por su baja relación altura-anchura.

La delicada geometría de estas estructuras de paredes delgadas las hace susceptibles a problemas como vibraciones, deformaciones permanentes y vibraciones durante el mecanizado. Para evitar estos problemas, los operarios utilizan técnicas de fresado especiales como el fresado dinámico, avances adaptativos y trayectorias de herramientas con empeño variable para lograr la máxima precisión y calidad superficial.

Dos operaciones de fresado típicas: fresado convencional vs. fresado ascendente

Fresado convencional y de ascenso Existen dos tipos de operaciones de fresado que definen cómo la fresa se acopla a la pieza. La principal diferencia radica en la dirección de avance de la pieza respecto a la rotación de la herramienta de corte.

En el fresado convencional, o fresado ascendente, la dirección de avance se opone a la rotación de la fresa. Esto provoca que el filo inicie el corte por fricción y luego pase lentamente a cizallamiento puro. Como resultado de la dirección de corte, el ancho de viruta comienza desde cero y alcanza su máximo cuando la fresa sale de la pieza. Generalmente, el fresado convencional es más estable en cuanto a vibraciones y holgura de la máquina.

Por el contrario, en el fresado ascendente o descendente, la dirección de avance se alinea con la rotación de la fresa. El ancho de viruta comienza en su máximo y se reduce gradualmente a cero, lo que genera una tendencia uniforme de la carga de corte. El fresado ascendente es la técnica preferida, ya que ofrece una mejor vida útil de la herramienta, mejor acabado superficial y menores cargas de corte.

Factores clave para seleccionar el tipo de fresado adecuado

Con tantos tipos de operaciones de fresado disponibles, elegir la mejor puede ser un desafío. Generalmente, los ingenieros deben considerar varios factores al seleccionar las operaciones de fresado para sus planes de fabricación.

Geometría de la pieza

Las características geométricas de la pieza son lo primero que se debe considerar al seleccionar procesos de fresado. Características específicas como superficies angulares, curvatura y roscas pueden ayudar a reducir el número de procesos de fresado a un número manejable.

Por ejemplo, un panel de automóvil, debido a su compleja curvatura, seguramente requerirá técnicas de fresado avanzadas, como el fresado de perfiles con una fresadora CNC.

Capacidad de máquina herramienta

Las distintas fresadoras tienen distintas capacidades de mecanizado. Una fresadora manual de 3 ejes es ideal para trabajos sencillos como escuadrar piezas, cortar superficies angulares o producir superficies planas. Sin embargo, una operación más compleja, como el fresado de perfiles, podría no ser posible sin una fresadora CNC multieje.

De manera similar, un centro de torno-fresado es una máquina herramienta especializada que puede producir de manera eficiente piezas principalmente cilíndricas con características prismáticas.

Requerimientos de calidad

Los requisitos de calidad, como el acabado superficial y las tolerancias, también determinan la elección del proceso de fresado. El fresado progresivo, por ejemplo, sería más adecuado si se desea una producción de alta calidad. Una fresadora CNC es la opción preferida si se requieren tolerancias ajustadas.

Parámetros de corte en diferentes operaciones de fresado

El proceso de fresado se define por los parámetros de corte, que los ingenieros utilizan para controlar factores como las fuerzas de corte, la calidad superficial y las tolerancias de fabricación. Los tres parámetros de corte principales en el fresado son los siguientes:

Avance

La velocidad de avance determina la velocidad a la que la herramienta de corte y la pieza se mueven entre sí. Los ingenieros utilizan diversas formas de representarla. Las unidades comunes son distancia/tiempo (mm/min), distancia/revolución (mm/revolución) y distancia/dientes (mm/dientes). Una mayor velocidad de avance en las operaciones de fresado logra una alta productividad, pero reduce la vida útil de la herramienta y la calidad superficial.

Velocidad

La velocidad de corte define la rapidez con la que la herramienta gira sobre la superficie de la pieza. Sus unidades de medida habituales son mm/min o RPM. Una mayor velocidad de corte en las técnicas de fresado mejora la productividad y la calidad de la superficie, pero puede provocar un desgaste excesivo de la herramienta y problemas térmicos.

Profundidad del corte

La profundidad de corte determina la profundidad con la que la herramienta penetra en la superficie de la pieza. En un proceso de fresado, dado que la fresa suele cortar tanto en dirección radial como axial, existen dos parámetros de profundidad de corte: la profundidad radial (RDOC) y la profundidad axial (ADOC). Una profundidad de corte alta aumenta las fuerzas de corte, las vibraciones y la generación de calor, además de aumentar la productividad.