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Proceso de Fabricacion: Fresado
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4.4 Fresado
El fresado es uno de los procesos de corte más versátiles, y es indispensable para la manufactura de partes de simetría no rotacional.
Existen innumerables variedades de geometrías de fresas, pero básicamente todas se pueden clasificar de acuerdo con la orientación de la herramienta (o, mejor, con la orientación de los filos de corte y del eje de rotación) respecto a la pieza de trabajo, aunque el uso cotidiano puede ser confuso.
Fresadoras
Una fresadora es una máquina herramienta utilizada para realizar mecanizados por arranque de viruta mediante el movimiento de una herramienta rotativa de varios filos de corte denominada fresa.
Mediante el fresado es posible mecanizar los más diversos materiales, como madera, acero, fundición de hierro, metales no férricos y materiales sintéticos, superficies planas o curvas, de entalladura, de ranuras, de dentado, etc. Además las piezas fresadas pueden ser desbastadas o afinadas.
En las fresadoras tradicionales, la pieza se desplaza acercando las zonas a mecanizar a la herramienta, permitiendo obtener formas diversas, desde superficies planas a otras más complejas
Tipos básicos de fresadoras
Fresadora Universal Horizontal
Fresadora Universal Vertical
Fresadoras Horizontales
Estas máquinas tienen el eje de la fresa paralelo a la superficie de la pieza de trabajo y en las fuzadoras tradicionales el eje de la cortadora es horizontal, con ambos extremos de la fresa apoyados.
Fresado Simple o Recto
En el fresado simple o recto los filos de corte definen la superficie de un cilindro y pueden ser rectos (paralelos al eje del cilindro) o helicoidales.
La fresa es suficientemente amplia para cubrir todo el ancho de la superficie de la pieza de trabajo.
El movimiento primario es la rotación de la fresa mientras que el avance se imparte a la pieza de trabajo. Ambos movimientos, el primario y el de avance, son continuos.
Las virutas son más gruesas en la superficie de la pieza de trabajo y disminuyen hacia la base del corte.
Fresado Descendente
En el fresado descendente, el movimiento de avance se da en dirección de la rotación de la fresa; así, el corte comienza en la superficie con un espesor de la viruta sin deformar bien definido.
Y la calidad superficial es buena. Sin embargo, la fuerza inicial es alta y la máquina debe tener una construcción robusta y estar equipada con impulsores libres de juego.
Fresado Convencional o Ascendente
En el fresado convencional o ascendente, el diente actúa desde una profundidad mínima, la superficie se puede rayar y ser más ondulada, pero las fuerzas iniciales son menores.
Así, éste fue el método preferido antes de la llegada de máquinas herramienta más rígidas.
Nótese que el espesor de la viruta varía de máximo a cero. El espesor medio de la viruta es por lo general de alrededor de 0.1mm.
Fresadoras Verticales
Estas máquinas tienen el eje de la fresa perpendicular a la superficie de la pieza de trabajo.
El eje de la fresadora era vertical y aún lo es en los centros de maquinado vertical CNC. Alternativamente, las máquinas CNC pueden tener un husillo horizontal, y entonces se llaman centros de maquinado horizontal.
La superficie de la pieza de trabajo es vertical y la remoción de la viruta es más fácil. La cortadora siempre está en cantilever (soportada sólo en un extremo).
Fresado Frontal
Cuando los dientes se colocan en la cara de la fresa que es perpendicular al eje, se habla de fresado frontal.
En muchas formas, esto es similar a maquinar con muchas herramientas de una sola punta que se mueven en círculo.
Como el corte siempre empieza con un espesor de viruta definido, en el fresado frontal se usa 40% menos de potencia que en el fresado plano.
Fresado Lateral
Los bordes de corte transportados sobre la superficie cilíndrica de la cortadora crean un fresado terminal.
Las fresadoras terminales se encuentran entre las herramientas más versátiles, ya que se pueden fabricar para seguir cualquier trayectoria en el plano y ser perpendiculares (o en ángulo) a la superficie de la pieza de trabajo.
Así, se maquinan cavidades y superficies contorneadas casi de cualquier forma, profundidad y tamaño.
Incluso en ocasiones se maquinan completamente superficies enormes como, por ejemplo, al hacer los revestimientos de las alas de aeronaves.
Maquinas Fresadoras
Los distintos movimientos de avance de una máquina fresadora pueden controlarse a mano, aunque el fresado de formas complejas requiere de una habilidad considerable.
Las máquinas de fresado pueden ser mecanizadas o automatizadas hasta varios grados:
1. Fresadoras de copiado
2. Maquinas de fresado CNC
3. Centros de maquinado
Fresadora de Copiado
Usan un modelo de la pieza terminada para transferir el movimiento desde un cabezal de copiado hasta el de la fresadora. Disponen de dos mesas: Una de trabajo sobre la que se sujeta la pieza a mecanizar y otra auxiliar sobre la que se coloca un modelo.
El eje vertical de la herramienta está suspendido de un mecanismo con forma de pantógrafo que está conectado también a un palpador sobre la mesa auxiliar.
Al seguir con el palpador el contorno del modelo, se define el movimiento de la herramienta que mecaniza la pieza. Otras fresadoras copiadoras utilizan, en lugar de un sistema mecánico de seguimiento, sistemas hidráulicos, electro-hidráulicos o electrónicos
Maquinas de Fresado CNC
Las fresadoras con control numérico por computadora (CNC) permiten la automatización programable de la producción. Se diseñaron para adaptar las variaciones en la configuración de productos.
Su principal aplicación se centra en volúmenes de producción medios de piezas sencillas y en volúmenes de producción medios y bajos de piezas complejas.
El equipo de control numérico se controla mediante un programa que utiliza números, letras y otros símbolos; por ejemplo, los llamados códigos G (movimientos y ciclos fijos) y M (funciones auxiliares).
Maquinas de Fresado CNC
Las fresadoras universales modernas cuentan con visualizadores electrónicos donde se muestran las posiciones de las herramientas, según un sistema de coordenadas, y así se facilita mejor la lectura de cotas en sus desplazamientos.
Centros de Maquinado
Un centro de mecanizado es una máquina altamente automatizada capaz de realizar múltiples operaciones de maquinado en una instalación bajo CNC (control numérico computarizado) con la mínima intervención humana.
Las operaciones típicas son aquellas que usan herramientas de corte rotatorio como cortadores y brocas. Este sistema de mecanizado destaca por su velocidad de producción como ventaja y los altos costos como desventaja.
Los centros de maquinado son máquinas de fresado CNC, a menudo con capacidad extendida, que realizan no sólo una variedad de operaciones de fresado, sino también taladrado, perforado, roscado interior y posiblemente también de torneado en una sola puesta a punto.
Tipos de herramientas
Fresas de planear
Herramientas enterizas:
Herramientas de filo intercambiables
Tipos de herramientas
Fresas periféricas:
Tipos de herramientas
Fresas de perfilar
Operaciones de Fresado Frontal
Planeado
Escuadrado
Cajeado
Operaciones de Fresado Frontal
Fresado de forma
Cajeado helicoidal
Planeado interrumpido
Operaciones de Fresado Periférico
Escuadrado
Ranurado
Fresado de forma
Cajeado
Cajeado helicoidal
Fresado en penetración
Operaciones de Fresado Periférico
Ranurado
Corte (separación)
Cajeado helicoidal
Diámetro y posición de la herramienta El diámetro de la herramienta frente al ancho a cortar:
Evitar emplear diámetros iguales al ancho de corte ya que se produce un menor desgaste a la entrada y una formación inicial de la viruta mejor.
Posición relativa respecto de la pieza:
El corte simétrico puede ser más inestable ya que las fuerzas puede variar su sentido de aplicación
Entrada del filo en la pieza
La entrada del filo influye en el desgaste o rotura del filo.
El extremo de la plaquita es el punto inicial de contacto con la pieza y por lo tanto el que recibe el impacto de entrada.
Análogamente con la salida.
Ángulo de posición
El ángulo de posición afecta al espesor de viruta e indirectamente a la profundidad.
Menor ángulo de posición mayores fuerzas de corte
Para el mismo tamaño de plaquita, un menor ángulo de posición permite menores profundidades
Con ángulos de posición menores la entrada y salida del filo en la pieza son más suaves
Numero de filos
El número de filos depende de:
Material
Tamaño de la pieza
Estabilidad
Potencia
Paso grande:
Operaciones de desbaste (poseen alojamiento de viruta amplio)
Proporcionan mayor estabilidad (acabado)
Paso reducido
Permite mayores avances
Más adecuado para procesos interrumpidos
Profundidades reducidas
Estabilidad del fresado
La reducción de las vibraciones se puede conseguir con la reducción de las fuerzas de corte y con la variación de la frecuencia de excitación de la herramienta.
Un mayor número de filos proporciona un corte más uniforme
Ante la aparición de vibraciones en el fresado frontal, la actuación sería
1. Reducir la fuerza de corte
Ángulo de desprendimiento más positivo
Menor número de filos de la herramienta
2. Aumentar el paso de la fresa Emplear fresas con menor número de filos o quitar filos
Varía la frecuencia de excitación
3. Emplear herramientas de paso diferencial
Varía la frecuencia de excitación
Acabado superficial
El acabado superficial de las piezas se mejora con:
Redondeo de las plaquitas
Plaquitas con faceta (mayor que el avance por filo).
La distinta posición relativa de las plaquitas en la fresa da lugar a un empeoramiento de la rugosidad.
Acabado superficial
Las plaquitas redondas proporcionan mejor acabado:
Con plaquitas rascadoras se colocan una por herramienta y se sitúan por encima de los demás filos (0,05mm)
