Fresadora
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. 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.
Debido a la variedad de mecanizados que se pueden realizar en las
fresadoras actuales, al amplio número de máquinas diferentes entre sí, tanto en
su potencia como en sus características técnicas, a la diversidad de accesorios
utilizados y a la necesidad de cumplir especificaciones de calidad rigurosas,
la utilización de fresadoras requiere de personal cualificado profesionalmente,
ya sea programador, preparador o fresador.
El empleo de estas máquinas, con elementos móviles y cortantes, así como
líquidos tóxicos para la refrigeración y lubricación del corte, requiere unas
condiciones de trabajo que preserven la seguridad y salud de los trabajadores y
eviten daños a las máquinas, a las instalaciones y a los productos finales o
semielaborados.
Tipos de fresadoras
1-
Fresadoras
según la orientación de la herramienta:
a-
Fresadora
horizontal
b-
Fresadora
vertical
c-
Fresadora
universal
2-
Fresadoras
especiales:
a-
Fresadoras
circulares
b-
Fresadoras
copiadoras
c-
Fresadoras
de pórtico
3-
Fresadoras
según el número de ejes:
a-
Fresadora
de tres ejes
b-
Fresadora
de cuatro ejes
c-
Fresadora
de cinco ejes
Tipos de fresas
.
FRESADO FRONTAL:
o
Avance
perpendicular al eje de giro.
o
Profundidad
de corte en dirección axial.
o
Corte
producido por los filos periféricos.
o
Acabado
superficial producido por los filos de la cara frontal.
2.
FRESADO PERIFÉRICO:
o
Avance
perpendicular al eje de giro.
o
Profundidad
de corte en dirección radial.
o
Corte
producido por los filos periféricos.
3.
AVANCE AXIAL:
o
Avance
y profundidad de corte en dirección axial.
o
Corte
producido por los filos de la cara frontal.
o
Generalmente
se taladra hasta una profundidad y luego se avanza radialmente.
Herramientas de fresar
Las herramientas de fresar se caracterizan por su diámetro exterior, el
número de dientes, el paso de los dientes (entendido por paso la
distancia que existe entre dos dientes consecutivos) y el sistema de
fijación de la fresa en la máquina.
Las herramientas de corte más utilizadas en una
fresadora se denominan fresas, aunque también pueden utilizarse otras
herramientas para realizar operaciones diferentes al fresado, como brocas para
taladrar o escariadores. Las fresas son herramientas de corte de forma,
material y dimensiones muy variadas de acuerdo con el tipo de fresado que se
quiera realizar. Una fresa está determinada por su diámetro, su forma, material
constituyente, números de labios o dientes que tenga y el sistema de sujeción a
la máquina.
Los labios cortantes de las fresas de acero rápido
(HSS) pueden ser rectilíneos o
helicoidales, y las fresas que montan plaquitas intercambiables son de carburo
metálico como el carburo de tungsteno, conocido como widia, de metal cerámica
o, en casos especiales, de nitruro de boro cúbico (CBN) o de diamante policristalino (PDC). En general, los materiales más duros en los filos de corte
permiten utilizar mayores velocidades de corte, pero al ser menos tenaces,
exigen una velocidad de avance menor. El número de labios o plaquitas de las
fresas depende de su diámetro, de la cantidad de viruta que debe arrancar, de
la dureza del material y del tipo de fresa.
Características de las plaquitas insertables
La calidad de las
plaquitas insertables se selecciona teniendo en cuenta el material de la pieza,
el tipo de aplicación y las condiciones de mecanizado. La variedad de las
formas de las plaquitas es grande y está normalizada. Asimismo la variedad de
materiales de las herramientas modernas es considerable y está sujeta a un
desarrollo continuo. Los principales materiales de las plaquitas de metal duro
para fresado son los que se muestran en la siguiente tabla:
Material
|
Símbolo
|
Metales
duros recubiertos
|
HC
|
Metales
duros
|
H
|
Cermets
|
HT, HC
|
Cerámicas
|
CA, CN,
CC
|
Nitruro
de boro cúbico
|
BN
|
Diamantes
policristalinos
|
DP, HC
|
La adecuación de los diferentes tipos de
plaquitas según sea el material a mecanizar se indican a continuación y se
clasifican según una norma ISO/ANSI para
indicar las aplicaciones en relación a la resistencia y la tenacidad que
tienen.
Código de calidades de plaquitas
|
||
SERIE
|
ISO
|
Características
|
Serie P
|
ISO 01,
10, 20, 30, 40, 50
|
Ideales para el mecanizado de acero, acero
fundido, y acero maleable de viruta larga.
|
Serie M
|
ISO 10,
20, 30, 40
|
Ideales para fresar acero inoxidable, ferrítico y
martensítico, acero fundido, acero al manganeso, fundición aleada, fundición
maleable y acero de fácil mecanización.
|
Serie K
|
ISO 01,
10, 20, 30
|
Ideal para el fresado de fundición gris,
fundición en coquilla, y fundición maleable de viruta corta.
|
Serie N
|
ISO 01,
10. 20, 30
|
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Serie S
|
|
Pueden ser de base de níquel o de base de titanio.
Ideales para el mecanizado de aleaciones termorresistentes y súper aleaciones.
|
Serie H
|
ISO 01,
10, 20, 30
|
Ideal para el fresado de materiales endurecidos.
|
Como hay tanta
variedad en las formas geométricas, tamaños y ángulos de corte, existe una
codificación normalizada por la Organización Internacional de Estandarización
(ISO 1832) que está compuesta de cuatro letras y seis números donde cada una de
estas letras y números indica una característica determinada del tipo de
plaquita correspondiente.
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|
|
|
Las dos primeras cifras indican en milímetros la
longitud de la arista de corte de la plaquita, las dos cifras siguientes
indican en milímetros el espesor de la plaquita y las dos últimas cifras
indican en décimas de milímetro el radio de punta de la plaquita. A este código
general el fabricante de la plaquita puede añadir dos letras para indicar la
calidad de la plaquita o el uso recomendado.
Aleaciones de fresas
Tienen carburos
metálicos como ingredientes básicos y se fabrican con técnicas de metalurgia de
polvos. Las puntas afiladas con sujetadores mecánicas se llaman insertos
ajustables, se encuentran en diferentes formas, como cuadrados, triángulos,
circulares y diversas formas especiales. Estos tienen una serie de ventajas y desventajas.
Las ventajas son la durabilidad y los materiales que tienen, además son para
trabajar a altas revoluciones. Las desventajas son encontrar la calidad
durabilidad y dinero para poder conseguir estos insertos.
• Carburo de tungsteno aglutinado con cobalto, que se emplea para maquinar hierros fundidos y metales abrasivos ferrosos.
• Carburo de
tungsteno con aglutinante de cobalto más una solución sólida, para maquinar en
aceros.
• Carburos de
titanio con aglutinante de níquel y molibdeno, para cortar en donde hay altas
temperaturas debido a las altas velocidades de corte o a la alta resistencia
mecánica del material de la pieza de trabajo.
El
diámetro de la fresa (Dc)
se mide sobre el punto PK, la intersección del filo principal con la faceta
paralela.
Dc es el diámetro que suele aparecer en el código de
pedido, a excepción de CoroMill 300, donde se utiliza D3.
El
diámetro más importante que se debe considerar es (Dcap), el diámetro eficaz de corte a la profundidad
de corte real (ap),
se utiliza para calcular la velocidad de corte verdadera (ve).
D3 es el diámetro más grande de la plaquita, para
algunas fresas es igual a Dc.
Si
el planeado se hace de una sola pasada, el diámetro de la fresa deberá tener al
menos 1,2veces el ancho de la pieza. Con fresa de mayor diámetro el tiempo de
mecanizado es mayor (necesita más recorrido de entrada) pero el error de
verticalidad deleje tiene menor influencia en la planicidad.
- - Angulo de incidencia principal
- -
Angulo de corte
- -
Angulo de desprendimiento
Ángulo de desprendimiento y de inclinación
Hay tres tipos de
fresas en función de la combinación de los ángulos de desprendimiento e
inclinación. Estas determinan de qué manera trabaja la herramienta y ejercen un
efecto considerable sobre la capacidad de corte, salida de viruta, duración de
la herramienta y fuerza de corte, dirección y magnitud.
Fuerzas
de corte principal en los fresados tipos cilíndricos:
Una de las operaciones iníciales
de mecanizado que hay que realizar consiste muchas veces en cortar las piezas a
la longitud determinada partiendo de barras y perfiles comerciales de una
longitud mayor. Para el corte industrial de piezas se utilizan indistintamente sierras
de cinta o fresadoras equipadas con fresas cilíndricas de corte. Lo
significativo de las fresas de corte es que pueden ser de acero rápido o de
metal duro. Se caracterizan por ser muy delgadas (del orden de 3 mm aunque
puede variar), tener un diámetro grande y un dentado muy fino. Se utilizan
fresas de disco relativamente poco espesor (de 0,5 a 6 mm) y hasta
300 mm de diámetro con las superficies laterales retranqueadas para evitar
el rozamiento de estas con la pieza.
Ranurado recto: se
utilizan generalmente fresas cilíndricas con la anchura de la ranura y se
montan varias fresas en el eje porta fresas permitiendo aumentar la
productividad de mecanizado. Al montaje de varias fresas cilíndricas se le
denomina tren de fresas o fresas compuestas. Las fresas cilíndricas se
caracterizan por tener tres aristas de corte: la frontal y las dos laterales.
En la mayoría de aplicaciones se utilizan fresas de acero rápido ya que las de
metal duro son muy caras y por lo tanto solo se emplean en producciones muy
grandes.
Ranurado de chaveteros:
Se
utilizan fresas cilíndricas con mango, conocidas en el argot como bailarinas,
con las que se puede avanzar el corte tanto en dirección perpendicular a su eje
como paralela a este.
Copiado: Para el
fresado en copiado se utilizan fresas con plaquitas de perfil redondo a fin de
poder realizar operaciones de mecanizado en orografías y perfiles de caras
cambiantes.
Torno-fresado:
Este tipo de mecanizado utiliza la interpolación circular en fresadoras de
control numérico y sirve tanto para el torneado de agujeros de precisión como
para el torneado exterior. El proceso combina la rotación de la pieza y de la
herramienta de fresar siendo posible conseguir una superficie de revolución. Esta
superficie puede ser concéntrica respecto a la línea central de rotación de la
pieza. Si se desplaza la fresa hacia arriba o hacia abajo coordinadamente con
el giro de la pieza pueden obtenerse geometrías excéntricas, como el de una leva,
o incluso el de un árbol de levas o un cigüeñal. Con el desplazamiento axial es
posible alcanzar la longitud requerida.
Fresado
frontal: Consiste en el fresado que se realiza con fresas helicoidales
cilíndricas que atacan frontalmente la operación de fresado. En las fresadoras
de control numérico se utilizan cada vez más fresas de metal duro totalmente
integrales que permiten trabajar a velocidades muy altas.
Es la velocidad lineal de la periferia de la
fresa u otra herramienta que se utilice en el fresado. La velocidad de corte,
que se expresa en metros por minuto (m/min), tiene que ser elegida antes de
iniciar el mecanizado y su valor adecuado depende de muchos factores,
especialmente de la calidad y tipo de fresa que se utilice, de la dureza y la
maquinabilidad que tenga el material que se mecanice y de la velocidad de
avance empleada. Las limitaciones principales de la máquina son su gama de
velocidades, la potencia de los motores y de la rigidez de la fijación de la
pieza y de la herramienta. La velocidad de corte es el factor principal que
determina la duración de la herramienta.
Una velocidad de corte excesiva puede dar lugar a
un desgaste muy rápido del filo de corte de la herramienta, a la deformación
plástica del filo de corte con pérdida de tolerancia del mecanizado y, en
general, a una calidad del mecanizado deficiente. Por otra parte, una velocidad
de corte demasiado baja puede dar lugar a la formación de filo de aportación en
la herramienta, a dificultades en la evacuación de viruta y al aumento del
tiempo de mecanizado, lo cual se traduce en una baja productividad y un coste
elevado del mecanizado.
Velocidad
de avance
La velocidad de avance en el fresado es la
velocidad con la que progresa el corte. El avance y el radio de la punta de la
herramienta de corte son los dos factores más importantes de los cuales depende
la rugosidad de la superficie obtenida en el fresado.
Potencia de corte
La potencia de corte necesaria para efectuar un
determinado mecanizado se calcula a partir del valor del volumen de arranque de
viruta, la fuerza específica de corte y del rendimiento que tenga la fresadora.
Potencia de avance
La potencia de avance en el
fresado es relativa entre la pieza y la herramienta, es decir, la velocidad con
la que progresa el corte. El avance y el radio de la punta de la herramienta de
corte son los dos factores más importantes de los cuales depende la rugosidad
de la superficie obtenida en el fresado.
Materiales a ser mecanizados
Acero: es una aleación de hierro con una cantidad de carbono
variable entre el 0,03% y el 1,075% en peso de su composición, dependiendo del
grado. Si la aleación posee una concentración de carbono mayor al 2,0% se
producen fundiciones que, en oposición al acero, son mucho más frágiles y no es
posible forjarlas sino que deben ser moldeadas.
Fundiciones: son
aleaciones hierro-carbono donde el contenido de carbono varía entre 2,14% y
6,67% (aunque estos porcentajes no son completamente rígidos). Comúnmente las
más usadas están entre los valores de 2,5% y 4,5%, ya que las de mayor
contenido de carbono carecen de valor práctico en la industria. Además de
hierro y carbono, lleva otros elementos de aleación como silicio, manganeso, fósforo,
azufre y oxígeno.
Aleación de aluminio: son
aleaciones obtenidas a partir de aluminio y otros elementos (generalmente cobre,
zinc, manganeso, magnesio o silicio). Forman parte de las llamadas aleaciones
ligeras, con una densidad mucho menor que los aceros, pero no tan resistentes a
la corrosión como el aluminio puro, que forma en su superficie una capa de
óxido de aluminio (alúmina). Las aleaciones de aluminio tienen como principal
objetivo mejorar la dureza y resistencia del aluminio, que es en estado puro un
metal muy blando.
Aleación de cobalto: es metalúrgicamente similar al níquel, y la mayoría de las aleaciones
de construcción contienen cantidades sustanciales de níquel para aumentar la
ductilidad a alta temperatura. Como en el níquel y en el hierro, la adición de
cromo, níquel, molibdeno, y tungsteno mejoran la resistencia a la corrosión.
Aleación de titanio: Se
trata de un metal de transición de color gris plata. Comparado con el acero,
aleación con la que compite en aplicaciones técnicas, es mucho más ligero
(4,5/7,8). Tiene alta resistencia a la corrosión y gran resistencia mecánica,
pero es mucho más costoso que aquel, lo cual limita su uso industrial es
procesada a la paquetería de juguetes de robots donde se utiliza el titanio.
Velocidades angulares (RPM)
Una revolución por
minuto es una unidad Par principal de corte de frecuencia que se usa también
para expresar velocidad angular. En este contexto, se indica el número de
rotaciones completadas cada minuto por un cuerpo que gira alrededor de un eje.
La aproximación depende, por ejemplo, de la capacidad. A veces se utiliza el
término régimen de giro para de la máquina, de la clase de trabajo y de la
posibilidad de sujeción de la pieza. Así, por ejemplo, en el fresado referirse
a la velocidad de giro expresada en con fresas de disco se elige un gran
espesor de viruta y revoluciones por minuto y no confundirse con un avance
pequeño (marcha tranquila de la máquina),la velocidad angular expresada en
radianes por en el fresado de chaveteros, por el contrario, son más segundo
ventajosas las aproximaciones pequeñas y los grandes avances. En general, al
fresar no deberá elegirse una aproximación demasiado grande. Es ventajoso y
económico fresar grandes cantidades de material de varios cortes pero con
avance grande.
Par principal de corte
La aproximación
depende, por ejemplo, de la capacidad de la máquina, de la clase de trabajo y
de la posibilidad de sujeción de la pieza. Así, por ejemplo, en el fresado con
fresas de disco se elige un gran espesor de viruta y un avance pequeño (marcha
tranquila de la máquina), en el fresado de chaveteros, por el contrario, son
más ventajosos las aproximaciones pequeñas y los grandes avances. En general,
al fresar no deberá elegirse una aproximación demasiado grande. Es ventajoso y
económico fresar grandes cantidades de material de varios cortes pero con
avance grande.
FOTOS
FRESADORA #730 MARCA; FGSH-50, TIPO 11467 DE
MÁQUINAS Y HERRAMIENTAS DEL TALLER CENTRAL DE CVG VENALUM.
Conclusión
La Fresadora es un equipo universal que sirve para la
fabricación o maquinado de todo tipo de pieza metalmecánica. Las revoluciones
son de acuerdo a las dimensiones de la pieza. Dependiendo del avance y la
revolución obtendremos el acabado de la pieza. Mientras más revolución y menos
avance queda un mejor acabado o maquinado.
Al manipular una fresadora, hay que observar una serie de
requisitos para que las condiciones de trabajo mantengan unos niveles adecuados
de seguridad y salud en el área.
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