¿Alguna vez se ha preguntado cómo consiguen los mecanizadores esas superficies perfectamente planas en las piezas metálicas? Este artículo desvela los secretos de las fresas frontales, explorando su selección, el número de dientes, los ángulos de la herramienta y las plaquitas de fresado. Descubra cómo estas herramientas transforman las materias primas en componentes de ingeniería de precisión, garantizando la máxima calidad y eficacia en la fabricación. Sumérjase y aprenda lo esencial para mejorar sus habilidades de mecanizado.
La herramienta principal para el mecanizado de piezas planas es una fresa frontal, que tiene filos de corte a lo largo de su circunferencia y cara final. El filo de la cara frontal se considera un filo secundario.
La fresa frontal suele tener un diámetro grande, por lo que al seleccionar la fresa es habitual separar los dientes y el cuerpo de la fresa para garantizar un uso a largo plazo.
(1) Para el mecanizado de pequeñas superficies planas, seleccione una herramienta o fresa con un diámetro superior a la anchura del plano para conseguir un fresado de una sola pasada. Se obtienen resultados óptimos cuando el diámetro de la fresa es de 1,3 a 1,6 veces la anchura de la superficie de mecanizado. Este rango garantiza una eliminación eficaz del material a la vez que minimiza la desviación y la vibración de la herramienta.
(2) Cuando se procesan grandes áreas planas, se requieren múltiples pasadas con una fresa del tamaño adecuado. El diámetro de la fresa está condicionado por las especificaciones de la máquina herramienta, la profundidad y anchura de corte deseadas y las geometrías de la plaquita y el portaherramientas. Tenga en cuenta factores como la potencia de la máquina, la rigidez y la capacidad de suministro de refrigerante a la hora de seleccionar el tamaño óptimo de la fresa para operaciones de varias pasadas.
(3) Para superficies de pieza pequeñas y dispersas, opte por una fresa de menor diámetro. Para maximizar la velocidad de arranque de material y la vida útil de la herramienta, procure que 2/3 del diámetro de la fresa se enganchen a la pieza de trabajo. Esto se traduce en un diámetro de fresa aproximadamente 1,5 veces mayor que la anchura fresada, lo que garantiza una formación y evacuación eficaces de la viruta.
Cuando se emplea el fresado convencional (ascendente), la relación adecuada entre el diámetro de la herramienta y la anchura de corte garantiza un ángulo de corte ventajoso cuando la fresa penetra en la pieza. Este enfoque minimiza el riesgo de endurecimiento y mejora la calidad del acabado superficial.
Si las capacidades de la máquina herramienta no pueden mantener la relación de corte ideal de forma constante, considere la posibilidad de dividir la profundidad de corte axial en varias pasadas. Esta estrategia ayuda a preservar la relación óptima entre el diámetro de la fresa y la anchura de corte, mejorando la estabilidad del proceso y la vida útil de la herramienta a la vez que se mantiene la precisión dimensional.
El número de dientes de una fresa es un factor crítico para optimizar los procesos de mecanizado, ya que influye directamente en la eficacia de la producción, la calidad del acabado superficial y el rendimiento general del corte. Por ejemplo, una fresa de dientes dispersos de 100 mm de diámetro suele tener 6 dientes, mientras que una variante de dientes densos del mismo diámetro puede tener 8 o más dientes. Esta variación de la densidad de dientes influye significativamente en la formación de viruta, la evacuación y la dinámica de corte.
Las fresas se clasifican generalmente en tres categorías en función de la densidad de los dientes:
La selección de la densidad dental implica un cuidadoso equilibrio de varios factores:
El paso de los dientes, que determina el número de dientes que participan simultáneamente en el corte, es una consideración crucial. Para mantener la estabilidad del corte y evitar impactos de fresado perjudiciales, es imperativo garantizar que al menos un diente esté engranado en el corte en todo momento. Este engranaje continuo reduce el riesgo de daños en la herramienta y la sobrecarga de la máquina.
Además, el paso de los dientes debe permitir una formación y evacuación adecuadas de la viruta. Un espacio insuficiente para las virutas puede provocar su acumulación, dañando potencialmente tanto los filos de corte como la superficie de la pieza. Por el contrario, una disposición excesivamente dispersa de los dientes puede provocar un aumento de las fuerzas de corte por diente y reducir la calidad de la superficie.
El ángulo de corte de la herramienta puede ser positivo, negativo o cero con respecto al plano radial y al plano axial. Por lo general, no se utiliza el ángulo de desprendimiento cero, en el que todo el filo de corte impacta en la pieza al mismo tiempo.
La elección del ángulo de la fresa afecta al modo de contacto de fresado plano. Para minimizar el impacto sobre la fresa, reducir el daño de la fresa y evitar el modo de contacto de la cara stuv, es importante tener en cuenta tanto el ángulo de corte de la fresa como el ángulo geométrico de la fresa de refrentar.
El ángulo de corte viene determinado por la combinación del ángulo de desprendimiento radial y axial.
Las herramientas con ángulos de avance axial y radial negativos (denominadas "doble negativo") se utilizan principalmente para el mecanizado de desbaste de hierro fundido y acero fundido, pero la máquina herramienta debe tener una gran potencia y suficiente rigidez. La cuchilla de "doble negativo" tiene un filo de corte fuerte y puede soportar grandes cargas de corte, pero la máquina herramienta, la pieza de trabajo y la fijación también deben tener una gran rigidez.
Las herramientas con ángulos de avance axial y radial positivos (denominados "doble positivo") aumentan el ángulo de corte, lo que hace que el corte sea más ligero y la evacuación de virutas más suave, pero la resistencia del filo de corte es débil.
Esta combinación es ideal para procesar materiales blandos y materiales como acero inoxidable, acero resistente al calor, acero ordinario y hierro fundido. Debe utilizarse cuando la máquina herramienta tiene poca potencia, el sistema de proceso tiene una rigidez insuficiente y se producen tumores por acumulación de virutas.
La combinación de ángulo de desprendimiento radial negativo y ángulo de desprendimiento axial positivo aumenta la resistencia del filo de corte con el ángulo de desprendimiento radial negativo y produce una fuerza de corte con el ángulo de desprendimiento axial positivo. Esta combinación tiene una fuerte resistencia al impacto y un filo de corte afilado, por lo que es adecuada para el fresado pesado de acero, acero fundido y hierro fundido.
El ángulo de desprendimiento radial positivo y el ángulo de desprendimiento axial negativo hacen que las virutas rotas se desplacen por debajo del centro, haciendo que las virutas rayen la superficie mecanizada y provocando un arranque de virutas deficiente.
La selección de la preparación de la plaquita de fresado es un factor crítico en las operaciones de fresado plano. La elección entre plaquitas prensadas y rectificadas depende de los requisitos de mecanizado específicos, y cada tipo ofrece ventajas distintas para aplicaciones diferentes.
Las plaquitas prensadas son más rentables para las operaciones de desbaste y presentan una mayor resistencia del filo, lo que las hace más resistentes a los impactos y capaces de soportar altas velocidades de avance y grandes profundidades de corte. Estas plaquitas incorporan geometrías rompevirutas en la cara de desprendimiento, que reducen eficazmente las fuerzas de corte, minimizan la fricción entre la herramienta, la pieza y las virutas, y reducen el consumo de energía. La naturaleza robusta de las plaquitas prensadas las hace ideales para el arranque de material pesado en aplicaciones de precisión menos exigentes.
Sin embargo, las plaquitas prensadas tienen limitaciones en cuanto a la calidad del acabado superficial y la precisión dimensional. La variación de la altura de la plaquita cuando se monta en el cuerpo de la fresa puede ser significativa, lo que puede afectar a la uniformidad de la superficie mecanizada. A pesar de estos inconvenientes, las plaquitas prensadas siguen utilizándose ampliamente en entornos de producción debido a su rentabilidad y durabilidad en escenarios de mecanizado en bruto.
Para operaciones de fresado de acabado, las plaquitas rectificadas son la opción preferida. Estas plaquitas ofrecen una precisión dimensional superior, lo que se traduce en un posicionamiento preciso del filo de corte, una mayor precisión de mecanizado y valores de rugosidad superficial más bajos. Las modernas técnicas de rectificado permiten crear geometrías optimizadas de rotura de viruta y ángulos de desprendimiento positivos en las plaquitas rectificadas, lo que permite una evacuación eficaz de la viruta y una reducción de las fuerzas de corte incluso a velocidades de avance y profundidades de corte inferiores.
Los últimos avances en el diseño de plaquitas para el mecanizado de acabado se centran en la creación de grandes ángulos de desprendimiento positivos combinados con ranuras rompevirutas rectificadas con precisión. Esta configuración permite un corte eficaz con velocidades de avance pequeñas y profundidades de corte poco profundas, cruciales para conseguir acabados superficiales de alta calidad. Sin embargo, es importante tener en cuenta que cuando se utilizan plaquitas de metal duro con velocidades de avance y profundidades de corte muy pequeñas, existe el riesgo de que la punta de la herramienta roce la pieza si el ángulo de desprendimiento es insuficiente. Esto puede provocar un desgaste prematuro de la herramienta y reducir la vida útil de la plaquita.
Para optimizar el rendimiento de las plaquitas de fresado, tenga en cuenta los siguientes factores:
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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