¿Alguna vez se ha preguntado por qué su fresadora CNC vibra y arruina su precisión? Este artículo explora doce consejos de expertos para minimizar las vibraciones de corte, desde el uso de plaquitas afiladas hasta la optimización de los parámetros de corte. Aplicando estas estrategias, conseguirá operaciones más suaves, mejores acabados superficiales y una mayor vida útil de la herramienta. Siga leyendo para descubrir cómo mejorar sus procesos de mecanizado y asegurarse de que su fresadora CNC rinde al máximo.
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Las plaquitas afiladas pueden reducir significativamente las fuerzas de corte en las operaciones de fresado CNC.
Las plaquitas están disponibles con y sin revestimiento. Las plaquitas sin recubrimiento suelen ofrecer un filo superior al de sus homólogas recubiertas. Esto se debe al hecho de que las plaquitas recubiertas requieren una pasivación del filo (tratamiento ER) antes de la aplicación del recubrimiento. El proceso de pasivado embota ligeramente el filo de corte para garantizar una adherencia adecuada del revestimiento, ya que los filos extremadamente afilados pueden comprometer la fuerza de adherencia del revestimiento en la interfaz de corte.
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Cuando se mecaniza a una profundidad específica, la utilización de plaquitas con un radio de punta pequeño puede reducir sustancialmente las fuerzas de corte, especialmente en la dirección radial.
Las fuerzas de corte radiales son la causa principal de las vibraciones en herramientas o piezas esbeltas. Este principio se aplica tanto a las operaciones de torneado como de fresado. A medida que aumenta el radio de la punta, hay una mayor tendencia a que las herramientas o piezas de trabajo delgadas vibren a una profundidad de corte determinada.
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Al seleccionar la profundidad de corte, es fundamental evitar que sea igual al radio del arco de la punta de la herramienta. Esta configuración puede provocar condiciones de corte inestables y un aumento de las vibraciones.
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Para el corte de chaveteros con mangos de herramienta delgados o el torneado exterior de ejes delgados, la utilización de una herramienta con un ángulo primario de 90° (ángulo de aproximación) resulta ventajosa para minimizar las vibraciones.
En ambos casos (torneado exterior de un eje delgado o corte de chavetero con un portaherramientas delgado), una herramienta de 90° genera la menor fuerza de corte radial, al tiempo que produce la mayor fuerza axial en el filo de corte. Esta distribución de la fuerza ayuda a estabilizar el proceso de corte y a reducir las vibraciones.
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Para las operaciones de fresado con herramientas delgadas, las fresas de plaquita redonda son las más eficaces para mitigar las vibraciones.
El comportamiento de las fresas contrasta con el de las herramientas de torneado. En el fresado, a medida que el ángulo de aproximación se acerca a 90°, aumenta la fuerza de corte radial, lo que provoca una mayor vibración del mango de la herramienta. Las fresas de plaquita redonda, con su ángulo de ataque que cambia gradualmente, ayudan a distribuir las fuerzas de corte de forma más uniforme y reducen las vibraciones.
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Cuando se utilizan fresas de mango delgadas para el fresado de cavidades profundas en máquinas CNC, a menudo se emplea el fresado por penetración. Esta técnica implica la alimentación axial de la herramienta, similar al taladrado, cuando se mecanizan cavidades profundas.
Para herramientas con un voladizo superior a 3 veces su diámetro, se recomienda el fresado por penetración con avance axial para minimizar la desviación y las vibraciones. Sin embargo, es importante tener en cuenta que las plaquitas de fresa tienen una anchura de corte radial limitada.
Los fabricantes de herramientas facilitan datos técnicos en los que se especifica la anchura de corte máxima admisible cuando se utilizan técnicas de fresado por penetración. El cumplimiento de estas recomendaciones es crucial para un rendimiento y una vida útil óptimos de la herramienta.
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En el fresado de piezas de paredes delgadas, como piezas en forma de caja o de cuenco, las vibraciones proceden principalmente de la propia pieza y no de la herramienta de corte.
Dado que la fuente de vibraciones es la pieza de trabajo, el objetivo principal para el mecanizado satisfactorio de dichos componentes debe ser mejorar la sujeción y el soporte de la pieza de trabajo. Las estrategias pueden incluir el uso de dispositivos personalizados, estructuras de soporte adicionales o materiales de amortiguación para aumentar la rigidez de la pieza durante el mecanizado.
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Para las operaciones de mandrinado, suele ser preferible un ángulo de avance menor (complemento del ángulo de aproximación de la herramienta).
Esta configuración da como resultado un mayor ángulo de arrastre, lo que reduce el área de contacto entre el filo de corte secundario y la superficie mecanizada. Este contacto reducido minimiza la probabilidad de que las vibraciones se conviertan en vibraciones sostenidas. Además, un ángulo de avance menor reduce la probabilidad de compresión de virutas por el filo de corte secundario, lo que mejora aún más la estabilidad del corte.
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La utilización de una fresa frontal con paso desigual y menos dientes puede reducir eficazmente las vibraciones del fresado.
En este contexto, "dientes" se refiere a las plaquitas de corte. Por ejemplo, una fresa frontal de 100 mm de diámetro con 5 plaquitas generará aproximadamente 50% menos de fuerza de corte en comparación con una fresa de 10 plaquitas, suponiendo que el resto de parámetros de corte sean iguales. El paso desigual altera la formación armónica de vibraciones, mientras que un menor número de dientes reduce la fuerza de corte total, contribuyendo ambos a un mecanizado más estable.
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Emplea plaquitas con grandes ángulos de desprendimiento positivos y un diseño de rompevirutas ligero.
Estas plaquitas presentan un ángulo de cuña de corte menor durante las operaciones de mecanizado, lo que se traduce en menores fuerzas de corte y una mejor evacuación de la viruta. Esta configuración permite un corte más ligero y rápido, lo que puede ayudar a mitigar los problemas de vibraciones, especialmente en las operaciones de acabado.
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El ajuste fino de los parámetros de corte puede ser eficaz para reducir los problemas de vibraciones leves.
Las estrategias generales de ajuste incluyen:
En las operaciones de torneado de roscas interiores que experimentan vibraciones, la reducción del incremento de entrada para las pasadas finales en 1 ó 2 cortes puede mejorar a menudo la estabilidad.
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La optimización de la trayectoria de la herramienta es crucial para el éxito de las operaciones de fresado, especialmente en escenarios propensos a las vibraciones.
La elección entre fresado convencional (ascendente) y ascendente (descendente) puede influir en las vibraciones. La teoría tradicional del fresado sugiere que el fresado convencional reduce las vibraciones, principalmente debido a su capacidad para amortiguar las vibraciones causadas por la holgura en los husillos de las máquinas herramienta. Sin embargo, con las modernas máquinas CNC que utilizan husillos de bolas o rodillos de precisión, este efecto es mínimo.
En la práctica, tanto si se emplea el fresado trepante como el convencional, el factor clave para reducir las vibraciones en piezas flexibles es alinear la dirección de la fuerza de fresado con la dirección de sujeción de la pieza. Este enfoque ayuda a asentar firmemente la pieza de trabajo contra sus soportes, minimizando la vibración potencial en piezas delgadas o flexibles.
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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