Este es un blogg de contenido informativo donde hablaremos de los aspectos fundamentales de la técnica de mecanizado utilizado la fresadora.

En colaboración directa con:

Pedro Pérez 

Adriana Freites

Alfredo Cibada

Abraham Salas

Materia: Procesos de Manufactura SAIA, 16-1 Ingeniería Industrial 

Por Pedro Pérez:

1. La fresadora  como máquina y herramienta de producción

      Una Fresadora es una máquina herramienta utilizada para realizar mecanizado por arranque de viruta mediante el movimiento de una herramienta rotativa de varios filos de corte denominada fresa. En las fresadoras tradicionales, la herramienta o fresa gira en una posición fija y el desbastado se realiza acercando la pieza a la herramienta.

      Es considerada una herramienta de baja producción  dado a la variedad de mecanizados que se pueden realizar con está, en sus diferentes modelos y potencias, es una máquina herramienta muy versátil y que requiere de un manejo muy especial por parte de los operadores, requiriéndose para ello una capacitación muy especial. La fresadora se emplea para realizar trabajos en superficies planas o perfiles irregulares, pudiendo también utilizarse para tallar engranajes y roscas, taladrar y mandrilar agujeros, ranuras chaveteros y graduar con precisión medidas regularmente espaciadas.

Esta máquina permite realizar operaciones de fresado de superficies de las más variadas formas:

Herramientas y la forma generada en la pieza

• Planas 

• Cóncavas 

• Convexas

• Combinadas 

• Ranuradas 

• Engranajes 

• Hélices. 

2. Uso y aplicaciones específicas como

Ø  Fuerzas de corte principal, en los fresados tipos cilíndricos.

         El eje de la fresa se encuentra dispuesto paralelamente a la superficie de trabajo. En el fresado cilíndrico la máquina experimenta una carga irregular en virtud de la forma de coma de la viruta, es difícil evitar un ligero golpeteo en la periferia de la herramienta a cada revolución de la misma.

Es un parámetro a tener en cuenta para evitar roturas y deformaciones en la herramienta y en la pieza para poder calcular la potencia necesaria para poder efectuar un determinado mecanizado. Este parámetro está en función del avance de fresado, de la velocidad de corte, de la maquiabilidad del material, de la dureza del material, de las característica de la herramienta y del espesor medio de la viruta. Todos estos factores se engloban en un coeficiente denominado fuerza especifica de corte (kc) que se expresa en N/mm2

• Al igual que en el caso de torneado, depende del material y de los parámetros de corte.

• La fuerza de corte en fresado es variable por dos motivos: La sección de la viruta es Variable y el espesor también  es variable.

Ø  Fuerza de avance en el fresado tipo frontal.  

     El fresado frontal  se realiza con fresas helicoidales cilíndricas que atacan frontalmente la operación de fresado, el eje de la fresa tiene posición perpendicular a la superficie a trabajar de la pieza. el fresado frontal es más económico que el cilíndrico porque siempre hay varios dientes cortando, la fresa puede refrigerarse mejor y la sección de viruta es casi constante

Ø  Velocidad de corte

     Se define como velocidad de corte 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.

     Como cada filo de corte de la fresa trabaja intermitentemente sobre la pieza, cortando únicamente durante una fracción de cada revolución de la herramienta, los filos de corte alcanzan temperaturas inferiores a las que se alcanzan en un torno y, en consecuencia, se utilizan velocidades de corte mayores. No obstante, el trabajo de la fresa en conjunto puede no considerarse intermitente, pues siempre hay un filo de corte en fase de trabajo.

A partir de la determinación de la velocidad de corte se puede determinar las revoluciones por minuto que tendrá el husillo portaherramientas según la siguiente fórmula:

Donde: 

Vc: es la velocidad de corte

n: es la velocidad de rotación de la herramienta

Dc: es el diámetro de la herramienta.

    La velocidad de corte es el factor principal que determina la duración de la herramienta. Una alta velocidad de corte permite realizar el mecanizado en menos tiempo pero acelera el desgaste de la herramienta. Los fabricantes de herramientas ofrecen datos orientativos sobre la velocidad de corte adecuada de las herramientas para una vida útil o duración determinada de la herramienta. En ocasiones, es deseable ajustar la velocidad de corte para una duración diferente de la herramienta y optimizar la productividad, para lo cual, los valores de la velocidad de corte se multiplican por un factor de corrección. La relación entre este factor de corrección y la duración de la herramienta en operación de corte no es lineal

Una velocidad de corte excesiva puede dar lugar a:

• Un desgaste muy rápido del filo de corte de la herramienta
•  Deformación plástica del filo de corte con pérdida de tolerancia del mecanizado
• Una calidad del mecanizado deficiente.

Una velocidad de corte demasiado baja puede dar lugar a:

La formación de filo de aportación en la herramienta.

 Dificultades en la evacuación de viruta

Aumento del tiempo de mecanizado, lo cual se traduce en una baja productividad y un coste elevado del mecanizado.

Ø  Velocidad de avance

Cada fresa puede cortar adecuadamente en un rango de velocidades de avance por cada revolución de la herramienta, denominado avance por revolución (f_n). Este rango depende fundamentalmente de número de dientes de la fresa, del tamaño de cada diente y de la profundidad de corte, además del tipo de material de la pieza y de la calidad y el tipo de plaquita de corte. Este rango de velocidades se determina experimentalmente y se encuentra en los catálogos de los fabricantes de plaquitas. Además esta velocidad está limitada por las rigideces de las sujeciones de la pieza y de la herramienta y por la potencia del motor de avance de la máquina. El grosor máximo de viruta en mm es el indicador de limitación más importante para una herramienta de fresado. El filo de corte de las herramientas se prueba para que tenga un valor determinado entre un mínimo y un máximo de grosor de la viruta.

El avance por revolución (f_n) es el producto del avance por diente por el número de dientes (z) de la herramienta.

La velocidad de avance es el producto del avance por revolución por la velocidad de rotación de la herramienta.

Al igual que con la velocidad de rotación de la herramienta, en las fresadoras convencionales la velocidad de avance se selecciona de una gama de velocidades disponibles en una caja de cambios, mientras que las fresadoras de control numérico pueden trabajar con cualquier velocidad de avance hasta la máxima velocidad de avance de la máquina.

La velocidad de avance es decisiva para la formación de viruta, el consumo de potencia, la rugosidad superficial obtenida, las tensiones mecánicas, la temperatura en la zona de corte y la productividad. Una elevada velocidad de avance da lugar a un buen control de viruta y una mayor duración de la herramienta por unidad de superficie mecanizada, pero también da lugar a una elevada rugosidad superficial y un mayor riesgo de deterioro de la herramienta por roturas o por temperaturas excesivas. En cambio, una velocidad de avance baja da lugar a la formación de virutas más largas que pueden formar bucles y un incremento del tiempo de mecanizado, lo cual hace que la duración de la herramienta por unidad de superficie sea menor y que la producción sea más costosa.