fresado CNC Es un proceso de mecanizado versátil conocido por su precisión y por sus piezas complejas. Implica diferentes técnicas/operaciones y puede adaptarse a diversas herramientas; fresado final es una de ellas. De hecho, es la segunda técnica de mecanizado más popular después del torneado CNC.
Diferentes opciones de herramientas, alta tasa de remoción de material, acabado preciso y algunos otros factores hacen que este proceso sea ampliamente utilizado en todas las industrias.
En este artículo se explicará qué es el fresado final, las fresas compatibles, las aplicaciones, los beneficios, los posibles desafíos y las consideraciones de mecanizado.
¿Qué es el fresado final?
Al igual que cualquier otro proceso de fabricación sustractiva, el fresado de extremos implica el uso de cortadores giratorios con múltiples filos para eliminar material hasta obtener las formas y características deseadas. Permite crear características complejas e intrincadas en metales, aleaciones, plásticos, compuestos y otros materiales de ingeniería.
Lo que diferencia a las fresas de extremo de otras herramientas es el diseño helicoidal de los filos de corte. El vástago de forma cilíndrica contiene dientes en ambos extremos y lados, por lo que cortan las piezas de trabajo desde múltiples direcciones.
Además, una variedad de fresas CNC (de punta cuadrada, de punta esférica, de radio de esquina, etc.) le permiten trabajar con formas 3D con múltiples características. Con las fresas adecuadas, puede realizar contornos complejos, agujeros profundos, cavidades, ranuras, perfiles planos, huecos, etc.
Anatomía y terminologías
Antes de profundizar en el tema, veamos su anatomía y terminología clave;
- Caña: La parte cilíndrica del molino que se sujeta al husillo o portaherramientas de la máquina.
- Cuello: La sección de diámetro reducido entre el vástago y la porción de corte para un alcance y espacio libre más profundos.
- Flauta: Las ranuras helicoidales a lo largo del cuerpo de la fresa, que forman el filo durante el mecanizado.
- Diámetro de corte: Diámetro en el punto más ancho de los bordes.
- Barrido de corte: El arco o trayectoria que forma el filo durante la rotación.
- Longitud de corte: La longitud axial en la que los bordes de los dientes de corte actúan en la eliminación de material durante el fresado.
- Ángulo de hélice: El ángulo entre la ranura helicoidal de la fresa y su línea central.
¿Cómo funcionan las fresas de extremo?
Una fresadora especializada o una máquina CNC normal aloja herramientas de fresado adecuadas en su husillo (u otros componentes giratorios) y, a continuación, controla el movimiento con precisión a lo largo de la pieza de trabajo siguiendo una trayectoria de herramienta predeterminada.
El tamaño del corte, la profundidad, la velocidad, el tiempo de ciclo y todas las demás variables dependen de las entradas del CNC y de la geometría y los tamaños de las fresas.
¿Los pasos detallados de ¿Cómo funciona la fresadora?
Diseño y programación de piezas
En primer lugar, se crea un diseño detallado de la pieza que se va a fresar, en el que se describen todas las características, dimensiones y direcciones de mecanizado. Al crear el diseño, es esencial tener en cuenta las capacidades de las fresas de extremo; ¿qué tipo de formas pueden mecanizar?
Configuración de la máquina
La fresa se fija en la pinza o portaherramientas del husillo, mientras que la morsa, las abrazaderas o el dispositivo de sujeción sujetan la pieza de trabajo. Por lo tanto, la posición de las piezas de trabajo es paralela a la mesa o al eje del husillo. El valor del parámetro de entrada depende del material de trabajo y del recubrimiento de la herramienta. El operador establece el punto de referencia (desplazamiento de trabajo) después de configurar la herramienta y la pieza de trabajo.
Proceso de molienda
Una vez que se ejecuta el programa, el husillo hace girar la herramienta de fresado y, a continuación, los bordes de corte interactúan con el material y forman las virutas mediante cizallamiento. Los bordes en los extremos realizan un corte axial y los bordes laterales realizan un corte radial, mientras que el diseño de ranura helicoidal facilita la eliminación de virutas.
El ángulo de entrada y la trayectoria de corte dependen del programa CNC. Los mismos códigos de programa dictan que el husillo debe mover la fresadora a lo largo de los ejes (X, Y, Z).
Tipos de fresas y sus aplicaciones
En función de la geometría de los bordes de mecanizado y las preferencias de aplicación, existen distintos tipos de fresas para el proceso de fresado de extremos. La forma de la punta (extremo) y las características de la ranura las distinguen entre sí.
Analicemos brevemente algunas fresas CNC comunes;
Fresas de desbaste
Estas fresas eliminan una gran cantidad de material y dejan un acabado superficial relativamente más rugoso. Los bordes rugosos u ondulados y el diámetro del núcleo más grande permiten realizar cortes pesados con una vibración mínima.
Aplicación: Mecanizado pesado de acero, aluminio, hierro y otros metales. Por ejemplo, moldes, construcción naval, preacabado de piezas de automóviles, etc.
Molinos de bola
Una fresa de punta esférica se caracteriza por una punta hemisférica (nariz) con un diseño de dos o cuatro ranuras. Estas fresas pueden cortar las piezas en una trayectoria continua creando contornos 3D complejos, curvas y perfiles cóncavos. Puede utilizar las fresas de punta esférica para refrentar, hacer cavidades, perfilar, filetear, etc.
Aplicaciones: Mecanizado de contornos 3D para moldes y matrices, esculpido de piezas automotrices y aeroespaciales, adición de filetes en diseños complejos, etc.
Fresas para redondear esquinas
Un tipo de fresa de extremo para redondear esquinas implica un radio en los bordes de los dientes, que elimina el material de la pieza de trabajo para lograr una esquina redondeada o un radio específico. Puede elegir el tamaño del radio de estas fresas según sus requisitos.
Aplicaciones: Desbarbado, fileteado (o radios en aristas vivas), acabado estético y curvas de transición entre contornos en piezas complejas.
Fresas de extremo cuadrado
Como sugiere el nombre, estas fresas tienen una punta plana y cuadrada perpendicular al eje de rotación de la herramienta. Esta geometría crea bordes, esquinas y fondos planos perfectos de 90 grados en la pieza de trabajo. Por lo tanto, las fresas cuadradas son populares para fines generales en tareas de mecanizado.
Aplicaciones: Chaveteros, ranuras, contornos externos, corte vertical, agujeros de fondo plano y alisado de superficies planas.
Fresas de cola de milano
Las fresas de cola de milano o de cola de pez se caracterizan por tener bordes en ángulo para cortar (que coinciden con el perfil de cola de milano deseado) y están disponibles en ángulos estándar como 45°, 60° y 90°. Puede elegirlas para crear ranuras o perfiles en forma de cola de milano.
Aplicaciones: Ranuras y accesorios deslizantes, uniones de cola de milano, ranuras, muescas, características de socavado, etc.
Fresas de acabado
Se trata de una fresa de extremo afilada y refinada, diseñada para lograr tolerancias dimensionales más ajustadas y calidades de superficie suaves. El diseño de la broca incluye un mayor número de ranuras (de 2 a 6) y ángulos de hélice más grandes para lograr niveles de rugosidad más bajos, hasta Ra 0.4 µm.
Aplicaciones: Diferentes artículos industriales que requieren un acabado liso para su rendimiento, como piezas de dispositivos médicos, disipadores de calor, instrumentos de medición, piezas de motores de vehículos, etc.
Fresas de extremo con punta en V
Se trata de fresas con punta en forma de V formada por filos dentados de 30, 60 o 90 grados. Las puntas cónicas afiladas de las fresas en forma de V las hacen adecuadas para biselar, grabar y tallar en 3D.
Aplicaciones: Las brocas en V graban signos, logotipos, símbolos, números y letras en la superficie de trabajo. Por lo tanto, también son adecuadas para biselar y realizar cortes estrechos.
Materiales utilizados en el fresado de extremos
Puede elegir distintos plásticos, metales, aleaciones y compuestos para mecanizar con procesos de fresado de extremos. La selección de materiales está directamente relacionada con las condiciones de mecanizado y de las herramientas; el recubrimiento adecuado de las herramientas y las variables de fresado son diferentes de un tipo de material a otro.
La siguiente tabla describe los materiales comunes y cuál es la fresa adecuada para ellos;
| Material | Características | Características de la fresa de extremo | Grados/Tipos |
| Aleaciones de aluminio | Ligero, fácil de mecanizar. | Ángulos de hélice altos, flautas pulidas. | 6061, 7075, 2024 |
| Acero y aceros inoxidables | Fuerte, resistente al desgaste. | Acero de alta velocidad (HSS) o carburo, recubrimiento de TiCN | AISI 304, AISI 316, AISI 1018, AISI 1045 |
| Aleaciones de titanio | Fuerte, resistente a la corrosión, difícil de mecanizar. | Diseños de hélice variable con revestimiento de carbono tipo diamante (DLC) | Grado 5 (Ti-6Al-4V), Grado 2 |
| Plásticos | Ligero, propenso a derretirse. | Bordes afilados, flautas simples o dobles. | Acrílico, policarbonato, nailon, Delrin, PE, PP |
| composites | Abrasivo, riesgo de delaminación. | Fresas de compresión | CFRP, GFRP, Kevlar, Epoxi, Termoplásticos |
Aplicaciones del fresado de extremos en diversas industrias
Con una fresa CNC se pueden crear diversas características de mecanizado de precisión: superficies planas, perfiles complejos, canales, agujeros, etc. Por lo tanto, sus usos son diversos: desde artículos de consumo general hasta industrias que requieren una gran precisión.
Los siguientes son algunos de los principales sectores de aplicación:
Industria aeroespacial:
Las operaciones de fresado de extremos son útiles en la producción de componentes complejos, como soportes de motores y carcasas de soporte en la industria aeroespacial. Estos componentes suelen estar hechos de aluminio y tienen requisitos muy altos de precisión y calidad. Otros ejemplos son
Alas de aviones, cartuchos de turbinas y desbaste de superficies de muchos otros componentes.
Componentes automotrices
Las fresas CNC crean componentes automotrices con acabados tanto rugosos como lisos; el nivel de precisión, los detalles finos y la calidad de la superficie las hacen más favorables para la fabricación de vehículos. Puede fabricar piezas de motor, asientos de válvulas, carcasas de transmisión, canales de aceite, cubos de ruedas, etc.
Además, este enfoque de fresado también aborda las crecientes demandas de los vehículos eléctricos, como elementos del motor, características de la carcasa de la batería y componentes del tren de transmisión.
Piezas de precisión para electrónica
La miniaturización y la precisión son requisitos clave para las piezas electrónicas; las herramientas con extremos de carburo se utilizan para fabricar placas de circuito impreso (PCB). Por ejemplo, los orificios lisos y las ranuras facilitan una conexión suave. Otros usos incluyen carcasas para dispositivos electrónicos, componentes de montaje, elementos de gestión térmica, etc.
para dispositivos médicos
Las dimensiones y el acabado precisos son fundamentales en la fabricación de dispositivos médicos, ya que afectan directamente la eficacia y la seguridad del tratamiento. El fresado de extremos permite procesar titanio de grado médico, aleaciones de acero inoxidable y algunos plásticos para crear dispositivos de diagnóstico, implantes y herramientas quirúrgicas. Además, también permite la personalización de los implantes según las necesidades del paciente.
Prototipado y fabricación de piezas personalizadas
Los ingenieros y fabricantes utilizan fresadoras CNC multieje para probar y perfeccionar diseños. Pueden producir diseños intrincados en metales, plásticos y materiales compuestos. Por ejemplo, herramientas de moldeo, plantillas, accesorios, piezas personalizadas, etc.
Beneficios del fresado final
- Una fresa realiza múltiples operaciones como cortar, hundir, engrosar, perfilar, contornear, etc.
- Proporciona una alta precisión y exactitud de mecanizado, hasta ±0.05 mm en fresado estándar y ±0.002 mm en fresado de precisión.
- Se trata de cortar en o a través de los cuatro ejes de un husillo, lo que permite crear una variedad de formas y superficies complejas.
- La precisión de la operación minimiza la cantidad de procesos de acabado adicionales. Un rango típico del nivel de rugosidad en estado mecanizado es 6.3 a 0.8 µm.
- El diseño y el revestimiento de múltiples flautas permiten realizar cortes más profundos.
¿Cuáles son los desafíos más comunes en el fresado frontal y cómo superarlos?
Como cualquier otro proceso CNC, tiene sus propias dificultades y limitaciones. Comprender estos desafíos y las estrategias para mitigarlos ayuda a evitar problemas de mecanizado y lograr el resultado deseado.
Las vibraciones, el desgaste excesivo de las herramientas, el acabado deficiente y la acumulación de calor son problemas comunes. Analicemos estos problemas más brevemente y cómo superarlos.
Cómo lidiar con el parloteo y la vibración
Las vibraciones y traqueteos durante el mecanizado se asocian principalmente a la estabilidad de la máquina y la rigidez de la herramienta. Las herramientas con voladizos largos, la sujeción floja de la pieza de trabajo y los ángulos de corte incorrectos provocan esta vibración autoexcitada periódica.
Prevención: El uso de amortiguadores o absorbedores de vibraciones es el método que se utiliza durante el proceso para mitigar las vibraciones. Durante la configuración, asegúrese de la estabilidad, optimice las variables de corte y sujete la pieza de trabajo de forma segura.
Posibilidad de rotura de herramientas
Aunque es un fenómeno poco frecuente, la rotura de la herramienta puede ocurrir si hay una fuerza de corte excesiva, vibraciones, una pieza de trabajo dura, una geometría de herramienta incompatible, acumulación de virutas o tensión térmica. Con el tiempo, una fresa CNC se desafila y las alas de su ángulo se arrancan. Además, la rotura de la herramienta no solo provoca el fallo de la pieza, sino que también plantea un problema de seguridad crítico.
Prevención:
- Optimizar la trayectoria de la herramienta
- Utilice el avance y la velocidad correctos
- Monitorizar el proceso de forma continua,
- Elija una fresa con un recubrimiento adecuado (por ejemplo, TiAlN, DLC) para materiales de trabajo duro.
Requiere configuración especializada
Es posible que necesite accesorios personalizados y herramientas de calibración para lograr alineaciones perfectas durante la configuración. Esto es más complejo que el fresado estándar y requiere un alto nivel de experiencia. Además, puede llevar mucho tiempo en el caso de lotes pequeños y prototipos.
Prevención:
- Utilice accesorios modulares y ajustables para reducir la complejidad de la configuración.
- Realice una simulación CAM para analizar la configuración y la trayectoria de la herramienta antes del mecanizado real.
Generación de calor
Durante la operación, los filos de corte se mueven contra la pieza de trabajo o entran en contacto periódicamente entre sí, lo que genera fricción. Cuando se produce un desequilibrio en el procesamiento, la fricción aumenta, lo que deforma los filos y convierte la energía mecánica en calor.
Prevención:
- Utilice el tipo y caudal de refrigerante adecuados
- No presione avances ni velocidades adicionales, equilibre estos factores con la productividad
- Mantenga el ángulo de inclinación positivo
- Controle el roce de la herramienta y tome la acción correcta de inmediato
- A menudo, el fresado ascendente transfiere eficazmente el calor a la viruta.
Más expansivo
La fabricación de piezas con fresado de extremos es más cara que las operaciones de fresado convencionales o estándar. Las razones son sencillas: herramientas caras, demanda de operarios experimentados, configuración compleja de la máquina, etc. Para mantener el coste del fresado de extremos en equilibrio, puede utilizar herramientas de alta calidad, aprovechar la automatización y elegir trayectorias de herramientas eficientes.
Consideraciones clave para el uso de fresas de extremo
Seleccione el material de herramienta adecuado
El acero de alta velocidad (HSS) y el carburo son los dos materiales principales para fresas. Las herramientas HSS son asequibles y funcionan mejor con plásticos y metales blandos como el aluminio. Por otro lado, el carburo es más duro que el HSS y es adecuado para el mecanizado de alta velocidad y materiales duros como el titanio y el acero para herramientas. Para una mayor robustez, puede elegir estas herramientas con revestimiento duro, como TiN, TiAlN o DLC.
Utilice el conteo correcto de flautas
Aunque en la práctica se utilizan herramientas con diferentes números de flautas, las fresas de 2 y 4 flautas son las más populares en los talleres de mecanizado. La principal diferencia entre las fresas de 2 y 4 flautas es la velocidad de corte y la calidad del acabado. A medida que aumenta el número de flautas, se pueden cortar materiales más duros y el nivel de acabado también mejora. Por otro lado, un número bajo de flautas proporciona una velocidad de corte más rápida. Por lo tanto, elija la cantidad adecuada en consecuencia.
Controlar la profundidad de corte
Los cortes muy profundos generan calor y los cortes poco profundos reducen la velocidad, por lo que es esencial controlar la profundidad de corte. Existen dos reglas generales para la profundidad máxima: la mitad del diámetro de la fresa o menos que la longitud de la ranura. Para acabados suaves, es posible que deba controlar la profundidad hasta el 10-20 % del diámetro de la herramienta.
Optimizar la velocidad y la velocidad de alimentación
Establezca la velocidad y el avance adecuados teniendo en cuenta factores como las propiedades del material, la rigidez y la geometría de la herramienta y las capacidades de las máquinas CNC. La mejor sugerencia es seguir las pautas (gráficos) del fabricante y realizar ajustes incrementales para realizar ajustes finos. Además, también puede utilizar Calculadora de velocidades y avances de fresado en línea para conocer la velocidad y avance óptimos.
Utilice refrigerante o lubricación
Como se ha dicho anteriormente, el calor es uno de los problemas más habituales y se debe utilizar un refrigerante o lubricación adecuados para evitarlo. La lubricación reduce la fricción y el refrigerante estabiliza la temperatura del área de mecanizado. Existen diferentes opciones de refrigerantes: a base de aceite, a base de agua, sintéticos, etc. Además, se pueden aplicar mediante el método de refrigerante por inundación o MQL.
Mantener el equilibrio adecuado del portaherramientas
Un correcto equilibrio del portaherramientas es esencial para reducir la vibración y lograr un rendimiento de fresado óptimo con un desgaste mínimo de la herramienta. Existen dos formas de equilibrado: estático y dinámico.
Estático significa medir el desequilibrio mientras el portaherramientas está estacionario, mientras que el enfoque dinámico (o de alta velocidad) implica girar el portaherramientas a velocidades operativas para detectar y corregir desequilibrios.
Inspeccione periódicamente la herramienta
Puede integrar sistemas de monitoreo en tiempo real para inspeccionar el desgaste, los rayones, las roturas y el desgaste de la herramienta. Programe una inspección periódica y utilice una lista de verificación para garantizar el buen estado. Además, realice un seguimiento continuo de los resultados de la inspección y el rendimiento a lo largo del tiempo para decidir cuándo cambiar su herramienta.
Diferencia entre fresado de extremos y fresado frontal
El fresado frontal es una operación más especializada y se centra en piezas planas, eliminando grandes cantidades de material para lograr una superficie plana. A menudo, las fresas frontales se utilizan en pasos preparatorios antes de realizar tareas de mecanizado complejas. A diferencia de una fresa de extremo, una herramienta de fresa frontal implica una cara grande y plana con bordes alrededor de su periferia.
El fresa frontal vs fresa final La siguiente tabla describe sus diferencias clave;
| Aspecto | Fresado final | Fresado frontal |
| Herramienta para cortar | Cortadores pequeños, filos en los laterales y en el extremo. | Cortadores grandes y planos, filos en la cara. |
| Movimiento de herramientas | Movimiento vertical o en ángulo | Movimiento horizontal o plano |
| Formación de virutas | Chips complejos y discontinuos | Virutas grandes y continuas |
| Speed (Rapidez) | Velocidades de corte más bajas | Mayores velocidades de corte |
| Acabado de la superficie | Bueno para precisión pero más áspero que el fresado frontal. | Acabado más suave en piezas de trabajo grandes, Ra (0.8 – 1.6 µm) |
| Aplicaciones | Trabajos de detalle, cajeado, perfilado. | Acabado de superficies, aplanamiento, cortes grandes. |
| Ideal para | Piezas pequeñas, ranuras profundas, espacios estrechos | Aplanamiento y alisado de superficies |
| Herramienta de vida | Más tiempo con un uso y mantenimiento adecuados | Desgaste más rápido debido a mayores fuerzas de corte |
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Considerar los requisitos finales y elegir el tipo de fresa adecuado es fundamental para cualquier proyecto de fresado de extremos, algo que en RapidDirect entendemos perfectamente. Nuestros ingenieros trabajan en estrecha colaboración con usted hasta que se entregan las piezas, lo que incluye asistencia para la optimización del diseño, la selección de materiales y recomendaciones de acabado.
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Conclusión
En general, el proceso de fresado permite crear características y perfiles complejos en distintos tipos de piezas de trabajo. El uso del tipo de fresa, la variable de fresado y la configuración adecuados son esenciales para fabricar piezas con una gran complejidad geométrica. Además, comprender los posibles desafíos antes de que la máquina funcione ayuda a prevenir defectos y riesgos de falla.
Este proceso está ayudando a la innovación en estructuras mecánicas complejas para las industrias e impulsando continuamente la precisión y la eficiencia de la fabricación.
Preguntas Frecuentes
Según la geometría y los usos específicos, existen muchos tipos: fresas planas, de punta esférica, de desbaste, de acabado, de radio de esquina y de extremo cónico.
Para elegir la fresa CNC adecuada es necesario tener en cuenta el material, el tipo de corte (desbaste o acabado), la geometría (estrías, forma), la capacidad de la máquina y el acabado de la superficie.
Las brocas perforan axialmente para crear orificios cilíndricos, mientras que las brocas funcionan tanto en dirección axial como radial para ranuras, surcos, canales y contornos intrincados.
El nombre proviene de su funcionalidad: implica cortar bordes en los extremos y los lados, lo que permite la eliminación de material multidireccional.
Una fresa es un término amplio que incluye fresas de extremo, de cara y de losa. Por otro lado, una fresa de extremo esférico es un tipo específico que incluye una punta hemisférica para mecanizar contornos 3D y superficies complejas.
Puede determinar la velocidad de alimentación del material utilizando la fórmula dada: Alimentación = Velocidad del husillo (N) x Carga de viruta por diente (Z) x Número de flautas.
