Las herramientas de fresado se utilizan para eliminar material de la superficie de una pieza de trabajo, lo que ayuda a dar forma al metal o al plástico. Estas herramientas vienen en muchos diseños y tamaños, cada uno adecuado para una tarea específica. En esta guía, le explicaremos las diferentes tipos de fresado cortadores, los materiales de los que están hechos y consejos prácticos sobre cómo elegir la herramienta adecuada para su proyecto.
¿Qué es una herramienta de fresado?
Las fresas son herramientas rotativas acopladas a las fresadoras. Estas máquinas giran la fresa a alta velocidad mientras la introducen en la pieza de trabajo para eliminar material. El objetivo es dar forma a la pieza de trabajo cortando áreas no deseadas, ya sea en la superficie o en las zonas más profundas del material.
Cómo funcionan las fresas en las fresadoras
Una fresa gira a alta velocidad mientras los filos de corte de su periferia y cara se acoplan a la pieza. A diferencia de una broca, que corta solo en dirección axial, muchas fresas pueden eliminar material en múltiples direcciones gracias a sus ranuras helicoidales que alejan la viruta de la zona de corte.
Una configuración típica de fresado sujeta la fresa en un husillo compatible con herramientas de una o varias puntas. La pieza se mueve respecto a la fresa a lo largo de uno o más ejes (a menudo X, Y y Z) para realizar operaciones como ranurado, refrentado, fresado de perfilesy contorneado. Las fresadoras modernas de control numérico computarizado (CNC) pueden sincronizar estos ejes con precisión, lo que permite mecanizar formas tridimensionales complejas.
Tipos de herramientas de fresado
Los fabricantes dividen las fresas en varias categorías según su forma, la orientación de los filos de corte y la aplicación prevista. Las seis categorías principales son:
- Fresas frontales
- Cortadores de moscas
- Molinos de extremo
- Cortadores de ranura en T
- Molinos de forma
- Sierras cortadoras
Cada categoría contiene subtipos especializados diseñados para tareas específicas. Las siguientes secciones describen estas opciones en detalle.
Fresas frontales
Las fresas de planear tienen múltiples alojamientos para insertos alrededor de su diámetro exterior. Cada inserto tiene un filo que se acopla a la pieza durante un corte horizontal. Fresado frontal Produce superficies planas y uniformes en áreas extensas. Las plaquitas se ubican en la periferia de la fresa, lo que permite que las herramientas de gran diámetro eliminen amplias franjas de material en menos pasadas. Los operadores suelen elegir fresas de planear para el mecanizado de superficies primario y la eliminación de material pesado.
Cortadores de moscas
Cortamoscas Consisten en una o dos herramientas de corte de una sola punta montadas en un mandril giratorio. Funcionan de forma similar a una herramienta de torno que corta la superficie de la pieza. Las fresas de corte dejan un acabado festoneado característico que los operarios pueden minimizar utilizando valores de profundidad de corte bajos y velocidades de husillo más altas. Son ideales para operaciones ligeras de planeado, especialmente en talleres donde el coste de las herramientas debe mantenerse bajo.
Los subtipos incluyen:
1. Cortadores de moscas de tallado rotatorio
Un cortador de moscas para tallado rotatorio utiliza un pequeño cabezal rotatorio en lugar de una simple punta. Estos cortadores tallan patrones intrincados en madera o plástico. También graban diseños superficiales en vidrio o materiales blandos.
2. Cortadores de moscas rotativos multicapa
Una cortadora multicapa con varias puntas rotativas en el mismo brazo. Estas cortadoras cortan múltiples capas de material delgado, como tela o láminas compuestas, en una sola pasada. Mantienen el perfil de corte sin distorsión.
3. Cortadores de moscas de punta
Una fresa de punta utiliza una sola punta de carburo o acero rápido. Estas herramientas cortan con una punta fina, lo que proporciona un acabado de alta calidad y mínima vibración.
Molinos de extremo
An molino de punta Tiene múltiples filos de corte en sus extremos y laterales. Estas herramientas pueden cortar axialmente (en la pieza de trabajo) y radialmente (a lo largo del lateral). Estas características hacen que las fresas de extremo sean más versátiles que las brocas, que solo cortan axialmente.
Existen varios subtipos de fresas:
1. Fresas de extremo plano (cuadrado)
Una fresa de extremo plano, también llamada fresa de extremo cuadrado, presenta un filo recto a 90 grados de sus lados. Estas herramientas realizan operaciones de ranurado, perfilado y embutición. Producen esquinas definidas y fondos planos en las cavidades.
2. Fresas para redondear esquinas
Una fresa de redondeo de esquinas tiene un radio pequeño en la punta. Estas fresas crean bordes ligeramente redondeados en el perfil de la pieza. Estos bordes redondeados ayudan a mejorar la resistencia de la pieza y a reducir los puntos de acumulación de tensión.
3. Fresas de punta esférica
Las fresas de punta esférica tienen una punta redondeada. Los operarios las utilizan para trabajos de contornos 3D y superficies curvas, ya que su base redondeada proporciona un acabado liso. La forma esférica distribuye las fuerzas de corte uniformemente y reduce las crestas en la pieza.
4. Fresas de extremo de radio
Una fresa de radio tiene esquinas redondeadas. Estas herramientas reducen la concentración de tensión en la fresa y las esquinas de la pieza. Estas características ayudan a prevenir el astillado y a prolongar la vida útil de la herramienta.
5. Fresas de extremo con radio de esquina
Una fresa de extremo con radio de esquina, a veces llamada fresa desbastada, presenta múltiples flautas dentadas y un radio pronunciado. Estas herramientas eliminan grandes cantidades de material en operaciones de desbaste. Estas fresas alcanzan altas velocidades de avance y dejan una superficie rugosa que la mayoría de las herramientas de acabado pueden limpiar.
6. Fresas de extremo de socavación (piruleta)
Una fresa de extremo de socavado, también conocida como fresa de piruleta, tiene una sección de corte esférica desplazada respecto a la línea central de la herramienta. Estas fresas se adentran en las piezas de trabajo para mecanizar socavados y características ocultas.
Cortadores de ranura en T
Las fresas para ranuras en T, también conocidas como fresas Woodruff, cortan ranuras en forma de T en las piezas de trabajo. Los dientes angulados de la periferia crean el fondo y las paredes verticales de la ranura. Los fabricantes suelen utilizar estas fresas para preparar placas de fijación, mesas de máquinas y soportes estructurales que requieren cabezas de pernos o chavetas deslizantes seguras.
Molinos de forma
Fresado de formas Las fresas tienen perfiles únicos que se adaptan al contorno deseado de la pieza. El mecanizado de engranajes helicoidales, cavidades de moldes y contornos detallados se basa en fresas de conformación. Los subtipos incluyen:
1. Fresas para redondear esquinas
Las fresas de radio de esquina, también llamadas fresas de radio, cortan perfiles redondeados y chaflanes. Los maquinistas las utilizan para bordes decorativos y transiciones.
2. Fresas de forma de diente insertado
Una fresadora de forma con dientes insertados utiliza insertos reemplazables de carburo o acero montados sobre un cuerpo de acero. Estas fresas ofrecen fácil mantenimiento y una rápida indexación cuando un diente se desgasta.
3. Fresas de forma convexa
Una fresadora de forma convexa presenta un perfil curvado hacia afuera. Estas fresas producen ranuras internas en la pieza de trabajo. Estas formas aparecen en molduras decorativas y levas mecánicas.
Cortadoras de sierra para corte de metal
Una sierra de corte es una herramienta circular delgada que corta material. Estas herramientas son excelentes para cortar ranuras estrechas y tronzar secciones de una pieza de trabajo. Las variantes incluyen:
1. Fresas cilíndricas
Son sierras de corte grueso con solo dientes periféricos, diseñadas para ranurado intensivo y altas tasas de remoción de material.
2. Sierras de corte simples
Una sierra de corte simple tiene dientes de corte solo en el borde exterior. Estas sierras funcionan a alta velocidad para cortar metales no ferrosos y aceros. Estas herramientas suelen tener un relieve cóncavo en cada lado para evitar el roce.
3. Sierras de corte de dientes laterales
Una sierra de corte de dientes laterales tiene dientes de corte tanto en la circunferencia como en las caras. Estas herramientas mantienen el ancho de ranura con mayor precisión al cortar ranuras profundas.
4. Fresas lisas (para losas)
También conocidas como fresas de losa, estas herramientas tienen dientes helicoidales o rectos en un disco de gran diámetro. Los maquinistas las utilizan para el fresado ligero de superficies planas paralelas al husillo.
5. Sierras de corte cóncavas (de radio)
Las sierras de corte cóncavas tienen un borde curvo que crea una forma convexa en la pieza de trabajo. Estas sierras cortan ranuras semicirculares lisas.
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Cómo elegir las herramientas de fresado adecuadas
La selección de una fresa óptima implica equilibrar el material de la pieza de trabajo, la capacidad de la máquina, los requisitos de acabado de la superficie y los factores económicos.
Numero de dientes
Un mayor número de flautas aumenta la velocidad de arranque de material y el acabado superficial, pero reduce la holgura de viruta. Utilice menos flautas (2-3) para aluminio para evitar la acumulación de viruta, y más (4-6) para acero para mejorar el avance. Los ángulos de hélice más altos proporcionan un corte más suave, pero reducen la rigidez axial. Elija una hélice de 30° a 45° para fresado general.
Tamaño y diámetro de la herramienta
Los diámetros mayores eliminan más material por pasada, pero requieren mayor potencia del husillo. Para el planeado, se suele recomendar una fresa de 1.5 veces el diámetro del husillo. Una relación L/D alta aumenta la deflexión de la herramienta. Mantenga la relación L/D ≤ 3:1 siempre que sea posible.
Optimizar los parámetros de corte
Consulte los datos de los proveedores de herramientas para conocer los puntos de partida iniciales y ajuste el desgaste de la herramienta y el acabado superficial. Las pasadas de desbaste pueden eliminar hasta el 50 % del diámetro de la fresa; las pasadas de acabado no deben superar el 15 %.
Estrategia de recubrimiento de herramientas y refrigerante
El refrigerante por inundación o la nebulización a alta presión pueden ayudar a eliminar las virutas y reducir la temperatura de la herramienta. Sin embargo, algunas operaciones (p. ej., el acabado de fundición) se benefician del corte en seco. Adapte el recubrimiento al material. Los recubrimientos de diamante son excelentes para materiales compuestos y aluminio; el AlTiN es apto para aceros de alta temperatura.
Contabilización del portaherramientas y el descentramiento
Una desviación excesiva acorta la vida útil de la fresa y degrada el acabado. El maquinista debe utilizar portaherramientas de precisión e inspeccionar el ajuste cónico. En herramientas muy pequeñas (menos de 5 mm), incluso una desviación mínima puede romper la fresa.
¿Qué materiales se utilizan para fabricar fresas?
El rendimiento de una fresa depende no solo de su forma, sino también del material del que está hecha. Estos son los materiales más comunes:
Acero de alta velocidad (HSS)
El acero de alta velocidad (HSS) es una versión mejorada del acero al carbono que incluye elementos como tungsteno, cromo y molibdeno. Es más resistente al desgaste y conserva su dureza hasta aproximadamente 650 °C. Se utiliza ampliamente en herramientas de fresado de uso general.
Acero al carbono para herramientas
El acero al carbono para herramientas contiene entre un 0.6 % y un 1.5 % de carbono, así como pequeñas cantidades de silicio y manganeso. Estos materiales permiten obtener cortadores fáciles de afilar y económicos de producir. Estos cortadores funcionan bien a velocidades inferiores a 250 °C. Son adecuados para el mecanizado a baja velocidad de metales blandos como el aluminio, el latón y el magnesio. Estos cortadores pierden dureza rápidamente por encima de 250 °C, por lo que requieren refrigerante y un afilado frecuente.
estelita
La estelita es una aleación a base de cobalto que se mantiene estable a altas temperaturas. Se utiliza comúnmente en aplicaciones de gran volumen, como la fabricación de componentes de motores. Las herramientas de estelita son robustas y resistentes al desgaste, pero son caras y difíciles de mecanizar.
Cerámica
Las fresas cerámicas utilizan cerámica de óxido de aluminio o nitruro de silicio. Estas fresas resisten mejor el calor y el desgaste que el carburo o el cermet. Cortan superaleaciones, aceros endurecidos y materiales exóticos a temperaturas muy altas. Mantienen el filo a 1000 °C, pero requieren máquinas rígidas y configuraciones estables para evitar el astillado.
Carburo cementado
El carburo cementado combina partículas de carburo de tungsteno con un aglutinante de cobalto. Este material mantiene su dureza a temperaturas de hasta aproximadamente 1,000 °C. Los operarios utilizan fresas de carburo para el desbaste y acabado a alta velocidad en acero y aleaciones inoxidables. A menudo recubren las herramientas de carburo con nitruro de titanio (TiN) u óxido de aluminio (Al₂O₃) para una mayor resistencia al desgaste.
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Conclusión
Las fresas vienen en diversas formas, materiales y tamaños. Cada tipo de fresa se adapta a ciertas geometrías y condiciones del material. La selección adecuada también depende de la potencia de la máquina, la velocidad del husillo, el uso de refrigerante y la precisión de la sujeción de la herramienta. En caso de duda, consultar los catálogos de los fabricantes de herramientas y realizar pruebas en lotes pequeños puede ayudar a encontrar la mejor opción para una aplicación de fresado específica.
Preguntas Frecuentes
Los fabricantes suelen utilizar fresas independientes para desbaste y acabado. Las fresas de desbaste tienen menos dientes y más grandes para eliminar el material rápidamente. Las fresas de acabado tienen más dientes y una geometría más fina para producir superficies más lisas.
Utilice la herramienta más corta posible, reduzca la relación L/D, la profundidad de corte radial y asegure una sujeción firme de la herramienta. Una temperatura de funcionamiento baja y un recubrimiento adecuado también reducen el desgaste que provoca la deflexión.
Los maquinistas montan fresas en el husillo o en un portaherramientas. Programan la máquina para mover la herramienta en los ejes X, Y y Z y crear ranuras, cavidades, perfiles y contornos.
La vibración de la herramienta se produce cuando la fresa vibra debido a un soporte deficiente, un voladizo largo, una velocidad de avance excesiva o velocidades incorrectas. Para evitarla, reduzca el voladizo de la fresa, reduzca los avances, aumente la velocidad del husillo o aumente la amortiguación con una configuración más rígida.
Este artículo fue escrito por ingenieros del equipo de BOYI TECHNOLOGY. Fuquan Chen es ingeniero y técnico con 20 años de experiencia en prototipado rápido y fabricación de piezas metálicas y plásticas.
