Comparativa Rápida de Herramientas de Corte CNC: Fresas de Extremo, Fresas de Rosca y Más

Las máquinas CNC son equipos enormemente versátiles, en gran parte gracias a la gama de herramientas de corte que pueden acomodar. Desde fresas de extremo hasta fresas de rosca, hay una herramienta para cada operación, permitiendo a una máquina CNC realizar una variedad de cortes e incisiones en una pieza de trabajo.

Conocer estas herramientas de corte es una excelente manera de entender el mecanizado CNC en general. Y una mejor comprensión del mecanizado le ayudará a diseñar piezas que se adapten mejor al proceso de fabricación.

Este artículo examina algunas de las herramientas de corte de mecanizado CNC más utilizadas, aunque existen muchas más además de las discutidas aquí.

Conceptos básicos de las herramientas de corte

Una herramienta de corte es un dispositivo utilizado para remover material de un bloque sólido. Se acopla al husillo de una máquina CNC, que sigue instrucciones computarizadas para guiar la herramienta donde debe ir.

Las herramientas de corte remueven material de la pieza de trabajo mediante un proceso de deformación por cizallamiento. Es decir, la herramienta afilada gira a alta velocidad y corta de la pieza muchos virutas diminutas, que luego son expulsadas lejos de la pieza. Algunas herramientas contactan la pieza en un solo punto, mientras que otras, como las fresas de extremo, golpean el material en múltiples puntos.

La mayoría de las herramientas de corte de máquinas CNC presentan múltiples canales (flutes), que son ranuras helicoidales que recorren el exterior de la herramienta. Los canales pueden considerarse como los valles de la herramienta, mientras que los dientes, las crestas afiladas entre cada canal, son sus picos. Las virutas cortadas de la pieza viajan por los canales mientras son expulsadas.

El número ideal de canales en una herramienta depende del material de la pieza. Una herramienta con menos canales es preferible para materiales blandos, ya que el mayor ancho del canal permite expulsar virutas más grandes. Un mayor número de canales puede aumentar la velocidad y es adecuado para materiales más duros, pero puede provocar atascos de virutas, ya que cada canal es más estrecho.

El tipo de herramienta afectará el tamaño de la viruta removida, al igual que la velocidad del husillo y la velocidad de avance.

Materiales de las herramientas de corte

Para cortar a través de la pieza sólida, las herramientas deben estar hechas de un material más duro que el de la pieza. Y dado que el mecanizado CNC se usa regularmente para crear piezas de materiales muy duros, esto limita el número de materiales disponibles para herramientas de corte.

Materiales comunes incluyen:

Acero al carbono

El acero al carbono es una aleación de acero asequible que contiene 0,6-1,5 % de carbono, así como silicio y manganeso.

Acero de alta velocidad (HSS)

El HSS, más caro, es más duro y tenaz que el acero al carbono gracias a su mezcla de cromo, tungsteno y molibdeno.

Carburo

Generalmente sinterizado con otro metal como el titanio, las herramientas de carburo son resistentes al desgaste y al calor, proporcionando un excelente acabado superficial.

Cerámica

Utilizada para cortar superaleaciones, hierro fundido y otros materiales fuertes, las herramientas cerámicas son resistentes a la corrosión y al calor.

Recubrimientos de herramientas de corte

La función de una herramienta depende de su forma y material, pero también puede ajustarse con un recubrimiento sobre el material base.

Estos recubrimientos pueden hacer las herramientas más duras, aumentar su vida útil o permitirles cortar a velocidades más rápidas sin comprometer la pieza.

Recubrimientos comunes incluyen:

Nitruro de Titanio (TiN)

El TiN es un recubrimiento de uso general con alta temperatura de oxidación que aumenta la dureza de la herramienta.

Carbonitruro de Titanio (TiCN)

El TiCN añade lubricidad superficial y dureza a la herramienta.

Nitruro de Titanio y Aluminio (Al-TiN)

El Al-TiN añade resistencia al calor a herramientas de carburo, especialmente cuando se emplea refrigerante mínimo.

Diamante

El diamante proporciona un recubrimiento de alto rendimiento para cortar materiales abrasivos.

Nitruro de Cromo (CrN)

El CrN añade resistencia a la corrosión y dureza a las herramientas de corte.

1. Fresa de extremo (End mill)

La fresa de extremo es la herramienta más utilizada para mecanizado CNC vertical. Con dientes de corte en un extremo y en los lados, las fresas de extremo pueden remover grandes cantidades de material en poco tiempo.

Las fresas de extremo vienen en muchas formas. Algunas tienen solo un canal, mientras que otras pueden tener hasta ocho o incluso más. (Más de cuatro canales, sin embargo, la remoción de virutas puede convertirse en un problema.)

Tipos de fresa de extremo incluyen:

• Plana: Herramienta de propósito general con cara plana, adecuada para características 2D
• Bola (Ball nose): Herramienta con extremo esférico adecuada para contornos y curvas 3D
• Radio de esquina (Bull nose): Herramienta con fondo plano y esquina redondeada adecuada para redondeles y desbaste

2. Fresa de desbaste (Roughing end mill)

Una fresa de desbaste es un tipo de fresa de extremo usada para remover mayores cantidades de material con menos precisión que una fresa estándar. La herramienta tiene dientes serrados que remueven grandes secciones de material pero dejan un acabado rugoso en la pieza. Produce virutas pequeñas que son fáciles de evacuar.

3. Fresa de cara (Face mill)

Las fresas de cara consisten en un cuerpo sólido con inserts de corte intercambiables, usualmente de carburo. Se usan para hacer secciones planas en la pieza, a menudo antes de usar otro tipo de cortador para hacer características detalladas.

Dado que los bordes de corte de las fresas de cara se encuentran en sus lados, el corte debe hacerse horizontalmente. Sin embargo, las fresas de cara pueden ser más rentables que otras herramientas, ya que las variaciones en el perfil de corte pueden lograrse reemplazando los pequeños inserts en lugar de toda la herramienta.

4. Cortador volante (Fly cutter)

Los cortadores volantes comprenden una o dos puntas de herramienta contenidas en un cuerpo sólido. Las puntas hacen cortes amplios y someros, produciendo un acabado superficial suave. Es más común encontrar cortadores volantes con una punta, pero los de dos puntas —a veces llamados «barras volantes»— proporcionan un barrido mayor. Menos costosos que las fresas de cara, los cortadores volantes pueden usarse para propósitos similares.

5. Fresa de rosca (Thread mill)

Muchos ingenieros prefieren hacer roscas usando machos (taps), pero las roscas también pueden hacerse con una máquina CNC equipada con una fresa de rosca. Las fresas de rosca pueden cortar roscas internas o externas, y pueden ser mejores que los machos para penetrar metales muy duros o piezas asimétricas.

6. Broca (Drill bit)

Las máquinas CNC pueden equiparse con una variedad de brocas para diversas operaciones. Las brocas tienen uno o más canales y una punta de corte cónica.

Brocas usadas en mecanizado CNC incluyen:

• Broca helicoidal (Twist drill): Para hacer agujeros en la pieza
• Broca de centrado (Center drill): Para localizar con precisión un agujero antes de taladrar
• Broca eyectora (Ejector drill): Para taladrado de agujeros profundos

7. Escariador (Reamer)

Los escariadores se usan para agrandar agujeros existentes en la pieza, proporcionando un diámetro exacto y un excelente acabado superficial. Pueden crear agujeros con tolerancias mucho más ajustadas que otras herramientas de corte.

8. Fresa hueca (Hollow mill)

Las fresas huecas son herramientas de corte con forma de tubo, como fresas de extremo invertidas. Sus bordes de corte están en el interior de la forma tubular, y pueden usarse para crear formas como puntas completas y radios de forma.

9. Cortador lateral y de cara (Side-and-face cutter)

Los cortadores laterales y de cara tienen dientes tanto en su lado como alrededor de su circunferencia, y son adecuados para cortes desequilibrados. Pueden usarse para cortar ranuras y acanalados con velocidades de avance rápidas. Sus dientes pueden ser rectos o escalonados.

10. Cortador de engranajes (Gear cutter)

Los fresadoras CNC a veces se usan para crear engranajes metálicos para la industria manufacturera. Herramientas de corte de engranajes específicas pueden usarse para fabricar estos engranajes. El corte de engranajes a veces requiere un tipo especial de fresadora conocida como máquina de arrancar engranajes (hobbing machine).

11. Fresa de cilindro (Slab mill)

Las fresas de cilindro o cortadores de fresado plano se usan para fresar superficies planas, usualmente con la superficie objetivo montada paralela a la mesa de la máquina. Estas herramientas no tienen dientes laterales y pueden usarse para operaciones de mecanizado generales o de servicio pesado.

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