Fresado CNC de Precisión de Superficies Curvas: Guía Experta

Fresar una superficie curva entra dentro del fresado de perfil/contorno CNC. Implica mecanizar perfiles de forma irregular o curvas continuas con varios grados (ya sea inclinadas, cóncavas o convexas). Este es un proceso crucial para conseguir la mayoría de las piezas a medida de forma única, lo que requiere que los proveedores de servicios de mecanizado CNC tengan conocimientos avanzados de los principios y programas fundamentales de mecanizado.

Fundamentos del Fresado de Perfil CNC

1. Procesos de Fresado de Perfil CNC

Antes de llegar a la pieza mecanizada final, esta se subdividirá primero en diferentes categorías: desbaste/semi-desbaste, semi-acabado, acabado y super-acabado. Cuanto mayor sea el componente, más tipos de operaciones estarán involucrados. Es importante sub-categorizar las operaciones en el mecanizado de una pieza de trabajo para que pueda maximizar el potencial completo del utillaje y parámetros que usará.

Desbaste (Roughing): Esta operación es siempre la primera etapa de mecanizado y usualmente comienza cortando el bloque de material en bruto para dar forma a la pieza aproximadamente cerca de la forma o perfil deseado, dejando suficiente material para operaciones posteriores.

Semi-acabado (Semi-finishing): Este proceso implica mecanizar la pieza según requisitos dimensionales o eliminar el material restante en la pieza. Las piezas semi-acabadas también pueden someterse a procesamiento adicional para lograr un requisito específico de acabado superficial.

Acabado (Finishing): Este proceso viene después de la operación de semi-acabado. El acabado se hace para mejorar el acabado superficial de la pieza eliminando rebabas obvias y otros defectos superficiales. En esta operación, es esencial usar herramientas de alto rendimiento porque esto afectará significativamente la apariencia final de la pieza de trabajo.

Super-acabado (Super-finishing): La operación va más allá hasta el super-acabado si las piezas requieren un acabado espejo o un perfil súper suave. Para lograr esto, se usan técnicas de mecanizado de alta velocidad y herramientas de alta precisión.

2. Conozca las Herramientas Usadas en Fresado CNC de Superficie Curva

Para lograr superficies curvas suaves en una pieza en fabricación, se usan diferentes variaciones de fresas de extremo redondeado. Estas incluyen insertos redondeados, fresas de extremo de bola indexables y fresas de extremo de bola de carburo sólido. Las herramientas de perfil redondeado son preferidas para aplicaciones de contorneo porque no dejan marcas evidentes de la trayectoria de la herramienta.

Fresas de extremo tipo inserto con insertos redondeados: Estas herramientas a menudo vienen en diámetros de utillaje grandes. Las fresas de extremo de tipo inserto redondeado son adecuadas para operaciones de desbaste debido a su alta estabilidad e impresionante productividad.

Fresa de extremo de bola sólida (Solid ball nose end mill): Estas fresas pueden dejar un acabado superficial muy bueno en una pieza mecanizada. Pueden tener baja estabilidad debido a su estructura. Por eso se usan más comúnmente para acabado que para desbaste.

Fresas de extremo de bola con cabeza indexable (Indexable head ball nose end mills): Las fresas de extremo con cabeza indexable son similares a las de carburo sólido pero tienen cabezas intercambiables. Estas herramientas especiales tienen un extremo desmontable que puede reemplazarse cuando sea necesario.

Consejos Generales para Fresado CNC de Superficies Curvas

1. Preparaciones Necesarias

Antes de decidir fabricar sus piezas personalizadas mediante fresado de perfil, también es esencial que se dé cuenta de los diversos factores que pueden afectar todo el proceso de fresado CNC. Además, hay cosas específicas que necesita identificar para poder elegir correctamente la técnica de mecanizado adecuada. A continuación, algunas de las cosas sobre las que debe estar preparado:

• Tenga en cuenta las profundidades de cavidad de sus diseños de piezas: Esto juega un papel significativo ayudándole a elegir las herramientas de corte correctas y cuánto será la longitud de voladizo (gauge length) que necesitará.
• Sepa cuánto material se restará del bloque en bruto: Esto le ayudará a planificar las operaciones requeridas en la fabricación de su pieza de trabajo, si necesitará procedimientos adicionales después del semi-acabado y semi-desbaste.
• Considere cómo sujetará la pieza en su lugar: Esto le ayudará a prepararse para los útiles necesarios.

2. Lo Clásico: Ajuste Bien sus Avances y Velocidades (Feeds and Speeds)

Los avances y velocidades determinan la tasa de sustracción de material en las piezas, por eso tienen un impacto significativo en lograr un excelente acabado superficial. Para esto, se necesitan cálculos a seguir. Las tasas de avance a usar también pueden depender de la profundidad de corte, el utillaje usado, el material a cortar, el perfil de la pieza siendo mecanizada y la precisión requerida.

Descargo de responsabilidad: No mencionaremos valores reales para velocidades y avances en este artículo porque estos valores pueden variar dependiendo de múltiples factores. Aún se recomienda referirse a referencias de confianza para los valores reales de velocidades y avances. No obstante, aquí están las reglas básicas:

La profundidad de corte y la tasa de avance varían dependiendo de la dureza de los materiales siendo mecanizados. Tenga en cuenta que para materiales más duros, los avances y profundidad de corte son mucho menores que los de materiales más blandos como el aluminio. Además, cuanto más duro el material a cortar, más rápida debería ser la velocidad de corte.

Las tasas de avance y profundidad de corte para operaciones de desbaste son mucho más agresivas que para operaciones de acabado. Es la combinación de usar técnicas de alta velocidad y las herramientas correctas lo que hace un excelente acabado superficial.

3. Utilización del Utillaje (Tooling)

Hay muchas variaciones de herramientas disponibles en el mercado hoy en día. Para operaciones de desbaste, la rigidez del utillaje debe priorizarse para soportar las demandas agresivas de profundidad de corte y avance del desbaste. Por otro lado, para operaciones de acabado, las fresas de extremo deben ser muy afiladas para no dejar rastro evidente de la trayectoria de la herramienta. Otra diferencia es el diámetro de la herramienta usado. Típicamente, las herramientas de desbaste tienen diámetros mayores que los de las herramientas de acabado.

4. Minimice la Vibración en sus Procesos de Fresado CNC

La vibración es una de las causas principales de acabado superficial indeseable, chatter y daño de la herramienta de corte. Durante una operación de fresado, las vibraciones pueden venir de múltiples fuentes, incluyendo estabilidad de sujeción, rigidez de la herramienta, dureza del material e inexactitudes en el husillo de la máquina. A continuación, algunos de nuestros consejos para minimizar este obstáculo de mecanizado:

• Use herramientas con buena precisión de concentricidad (runout accuracy)
• Evite tener voladizo (overhang) demasiado largo en sus fresas de extremo durante operaciones de desbaste. En su lugar, use barras de extensión o portaherramientas de extensión
• Asegure sus útiles de sujeción de pieza garantizando que el agarre y equilibrio se mantengan durante las operaciones de corte
• Evite cortes agresivos al tratar con metales duros

Conclusión

El fresado CNC de superficies curvas usualmente se subdivide en diferentes operaciones (desbaste, semi-acabado, acabado y super-acabado) para que el perfil deseado se logre gradualmente. Los utillajes usados para este tipo de fresado típicamente tienen perfiles redondeados o lo que comúnmente se llama fresas de extremo de bola (ball nose end-mills). En resumen, el fresado CNC de una superficie curva implica hacer las preparaciones necesarias, ajustar bien los avances y velocidades, ser consciente de las herramientas que usará y minimizar vibraciones.