Qué es el fresado CNC:una descripción completa del proceso de fresado

El fresado CNC es un proceso esencial cuando se trata de la producción de componentes complejos. Como una de las capacidades bajo el amplio paraguas del mecanizado CNC de precisión, este proceso ayuda a crear piezas precisas para muchas industrias. Con su amplia gama de aplicaciones, esta tecnología continúa creciendo y evolucionando rápidamente.

Por lo tanto, daremos una mirada detallada al proceso de molienda, examinando las diversas operaciones involucradas y sus aplicaciones. Esto le ayudará a comprender las diversas facetas del proceso y cómo sacarle el máximo partido. Sin más preámbulos, entremos en materia.

Definición:¿Qué es el fresado CNC?

El fresado CNC es un proceso controlado por computadora que consiste en quitar partes de una pieza de trabajo con una herramienta de corte. Su configuración básica incluye una mesa de máquina y herramientas de corte conectadas al husillo. La pieza de trabajo se coloca en la mesa de trabajo de la máquina mientras las herramientas de corte giran para dar forma a la pieza de trabajo.

La rotación de la herramienta de corte dependerá del tipo de fresadora CNC y su nivel de sofisticación. La mayoría de las piezas fresadas por CNC pueden alcanzar altas tolerancias entre +/-0,001 pulgadas y +/-0,005 pulgadas. Algunas máquinas incluso pueden alcanzar tolerancias de hasta +/-0,0005 pulgadas.

Como tal, este proceso es muy versátil y puede trabajar con una amplia gama de materiales, incluidos metales, plásticos, madera y vidrio. También puede ayudar a crear una amplia variedad de productos personalizados para cumplir con requisitos únicos.

Análisis del proceso de fresado:¿Cómo funciona el fresado CNC?

Es vital dar una visión completa del proceso de molienda. Esto le ayudará a obtener una imagen completa de cómo funciona. Generalmente, la operación de fresado CNC ocurre en tres fases:

1. Diseño de archivos CAD 

La primera fase consiste en crear una representación virtual de su producto previsto utilizando software CAD. Puede usar diferentes programas CAD-CAM para desarrollar el código G necesario para el mecanizado. Es fundamental traducir el diseño CAD a un lenguaje de programación CNC porque eso es lo que la máquina entenderá.

Puede verificar y modificar el código para cumplir con las capacidades de la máquina. El software también permite a los ingenieros de fabricación simular todo el proceso de fresado. Como resultado, pueden verificar errores de diseño y evitar la creación de modelos complejos que son demasiado difíciles de mecanizar.

El operador también requiere un dibujo de ingeniería técnica que contenga información como: 

• Dimensiones y características críticas de una pieza
• Tolerancias
• Líneas de construcción
• Indicación de hilos
• Preferencias de acabado

2. Configuración de la fresadora

Aunque las fresadoras CNC cortan automáticamente las piezas de trabajo, algunos aspectos del proceso requieren un operador de máquina. Por ejemplo, un operador tiene que fijar la pieza de trabajo a la mesa de trabajo y atacar las herramientas de corte para el husillo.

Las fresadoras modernas tienen capacidades de herramientas vivas. Por lo tanto, tienen la capacidad de cambiar de herramienta durante el proceso de fresado. Esto reduce el número de paradas que se producirán durante la operación. Sin embargo, todavía es necesario realizar una configuración inicial y verificaciones del programa antes de comenzar el proceso.

3. Producción de los componentes

Como se mencionó anteriormente, el fresado CNC utiliza herramientas giratorias que cortan las virutas cuando entran en contacto con la pieza de trabajo. La rotación continua de la herramienta da la forma deseada. El proceso puede comprender diferentes operaciones según el tipo de materia prima y la forma deseada del producto final.

Las primeras operaciones utilizan herramientas más grandes para tallar materiales y obtener una forma aproximada. Luego, un cambio de herramienta ayudará a crear piezas mecanizadas más precisas. El fresado CNC de precisión se logra en las últimas etapas, lo que implica niveles inigualables de rugosidad superficial y tolerancias de ingeniería.

Diversas operaciones de fresado CNC

Un centro de fresado CNC puede producir varias características complejas con alta precisión. Estas funciones incluyen roscas, chaflanes, ranuras, etc. Sin embargo, la creación de estas funciones requiere varias operaciones de fresado, como: 

Fresado plano

También se conoce como fresado superficial, esta operación utiliza un molino horizontal. Así, la herramienta de corte tiene un eje de rotación paralelo a la mesa de trabajo. El fresado simple utiliza diferentes cortadores de diferentes formas y orientaciones según el resultado deseado. Una combinación de un cortador ancho (con una velocidad de avance rápida) y dientes de corte más finos (con una velocidad de corte más rápida) es una excelente opción para la rentabilidad. También garantiza mejores acabados superficiales y productos finales de alta calidad.

Fresado frontal

Este tipo de fresado utiliza herramientas de corte con dientes en los lados y en el extremo. Los dientes laterales hacen el trabajo de corte principal, mientras que otros dientes en la punta ayudan con el acabado de la superficie. El fresado frontal generalmente viene después del fresado de superficies porque puede crear contornos intrincados y dejar un acabado de alta calidad.

Fresado angular

Esta es una de las mejores operaciones de fresado para crear ranuras, chaflanes, ranuras y otras características complejas. Las fresas tradicionales de 3 ejes utilizan diferentes cortadores:cortadores de cola de milano para ranuras en ángulo o cabezales de corte cónicos para producir chaflanes. El eje del cortador suele ser perpendicular o alineado con la superficie de corte.

 

Fresado de formas

Esta operación de fresado utiliza herramientas especiales para crear contornos más complejos. Los cortadores cóncavos y convexos son los más comunes aquí. Ayudan a crear contornos de superficie, bordes redondeados y huecos redondeados en un solo corte.

Otras operaciones de fresado

Además de las operaciones de fresado antes mencionadas, las fresadoras CNC pueden realizar otros tipos de operaciones de fresado especializadas como:

Fresado de perfiles :Aquí, la herramienta crea una ruta de corte a lo largo de una superficie en ángulo o vertical en la barra de material. El proceso utiliza una herramienta de fresado de perfiles que puede ser paralela o perpendicular a la superficie de la pieza de trabajo.

Fresado en grupo :Esta es una subcategoría de fresado de formas que utiliza varios cortadores para crear patrones simultáneamente. Los cortadores suelen tener diferentes formas, tamaños o anchos. Pueden realizar operaciones similares o diferentes para crear funciones más complejas o piezas intrincadas en períodos más cortos.

Fresado a horcajadas :Esta operación de fresado permite que una máquina herramienta trabaje en dos o más piezas de trabajo paralelas con un solo corte. Dos cortadores están dispuestos a cada lado de la pieza de trabajo para fresar ambos lados en el mismo eje de la máquina.

Pros y contras del fresado CNC en la fabricación de piezas

El proceso de fresado CNC es fundamental para diversos procesos industriales por sus ventajas. Sin embargo, hay desventajas a tener en cuenta. Estos son algunos de los beneficios y desventajas de esta técnica de fabricación.

Ventajas del fresado CNC

Exactitud y Precisión

La naturaleza de las operaciones de fresado CNC deja un espacio mínimo para los errores, lo que garantiza una mayor precisión y exactitud. Esta técnica puede producir piezas que cumplan con las especificaciones técnicas exactas y los requisitos de tolerancia.

La mayoría de las piezas fresadas con CNC pueden alcanzar altas tolerancias entre +/- 0,001 pulgadas y +/- 0,005 pulgadas, mientras que algunas pueden alcanzar hasta +/- 0,0005 pulgadas. La automatización del proceso también limita los errores humanos. Incluso si necesita un tratamiento superficial, el microfresado permite eliminar algo de espesor para evitar que afecte la dimensión de la pieza.

Eficiencia y repetibilidad

Los centros de fresado CNC ofrecen un alto rendimiento de producción debido a la automatización involucrada. Las fresadoras avanzadas pueden producir piezas más rápido con una calidad y un acabado más consistentes.

Amplia compatibilidad de materiales

Este proceso es adecuado para una amplia gama de materiales, incluidos metales, plásticos, vidrio y madera. Esto aumenta aún más su versatilidad y lo hace perfecto para diversas aplicaciones.

Menos intensivo en mano de obra

La automatización y el alto rendimiento de las fresadoras CNC reducen significativamente la mano de obra utilizada para el proceso. Estas máquinas también permiten herramientas motorizadas, lo que garantiza cambios de herramienta sin detener la operación. Se requerirían muy pocos operadores para el proceso.

Económico

Las fresadoras CNC producen eficientemente productos complejos de forma más rápida y precisa. Esto reduce el tiempo empleado en la etapa de producción. Además, los menores requisitos de mano de obra reducen aún más los costes del proceso.

Desventajas del fresado CNC

Alto costo de la máquina

El costo de inversión inicial para fresadoras CNC es más alto que el equipo manual tradicional. Esto puede aumentar los costos generales de fabricación.

Requiere capacitación intensiva de los operadores

No cualquiera puede operar fresadoras CNC. Desde diseñadores hasta programadores y operadores de máquinas, existe la necesidad de una capacitación adecuada para obtener lo mejor del proceso.

Alto nivel de mantenimiento

Las fresadoras deben recibir mantenimiento constante para garantizar que funcionen correctamente y aumenten la vida útil de la herramienta. Esto aumenta el tiempo de inactividad del uso de las fresadoras.

Materiales comunes para operaciones de fresado CNC

El fresado CNC funciona en una amplia variedad de materiales. Su elección de material dependerá de los requisitos y especificaciones de sus aplicaciones. Los materiales más comunes incluyen:

Materiales metálicos para fresado

• Aleaciones de aluminio
• Acero inoxidable
• Acero dulce
• Acero para herramientas
• Latón
• Aleaciones de cobre
• Aleaciones de titanio

Materiales Plásticos para Fresado

• POM
• ABS
• Nailon
• Policarbonato
• PEEK
• PTFE (teflón)
• Polietileno
• PMMA (acrílico)
• PEAD
• PVC
• Polipropileno

Cuatro clasificaciones de fresadoras

Múltiples fresadoras están disponibles en el mercado actual, con varias formas de clasificarlas. Si bien los conceptos básicos siguen siendo los mismos, algunas modificaciones hacen que cada molino sea único.

Las categorías de fresadoras disponibles son: 

1. Fresadoras de bancada

Su diseño incluye una cama de máquina larga estándar que permite la unión de múltiples piezas de trabajo. Esto disminuye los tiempos de inactividad y aumenta la eficiencia. La mesa de trabajo se une a la plataforma de la máquina y se puede mover en dos direcciones. La orientación de estas fresas permite que el cabezal del husillo se mueva axialmente, determinando la profundidad del corte.

Hay fresadoras de bancada vertical, horizontal y universal. La más común es la fresadora universal CNC, que proporciona más flexibilidad. El uso de un soporte de dos máquinas para estos molinos ayudará a aumentar la productividad. Permite al operador montar una pieza grande o varias piezas en la mesa de trabajo para un procesamiento simultáneo.

2. Fresadoras de rodilla

Estas máquinas ayudan a producir componentes de tamaño pequeño a mediano. Sin embargo, proporcionan menos estabilidad que las máquinas de bancada. Los molinos de rodilla tradicionales son excelentes opciones para crear componentes únicos para tareas preparatorias, trabajos de mantenimiento, etc. 

Los fabricantes suelen utilizarlos para preparar piezas de trabajo para su posterior refinamiento en estaciones CNC. El cabezal de corte se mueve en una sola dirección, lo que limita la posibilidad de accidentes. Sin embargo, las fresadoras de rodilla requieren un cambio manual de herramientas después de cada operación. Esto hace que el proceso sea relativamente lento.

3. Fresadoras tipo carnero

Estos molinos tienen sus cabezales de corte montados en un ariete que se desliza hacia adelante y hacia atrás. Como resultado, la herramienta puede moverse fácilmente en dos ejes:X e Y. Hay opciones tanto verticales como horizontales disponibles, y a menudo permiten girar el cabezal de corte.

4. Fresadoras tipo cepilladora

Estas fresadoras son bastante similares a los molinos de bancada. Usan mesas de trabajo más grandes y sus husillos pueden moverse en tres direcciones. Sin embargo, las fresas tipo cepillo pueden acomodar más herramientas al mismo tiempo. Pueden llevar hasta cuatro herramientas a la vez. Esto aumenta su flexibilidad y eficiencia al tiempo que reduce la necesidad de cambiar las herramientas durante el proceso de fresado.

Diferentes tipos de fresadoras CNC

Hay tres tipos principales de fresadoras CNC utilizadas por las empresas de fabricación. Ellos son: 

Fresadoras verticales

Estas herramientas tienen ejes verticales, lo que las hace más adecuadas para el fresado de extremos. Las máquinas tienen sus cabezales de corte al final del carnero mientras que sus husillos están unidos al final. Las fresadoras verticales modernas pueden rotar piezas para un mejor acceso y operaciones más rápidas. También permiten la automatización de movimientos para una mayor precisión y repetibilidad.

Las fresadoras verticales son considerablemente más económicas que las horizontales. También son más pequeños y requieren menos espacio en los talleres de mecanizado CNC.

Fresadoras horizontales

A diferencia de los molinos verticales, estas máquinas tienen ejes que se encuentran en posición horizontal. Las herramientas de corte unidas al árbol y las herramientas se pueden reemplazar fácilmente quitando los espaciadores y los soportes del árbol. Las fresadoras horizontales pueden tener múltiples husillos con muchas herramientas para un procesamiento más rápido. Además, la mesa y las herramientas pueden moverse en diferentes direcciones.

Estos tipos de fresadoras CNC pueden producir piezas más complejas con menos operaciones. Son mucho más rápidos y ofrecen un mejor acabado superficial.

Fresadoras multieje

Estas máquinas pueden moverse a lo largo de diferentes ejes y fresar en diferentes ángulos. Las fresadoras multieje pueden ser:

Fresadoras de 3 ejes

Las fresadoras verticales de 3 ejes permiten que la mesa se mueva en las direcciones X e Y. Con estas máquinas, las piezas de trabajo se pueden colocar en relación con la herramienta de corte. Luego, el operador puede agregar el eje Z bajando la herramienta de corte. Las herramientas CNC aseguran movimientos simultáneos de los tres ejes, ofreciendo la flexibilidad necesaria para sus necesidades.

Fresadoras de 4 ejes

Estos molinos tienen los tres ejes, como se mencionó anteriormente. Pero otro eje entra aquí:el eje A. La adición de otro eje permite que la mesa gire alrededor del eje X. Esto proporciona espacio para el fresado frontal sin cambiar la posición de la pieza de trabajo.

Fresadoras de 5 ejes

Todo lo que es cierto para las fresadoras de 4 ejes se aplica aquí, pero con la adición del eje B. Esta adición ayuda a que la mesa gire alrededor del eje Y. Las fresadoras CNC de 5 ejes son más caras que las opciones mencionadas anteriormente, pero permiten la producción de piezas complejas en una sola operación. No requieren configuraciones adicionales y son compatibles con herramientas motorizadas.

Fresadoras de 6 ejes

Las fresadoras de 6 ejes aún no son estándar debido a su alto costo. Disponen de mesas de trabajo estacionarias con total libertad de movimiento del cabezal de corte. Es decir, la cabeza puede moverse dentro y alrededor de los ejes X, Y y Z.

Componentes de una fresadora CNC

Aquí analizaremos los componentes que componen las fresadoras CNC. Aunque los molinos nuevos son un poco complejos, nos ceñiremos a los centros de molienda tradicionales para brindar una descripción general adecuada. Los componentes esenciales de las fresadoras son:

1. Marco

Esta estructura principal soporta la máquina y le da rigidez y estabilidad. Tiene una base y columna (s) desmontable (s). El cabezal de la máquina es una parte esencial del marco para montar el husillo principal, evitando vibraciones o traqueteo durante las operaciones de la máquina. Esto evita errores de mecanizado y prolonga la vida útil de la herramienta de corte.

2. Panel de control CNC

Puede referirse a esto como el "sistema nervioso" de los centros de fresado. Consta de los diversos componentes electrónicos necesarios para controlar las diferentes acciones de corte mediante funciones de programación. Los componentes principales del panel de control son el monitor CNC y los botones de programación. La mayoría de las fresadoras CNC tienen paneles de control de fácil acceso para facilitar el mecanizado.

3. Hachas

Las fresadoras CNC tienen ejes X, Y y Z. Según las configuraciones, también vienen con ejes de rotación adicionales (A, B y C). A menudo se programan con el código G en el controlador CNC.

4. columna

Este componente de la máquina ofrece estructura y soporte a otros componentes del molino. Viene con una base fija y puede incluir componentes internos que ayuden a la operación de fresado CNC. Tales características internas incluyen depósitos de aceite y refrigerante.

5. Mesa de trabajo

Este componente es la base sólida que permite la sujeción de la pieza de trabajo. En otras palabras, mantiene la barra, el tornillo de banco o el accesorio en su lugar. Dependiendo de la fresadora utilizada, el componente se puede ajustar verticalmente, horizontalmente o en ambas direcciones. La mayoría de las mesas de trabajo utilizan ranuras en T para garantizar una fácil sujeción de la pieza de trabajo.

6. Husillo

El husillo comprende una sección cónica para posicionar portaherramientas. También tiene un conjunto giratorio y un eje para acoplar la herramienta de corte. Según el tipo de fresadora, el husillo se puede colocar en posición horizontal o vertical.

7. Cenador

Este es el componente del eje que se coloca en los husillos de las fresadoras horizontales. Permiten el montaje de múltiples máquinas herramienta. Los ejes están disponibles en diferentes longitudes y diámetros según las especificaciones requeridas.

8. Carnero

Por lo general, encontrará este componente de máquina en fresadoras verticales. Suele estar unido a la columna que soporta el husillo. Los operadores pueden ajustar el ariete para adoptar diferentes posiciones durante el proceso de fresado.

9. Máquina Herramienta

Este es el componente que realiza la remoción de material. Hay varias herramientas disponibles para fresar según las especificaciones de fresado. Varían según la disposición, el número, el espacio entre dientes, el diámetro, la longitud y la geometría.

¿Cuánto cuesta una fresadora?

El costo de una fresadora es uno de los factores que afectan el costo del mecanizado CNC. Sin embargo, este costo varía según la sofisticación de la máquina. Por ejemplo, las fresadoras verticales de 3 ejes de nivel básico o de taller de herramientas cuestan entre 50.000 y 80.000 dólares. Por el contrario, las fresadoras de 5 ejes de nivel de entrada cuestan entre 100.000 y 400.000 dólares.

Asimismo, las fresadoras verticales de 3 ejes de nivel de producción cuestan entre $150 000 y $300 000, mientras que la fresadora de 5 ejes de nivel de producción supera los $500 000. Estas son valoraciones aproximadas que dependerán de factores como:

• Peso y tamaño de la Máquina (medido en el recorrido X/Y/Z)
• Configuración de la máquina (3, 4, 5 o 6 ejes)
• Velocidad de la máquina
• Poder
• Otras opciones disponibles, por ejemplo, presión de refrigerante, transportador de virutas, cambiador automático de herramientas, cargador de piezas robótico, etc.

¿Qué industrias utilizan el fresado CNC para sus aplicaciones?

Varias industrias disfrutan de las ventajas y múltiples aplicaciones del fresado CNC. Estas son algunas de sus aplicaciones industriales: 

Industria aeroespacial

El proceso de fresado también es adecuado para fabricar piezas aeroespaciales con materiales como aluminio y titanio. Estos materiales son duraderos y livianos, y aseguran un mecanizado preciso de los componentes deseados.

Industria Automotriz

Los productos hechos para la industria automotriz deben ser eficientes y precisos. Por lo tanto, el fresado CNC es adecuado para producir paneles interiores, ejes motrices, culatas, cajas de cambios, piezas de escape, componentes de suspensión, etc. 

Industria médica 

Las herramientas médicas y quirúrgicas a menudo tienen diseños únicos que requieren una precisión óptima. Esto hace que el fresado CNC sea uno de los mejores métodos para crear este tipo de componentes. De esta manera, los diseños se conservan con mayor eficiencia y productividad.

Productos de consumo

La operación de fresado CNC también ayuda a producir componentes de uso general. Estos elementos incluyen tuercas y pernos, engranajes y ejes, bridas, etc. El proceso es adecuado tanto para la producción a pequeña como a gran escala.

Conclusión

El fresado CNC es adecuado para varias aplicaciones de alta calidad, independientemente de su complejidad. Este proceso de fabricación rentable también ahorra mucho tiempo, lo que garantiza la eficiencia operativa y una comercialización más rápida del producto.

Hemos resumido los conceptos básicos de fresado CNC, las diversas operaciones involucradas, las aplicaciones y los factores que afectan su costo. Póngase en contacto con WayKen hoy mismo si no está seguro de si este proceso es la solución óptima para su aplicación. Siempre estamos listos para ayudar.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es la diferencia entre fresado y torneado CNC?

Su diferencia radica en el modo de operación. El fresado CNC implica mantener la pieza de trabajo en su lugar mientras la herramienta de corte gira para dar forma a la pieza. Por otro lado, la definición de torneado CNC utiliza una herramienta de corte estacionaria y una pieza de trabajo giratoria.

¿Qué productos se pueden fabricar con fresadoras CNC?

Las máquinas fresadoras pueden crear cualquier producto siempre que se pueda diseñar. Puede obtener piezas regulares y personalizadas, independientemente de la complejidad de sus geometrías.

¿Cuál es el costo del fresado CNC?

Varios factores afectan el costo del fresado CNC, incluida la materia prima, el diseño de la pieza, el tipo de fresadora, el volumen de producción y el procesamiento posterior. Cada elemento juega un papel único en la determinación del costo de su proyecto de fresado CNC.