Explore todas las operaciones de fresado:una guía completa de los tipos de fresado

¿Cómo funciona el fresado CNC?

El fresado es un proceso de mecanizado que produce formas geométricas complejas a partir de bloques sólidos de material utilizando una fresadora CNC y fresas. El proceso de fresado comprende una pieza de trabajo estacionaria y una herramienta de corte giratoria. Además, una fresadora CNC tiene movimientos de eje lineal y giratorio para generar trayectorias de herramienta complejas entre la pieza de trabajo y la fresa.

La tecnología de fresado CNC es automática y, por tanto, muy precisa. El movimiento de la herramienta sobre la pieza de trabajo (la trayectoria de la herramienta) se programa mediante el software CAD/CAM. En un entorno de software CAM típico, los ingenieros tienen una multitud de tipos de operaciones de fresado para elegir, cada una con su uso funcional.

Comencemos con algunos de los tipos básicos y más comunes de operaciones de fresado que prevalecen en un taller mecánico.

Normalmente, estas operaciones de fresado también se caracterizan por la geometría de la pieza, ya que cada proceso logra características geométricas específicas en la pieza de trabajo.

Fresado simple

El fresado simple, o fresado de losas, es un proceso de fresado de núcleos en el que una fresa horizontal mecaniza superficies planas en la pieza de trabajo. La dirección de rotación de la fresa se alinea con la dirección de avance en el fresado simple. En otras palabras, el eje de la herramienta es paralelo a la superficie de corte.

Generalmente, el fresado simple es bastante útil para ciclos de desbaste al inicio de un plan de fabricación. Es eficaz para convertir materiales en bruto en geometrías prismáticas y cuadradas finas con dimensiones precisas y acabados suaves, listos para operaciones de fresado posteriores.

Además, el fresado de losas ofrece una buena tasa de eliminación de material y una alta estabilidad del proceso debido a la orientación horizontal de la herramienta de corte.

Fresado frontal

El planeado, al igual que el fresado simple, produce superficies planas y lisas en la pieza de trabajo. La diferencia está en la orientación de la herramienta. La herramienta de corte en el planeado es perpendicular a la superficie de corte, lo que significa que la mayor parte de la acción de corte ocurre en la cara de la herramienta de corte en lugar de en sus bordes laterales.

Esto hace que el planeado sea una operación ideal para lograr superficies finas y una alta precisión dimensional. Debido a que el eje de la herramienta es perpendicular al plano de corte, es menos susceptible a desviaciones geométricas y vibraciones de la herramienta, lo que conduce a un alto paralelismo de la pieza de trabajo.

Fresado lateral

El fresado lateral se encuentra entre los tipos comunes de procesos de fresado que se utilizan para cortar los lados de una pieza de trabajo. Utiliza principalmente la periferia o bordes laterales del cortador para eliminar material. Generalmente, el fresado lateral es útil para cortar perfiles, ranuras y paredes verticales en la pieza de trabajo.

Debido a las fuerzas de corte que actúan perpendicularmente al eje de la herramienta, los maquinistas deben tener cuidado al gestionar la carga de corte sobre la herramienta. Fuerzas de corte excesivas o cortes muy profundos pueden provocar deflexiones e incluso roturas de la herramienta.

Fresado de hombros

El fresado en escuadra es un proceso de fresado que produce paredes verticales y pisos/fondos planos con hombros perpendiculares y precisos entre ellos. Utiliza tanto la cara como los bordes periféricos de la fresa, normalmente una fresa. Este tipo de corte permite cortar simultáneamente el suelo y la pared, permitiendo cortar esquinas afiladas en la geometría del hombro.

La utilidad del fresado en escuadra para producir piezas de alta precisión con características prismáticas, como moldes y matrices, donde las esquinas afiladas son esenciales para mantener conjuntos rígidos.

Fresado angular

Las fresadoras angulares realizan cortes y características angulares en la pieza de trabajo. Lo más común es que estas características angulares incluyan chaflanes o ranuras a lo largo del borde de la pieza de trabajo.

Los maquinistas pueden utilizar múltiples técnicas de fresado para realizar operaciones de fresado angular. Por ejemplo, pueden utilizar un dispositivo angular para sujetar la pieza de trabajo en el ángulo deseado, o pueden utilizar fresas especialmente diseñadas con bordes cortantes en ángulo, o incluso máquinas multieje.

Generalmente, el fresado angular es una operación de acabado para eliminar bordes afilados o producir características estéticas. Para piezas de alta precisión como moldes y matrices, es muy útil para producir con precisión los ángulos de salida correctos en las piezas de trabajo.

Fresado de formas

El fresado de formas es un proceso de fresado que implica cortadores con formas específicas para producir características con geometrías especiales. Las herramientas de fresado de formas pueden producir contornos complejos como curvas, arcos y otras formas no convencionales. La siguiente figura, por ejemplo, muestra una fresa de forma con un contorno redondo, capaz de producir una cavidad arqueada dentro de la pieza de trabajo.

Una aplicación común del fresado de formas es en la fabricación de moldes y herramientas, donde los ingenieros diseñan sus propias fresas de formas para cortar perfiles geométricos personalizados en moldes y matrices.

Fresado de perfiles

El fresado de perfiles es un proceso de fresado avanzado que produce contornos complejos en la pieza de trabajo. Estos contornos generalmente comprenden una combinación de curvas, arcos y líneas. El fresado de perfiles es generalmente una operación de fresadora CNC, ya que es imposible lograr perfiles complejos manualmente.

Existen varias aplicaciones del fresado de perfiles en la fabricación industrial de piezas geométricamente complejas. Por ejemplo, los perfiles de palas de turbinas aeroespaciales y los exteriores de automóviles requieren extensas operaciones de fresado de perfiles.

Fresado en grupo

El fresado en grupo es un proceso de fresado que maximiza la productividad mediante la utilización de varias herramientas de corte al mismo tiempo. Estas herramientas se montan en un único eje de una manera específica. Este único eje luego hace girar todas las fresas, cada una de las cuales mecaniza una porción diferente de la superficie de la pieza de trabajo. La siguiente figura ilustra esto.

El fresado en grupo es muy común para piezas con múltiples cortes en la misma orientación. Reduce el tiempo total de mecanizado y mejora el rendimiento.

Fresado de engranajes

El fresado de engranajes, como su nombre indica, es un proceso de fresado exclusivo para la producción de engranajes. Los engranajes tienen perfiles geométricos muy complejos que son difíciles de lograr con fresas estándar.

Por ello, los fabricantes de engranajes utilizan fresas de engranajes especiales con el perfil exacto que necesitan. Este enfoque ayuda a maximizar la precisión y la productividad.

Fresado de roscas

El fresado de roscas, al igual que el fresado de engranajes, se encuentra entre los tipos exclusivos de operaciones de fresado. Se utiliza para cortar hilos dentro de un agujero en la pieza de trabajo. Las operaciones de fresado de roscas utilizan fresas especiales en la forma específica del perfil de rosca.

Además, el fresado de roscas es un proceso de fresado de alta precisión, ya que requiere una trayectoria helicoidal para cortar la rosca con el paso correcto. Normalmente, los maquinistas realizan el fresado de roscas en una fresadora CNC utilizando ciclos de generación de trayectorias de herramientas especializados.

Producir roscas utilizando técnicas de fresado en lugar de métodos tradicionales como machos de roscar ofrece una mayor flexibilidad ya que el proceso se adapta cómodamente a cualquier tamaño, paso y perfil de orificio.

Fresado de ranuras

El fresado de ranuras es un proceso de fresado común útil para producir ranuras en piezas de trabajo. Puede funcionar con una variedad de tipos de cortadores, incluidos cortadores para ranuras en T, fresas de extremo o cortadores de disco, según la geometría de la ranura.

Algunas aplicaciones comunes del fresado de ranuras incluyen el mecanizado de chaveteros, cavidades y ranuras en componentes estructurales.

Tipos especiales de operaciones de fresado

Las operaciones de fresado no se limitan a los procesos estándar discutidos anteriormente. Con los últimos avances en tecnología y herramientas CNC, el fresado ha evolucionado significativamente. Una fresadora CNC moderna puede manejar geometrías de piezas muy complejas con características complejas.

En esta sección se analizarán algunos de los tipos avanzados de técnicas de fresado.

Fresado CNC de múltiples ejes

El fresado CNC de varios ejes es una técnica de fresado avanzada que utiliza una fresadora CNC de varios ejes. Los centros de fresado CNC de 5 ejes son la opción más popular para los talleres de maquinaria de fabricación avanzada, que generalmente comprenden tres ejes lineales (X, Y, Z) y dos ejes giratorios (dos cualesquiera de A, B, C), que el maquinista puede manipular simultáneamente. La siguiente figura ilustra esta configuración.

El fresado CNC multieje es capaz de mecanizar piezas de alta precisión con características geométricas como curvas estriadas, perfiles, superficies y socavados. Es una función crucial de industrias exigentes como la aeroespacial, la automotriz y la de dispositivos médicos, donde las piezas no prismáticas y las tolerancias estrictas son comunes.

Torneado

El torneado-fresado es una técnica de mecanizado híbrida que combina características de torneado y fresado en la misma máquina, conocida como torneado-fresado. Los centros de torneado y fresado suelen tener un mandril y un contrapunto para montar y girar la pieza de trabajo, como en una máquina de torneado. Además de esto, también cuentan con dispositivos portaherramientas especializados con herramientas de corte giratorias, como en un proceso de fresado.

La fresa en los centros de torneado-fresado se puede maniobrar en múltiples direcciones, incluidas las paralelas y perpendiculares al eje de la pieza de trabajo (consulte la figura siguiente).

Este tipo de funcionalidad dual permite a los centros de torneado-fresado producir piezas con características tanto cilíndricas como prismáticas en la misma configuración. Esto aumenta la productividad, la precisión y ahorra costes.

Fresado de pared delgada

El fresado de paredes finas es una rama especial de las técnicas de fresado avanzadas. Ciertas piezas, como las palas de las turbinas y las carcasas de los productos, tienen características de paredes delgadas. Las paredes delgadas se caracterizan por su baja relación altura-anchura.

La delicada geometría de estas características de paredes delgadas las hace susceptibles a problemas como vibraciones, deformaciones permanentes y vibraciones de mecanizado. Para evitar estos problemas, los maquinistas utilizan técnicas de fresado especiales como fresado dinámico, velocidades de avance adaptables y trayectorias de herramientas de compromiso variable para obtener máxima precisión y calidad de superficie.

Dos operaciones de fresado típicas:fresado convencional y fresado en ascenso

El fresado convencional y el fresado ascendente son dos tipos de operaciones de fresado que definen cómo se acopla la fresa a la pieza de trabajo. La principal diferencia entre ellos es la dirección de avance de la pieza de trabajo con respecto a la rotación de la herramienta de corte.

En el fresado convencional o ascendente, la dirección de avance se opone a la rotación de la fresa. Esto hace que el filo inicie el corte como frotamiento y luego pase lentamente a corte puro. Como resultado de la dirección de corte, el ancho de la viruta comienza desde cero y es máximo cuando la fresa sale de la pieza de trabajo. Generalmente, el fresado convencional es más estable en términos de vibración y manejo del juego de la máquina.

Por el contrario, en el fresado ascendente o descendente, la dirección de avance se alinea con la rotación de la fresa. El ancho de la viruta comienza en su máximo y gradualmente llega a cero, lo que genera una tendencia de carga de corte suave. El fresado en ascenso es la técnica de fresado preferida, ya que proporciona una mejor vida útil de la herramienta, un acabado superficial y bajas cargas de corte.

Factores clave para seleccionar el tipo de fresado adecuado

Con tantos tipos de operaciones de fresado para elegir, tomar la decisión óptima puede ser una tarea desafiante. Generalmente, hay varios factores que los ingenieros deben considerar al seleccionar las operaciones de fresado para sus planes de fabricación.

Geometría de pieza

Las características geométricas de la pieza son lo primero que hay que tener en cuenta al seleccionar los procesos de fresado para una pieza. Características específicas como superficies en ángulo, curvatura y roscas pueden ayudar a reducir el proceso de fresado a un número manejable.

Por ejemplo, un panel de automóvil, debido a su compleja curvatura, seguramente requeriría técnicas de fresado avanzadas, como el fresado de perfiles con una fresadora CNC.

Capacidad de máquina herramienta

Diferentes fresadoras tienen diferentes capacidades de mecanizado. Una fresadora manual de 3 ejes es perfecta para trabajos sencillos como cuadrar materiales, cortar superficies en ángulo o producir superficies planas. Sin embargo, una operación más compleja, como el fresado de perfiles, puede que no sea posible sin una fresadora CNC de varios ejes.

De manera similar, un centro de torno-fresado es una máquina herramienta especializada que puede producir de manera eficiente piezas principalmente cilíndricas con características prismáticas.

Requisitos de calidad

Los requisitos de calidad como el acabado superficial y las tolerancias también dictan la elección del proceso de fresado. La molienda ascendente, por ejemplo, sería más adecuada si se desea una producción de alta calidad. Una fresadora CNC es la opción preferida si se requieren tolerancias estrictas.

Parámetros de corte en diferentes operaciones de fresado

El proceso de fresado se define mediante parámetros de corte de fresado, que los ingenieros utilizan para controlar factores como las fuerzas de corte, la calidad de la superficie y las tolerancias de fabricación. Los tres principales parámetros de corte en el fresado son los siguientes:

Alimentación

La velocidad de avance determina la velocidad a la que la herramienta de corte y la pieza de trabajo se mueven entre sí. Los ingenieros utilizan varias formas de representarlo. Las unidades comunes son en términos de distancia/tiempo (mm/min), distancia/revolución (mm/revolución) y distancia/dientes (mm/dientes). Las velocidades de avance más altas en las operaciones de fresado logran una alta productividad pero reducen la vida útil de la herramienta y la calidad de la superficie.

Velocidad

La velocidad de corte define la rapidez con la que gira la herramienta sobre la superficie de la pieza de trabajo. Sus unidades de medida típicas son mm/min o RPM. Una mayor velocidad de corte en las técnicas de fresado promueve la productividad y la calidad de la superficie, pero puede provocar un desgaste excesivo de la herramienta y problemas térmicos.

Profundidad de corte

La profundidad de corte determina la profundidad a la que penetra la herramienta de corte en la superficie de la pieza de trabajo. En un proceso de fresado, dado que la fresa suele cortar tanto en dirección radial como en dirección axial, existen dos parámetros de profundidad de corte, a saber, profundidad de corte radial (RDOC) y profundidad de corte axial (ADOC). La gran profundidad de corte aumenta las fuerzas de corte, las vibraciones y la generación de calor, pero también conduce a una mayor productividad.

WayKen ofrece servicios de fresado CNC de precisión con centros de mecanizado avanzados de 3, 4 y 5 ejes. Nuestro equipo se especializa en producir piezas de alta tolerancia tanto de metales como de plásticos, manejando geometrías complejas de manera eficiente. Ya sea para prototipos o producción de bajo volumen, ofrecemos plazos de entrega rápidos, finos acabados superficiales y calidad constante en industrias como la automotriz, la aeroespacial y la médica.

Sin lugar a dudas, el fresado CNC es un proceso de fabricación muy versátil con amplias capacidades. Con una variedad de operaciones de fresado para elegir, ofrece una gran flexibilidad a los ingenieros en términos de diseño y capacidad de fabricación.