Fresado de Forma Explicado: Proceso, Aplicaciones y Beneficios

El mecanizado CNC (control numérico computarizado) es mecanizado de precisión totalmente automatizado, que garantiza una precisión excepcional y una exactitud notable. El mecanizado CNC alcanza niveles de complejidad más allá del mecanizado de precisión convencional, además de ser rentable, particularmente para componentes y piezas complejas.

Aunque las máquinas CNC realizan numerosas tareas, el fresado es el más común y fácil de entender. En su forma más básica, el fresado elimina material de una pieza de trabajo estacionaria al poner una herramienta de corte giratoria en contacto con ella.

La fabricación de características especiales, sin embargo, como perfiles intrincados, presenta desafíos. Aquí es donde brilla el fresado de forma. Ideal para formar contornos irregulares, el fresado de forma utiliza fresas de forma especialmente diseñadas que coinciden exactamente con una forma particular según las especificaciones del plano. Por ejemplo, el perfil de la fresa está alineado cóncavamente para crear un borde convexo en la pieza de trabajo.

¿Cómo se Fabrican las Herramientas de Corte para Fresado de Forma?

Fabricadas con materiales como acero para herramientas, carburo sólido o soldado, diamante policristalino (PCD) o acero de alta velocidad (HSS), las fresas personalizadas requieren tiempo y costo significativos para elaborarse (exploraremos los tipos de fresas de forma más adelante).

Los plazos de entrega en herramientas de forma especializadas varían. Lo más frecuente es que se necesiten preformas para iniciar el proceso. Se fabrica una preforma y luego se rectifica a un perfil exacto. En ciertos casos, el carburo se suelda en los alojamientos de la fresa para asegurar el carburo en la herramienta. Luego, una vez que se considera que la herramienta está desgastada, la fresa se envía de vuelta al fabricante para retirar el carburo. Inspeccionan los alojamientos y, si están en especificación, se incrusta nuevo carburo y la geometría se termina con un rectificado final.

Este mismo proceso se realiza para una herramienta de forma PCD. En cuanto a una fresa de carburo sólido o HSS, la fresa se inspecciona. Si no está demasiado desgastada, se reafila. Una vez hecho, todas las herramientas se re-inspeccionan antes de enviarlas de vuelta al cliente (el taller de mecanizado CNC).

¿Qué Materiales Son Adecuados para el Fresado de Forma?

Un ejemplo de la versatilidad del fresado de forma es su uso en diversos materiales como plásticos, compuestos y metales como aleaciones de aluminio y hierro fundido.

Fresado de Forma vs. Otros Tipos de Fresado

El fresado de forma destaca por su capacidad para cortar características específicas y únicas y puede cortar múltiples formas a la vez con acabados superficiales superiores.

Aunque los costos iniciales de las herramientas de forma pueden ser altos, el ahorro en tiempos de ciclo supera el uso de múltiples herramientas. El uso de herramientas de forma elimina múltiples cambios de herramienta al combinar fresas para múltiples características en una sola herramienta. ¡El tiempo es dinero, como dicen!

Los parámetros de operación, que dependen de las características y el material, pueden necesitar reducirse, pero no siempre. Si cortas una superficie sólida, típicamente abres la característica con una broca central. Luego, entras con una herramienta de semi-acabado que proporciona la forma inicial de la característica.

Luego, usas una herramienta de acabado como un aléser escalonado. Los aléseres escalonados terminan los diámetros de la característica y la forma final de la característica del plano. Las herramientas de forma no son necesariamente solo para trabajos de alto volumen. A veces, la dificultad de una característica dicta si una herramienta de forma será la mejor.

Ventajas del Fresado de Forma

1. Capaz de cortar contornos desafiantes
2. Ofrece resultados precisos y uniformes
3. Mejora la eficiencia al reducir múltiples operaciones de fresado
4. Reduce costos totales

Desafíos del Fresado de Forma

1. El diseño y la configuración toman tiempo, aumentando el costo de piezas individuales para series cortas (producciones por lotes más grandes son más económicas)
2. No es rentable al producir componentes de bajo valor y pequeña cantidad
3. La programación en código G y la adquisición de herramientas personalizadas pueden causar retrasos
4. Garantía de calidad de piezas mecanizadas debido a cortes inconsistentes

¿Cómo Funciona el Fresado de Forma?

El fresado de forma implica una serie de pasos y formas. Inicialmente, el plano identifica la forma o figura. Usar un modelo CAD 3D de la pieza también es de gran ayuda. Una vez diseñado, se crea un modelo 3D de la herramienta e inserta en el modelo de la pieza. Se revisa para asegurar que es una coincidencia exacta con el modelo (verificando las dimensiones del plano).

En la máquina CNC, la fresa de forma se configura y la pieza de trabajo se sujeta firmemente en la fresadora —en un torno, fijada a la mesa o sujeta— para garantizar estabilidad durante el fresado. La indicación de la herramienta en el husillo es crítica para el éxito de la fresa. La condición normal de runout es 0.0002" o menos. Cada husillo es diferente, por lo que es crucial indicar cualquier herramienta de forma especial.

Antes de cortar, se deben establecer los parámetros: velocidad del husillo, profundidad de corte, dirección de corte y velocidad de avance. Además, una prueba en seco —hacer funcionar la herramienta frente o junto a la pieza de trabajo— mantiene la herramienta fuera de la pieza mientras se asegura que la programación de la pieza y los parámetros de operación son correctos. Cualquier error puede solucionarse después de "cortar aire", y la producción puede pasar a cortar material real.

Tipos de Fresas de Forma

En general, hay tres tipos principales de fresas de forma:

Fresas Cóncavas y Convexas

• Las fresas cóncavas moldean contornos convexos en piezas de trabajo, disponibles en varios radios de curvatura. Las fresas convexas, con perfiles semicirculares, crean características cóncavas. Cada una está equipada con múltiples ranuras o dientes de plaquita para eliminación de material y varía en el número de ranuras según la complejidad del perfil y el tamaño de la herramienta. Este diseño permite la producción eficiente y precisa de componentes complejos.

Herramientas de Forma

• Las herramientas de forma sólidas se rectifican para coincidir con un perfil. Las herramientas de forma se usan comúnmente para cortar características como puertos hidráulicos. Las herramientas de forma indexables pueden personalizarse para cortar múltiples características a la vez, incluyendo múltiples diámetros y chaflanes.

Fresas de Redondeo de Esquinas

• Utilizadas para redondear esquinas en piezas, estas fresas tienen un perfil cóncavo cuarto-circular. Crean eficientemente radios suaves en esquinas, reduciendo pasadas y eliminando escalones típicos con fresas estándar.

Elegir la Fresa de Forma Adecuada

Seleccionar la fresa de forma correcta es crucial para lograr alta precisión. Estas fresas especializadas ofrecen control y precisión mejorados, especialmente cuando una sola fresa personalizada integra múltiples aspectos de forma. Ideales para formas intrincadas como puertos hidráulicos y taladros de carretes, las fresas de forma aseguran replicación precisa de contornos y acabados de alta calidad.

Adaptadas a formas y dimensiones exactas, las fresas de forma proporcionan precisión y repetibilidad consistentes con menos esfuerzo y habilidad. Las fresas de forma son eficientes, mantienen uniformidad en series de producción rápidas e ideales para mecanizar muchos componentes idénticos.

El fresado de forma es solo una técnica de mecanizado CNC. Un taller de mecanizado CNC experimentado puede explicar más sobre mecanizado y ayudarte a determinar qué técnica es apropiada para tu aplicación. Sin embargo, ¿cómo sabes cuándo es hora de trabajar con un taller de mecanizado CNC de alta gama? Nuestra guía tiene consejos para compartir; haz clic en el enlace abajo para obtener tu copia.

Sobre el Autor

Dan asegura que las máquinas en Stecker Machine funcionen rápido. Optimiza herramientas de corte y programas para máxima eficiencia, corrige cualquier problema de manufactura y diseña y selecciona herramientas avanzadas para nuevos trabajos y mejoras de productos. Comenzando su carrera en un taller de herramientas y matrices, Dan se unió a SMC cuando la manufactura CNC estaba despegando. En SMC, avanzó de Operador de Máquina a Ingeniero de Mejora Continua, implementando mejoras que han ahorrado aproximadamente $500,000 en los últimos años.