Unidad 1: Dominar el Tramado del Cabezal de Fresadora y Configuración de Precisión

Objetivo

Al completar esta unidad, debería ser capaz de:

• Describir cómo tramar el cabezal de la fresadora.
• Explicar cómo indicar la prensa.
• Explicar el uso de pinzas elásticas (spring collets).
• Describir la diferencia entre fresado en escalada (climb) vs. convencional.
• Explicar cómo usar un buscador de bordes (edge finder).
• Describir cómo configurar correctamente la caja de cambios de cambio rápido.
• Describir cómo escuadrar el material bruto.
• Describir el fresado de caras (face milling).
• Describir sujeción de trabajo avanzada.

Herramientas para el Tramado

Un comparador (dial indicator) es una herramienta de precisión usada para medir cantidades mínimas de deflexión entre dos superficies.

Al tramar, un comparador acoplado al portabrocas se usa para determinar la orientación del cabezal de la fresadora respecto a la mesa. La misma llave usada para apretar y aflojar el husillo puede usarse para ajustar los diversos tornillos del cabezal.

Comparador usado para tramar el cabezal.

Tramado del Cabezal de la Fresadora

El tramado asegura que el cabezal de la fresadora sea perpendicular a los ejes X e Y de la mesa. Este proceso garantiza que las herramientas de corte y las superficies de fresado sean perpendiculares a la mesa. Un tramado correcto también previene la formación de patrones irregulares al fresar.

Un comparador acoplado al husillo para alineación precisa del cabezal.

El cabezal de una fresadora vertical puede inclinarse de frente a atrás y de lado a lado. Ocasionalmente estos ajustes pueden derivar. El cabezal debe verificarse y ajustarse periódicamente, asegurando que el husillo sea perpendicular a la mesa.

1. Retire la prensa de la mesa de fresado.
2. Acople un comparador al husillo y desplace el comparador seis pulgadas del eje del husillo. Asegúrese de que la sonda del indicador mire hacia abajo.
3. Suba la mesa de fresado para que al contactar el indicador, este marque entre 0,005 y 0,010 pulgadas. Esta lectura se llama precarga.
4. Posicione el comparador para que sea visible, luego ponga el bisel a cero.
5. Gire el husillo a mano mientras observa el indicador.
6. Si la lectura en el comparador se mantiene en cero, el husillo está alineado.
7. Si la lectura no es cero, continúe tramando el cabezal como se muestra a continuación.

Proceso de Tramado para el Eje X

1. Para tramar alrededor del eje X (dirección izquierda-derecha del banco de la fresadora al enfrentar el frente de la máquina), afloje los seis tornillos (tres a cada lado de la fresadora) usando la llave de la fresadora.

Ubicación de los tornillos a aflojar para permitir la rotación del cabezal alrededor del eje X.

2. Tras aflojar los tornillos, vuelva a apretarlos a mano más un cuarto de vuelta usando la llave de la fresadora.
3. El tornillo de ajuste que mueve el cabezal arriba y abajo alrededor del eje X se encuentra en la parte trasera de la fresadora.

Tornillo de ajuste usado para posicionar el cabezal verticalmente alrededor del eje X.

4. Dos transportadores se usan para indicar alineación general. El transportador mayor en el cabezal tiene una flecha indicadora roja que debe alinearse con el marcador cero en el transportador curvo en el cuerpo de la fresadora. Esto solo proporciona una guía general; la lectura del comparador es requerida para alineación precisa.
5. Posicione el comparador en la parte trasera de la mesa. Ponga a cero el comparador (precargado a 0,005"-0,010"). Asegúrese de medir sobre una superficie prístina de la mesa. Puede ser necesario desplazar la mesa para evitar las ranuras que hay en ella.

Comparador indicando alrededor del cabezal en el eje X.

6. Con el comparador a cero y el husillo en punto muerto, gire el husillo para que el comparador quede ahora en la parte frontal de la mesa, idealmente un giro de 180 grados. Asegúrese de agarrar la abrazadera acoplada al husillo (para no alterar la configuración vertical del comparador).
7. Observe la dirección en que gira el comparador para determinar la dirección en que el cabezal necesita moverse. Un movimiento en sentido horario requiere que el cabezal se ajuste hacia arriba, mientras que una lectura antihoraria requiere que el cabezal se ajuste hacia abajo.

Ajuste del cabezal alrededor del eje X.

8. El diagrama anterior muestra cómo el movimiento del tornillo de ajuste se correlaciona con el movimiento en el cabezal. Una vez confiado en la dirección correcta en que el tornillo de ajuste debe girarse, ajuste el cabezal para que se alcance la mitad de la diferencia entre las mediciones trasera y frontal. Por ejemplo, si la lectura trasera es cero y la frontal es 0,010", ajuste el cabezal para que el comparador marque 0,005" más cerca de cero.
9. Tras completar el primer ajuste, ponga de nuevo a cero el comparador. Se recomienda poner a cero desde la misma posición para evitar confusión, aunque no es necesario. Continúe el proceso de ajuste hasta que la diferencia entre el frente y la parte trasera no sea mayor a 0,002 pulgadas.
10. Una vez satisfecho con las lecturas, comience a reapretar los tornillos que se aflojaron, apretándolos uniformemente en rotación para prevenir cambios en la alineación. Revise la medición entre el frente y la parte trasera para asegurar que el cabezal no se movió significativamente al apretar.

Proceso de Tramado para el Eje Y

1. Para comenzar a tramar alrededor del eje Y, hay cuatro tornillos en el frente de la fresadora que deben aflojarse para permitir el movimiento del cabezal. Los tornillos deben aflojarse, luego volver a apretarse justo más allá de mano-apretado (aproximadamente ¼ de vuelta más allá con la llave apropiada).

Ubicación de los tornillos a aflojar para permitir la rotación del cabezal alrededor del eje Y.

2. El tornillo de ajuste para mover el cabezal izquierda y derecha alrededor del eje Y se muestra en la figura siguiente. Al girar este tornillo en sentido horario y antihorario, el cabezal se moverá en consecuencia.

Tornillo de ajuste usado para posicionar el cabezal alrededor del eje Y.

3. La flecha indicadora en los transportadores para tramar alrededor del eje Y se encuentra en una placa independiente que está en contacto con el transportador vertical. Esta flecha indicadora y el cero en el transportador vertical pueden usarse para estimar un punto de partida para el tramado.

Ajuste del cabezal alrededor del eje Y.

4. La figura anterior muestra cómo el tornillo de ajuste para tramar alrededor del eje Y afecta el cabezal. Use el mismo proceso descrito para tramar alrededor del eje X, sin embargo, use ubicaciones izquierda y derecha del cabezal como puntos de referencia en contraste con el frente y la parte trasera como se hizo anteriormente.
5. Una vez completados los ajustes, apriete los tornillos en el cabezal de la fresadora y revise las mediciones alrededor del eje X y el eje Y. Es posible que el tramado en cualquiera de las direcciones haya sido alterado por el reapretado de los tornillos. Asegúrese de que todas las mediciones estén dentro de 0,002 pulgadas. Si las mediciones no están dentro de tolerancia, el proceso de tramado tendrá que repetirse.

Indicación de la Prensa

1. La mayoría de las piezas de trabajo se sujetan en una prensa que se sujeta a la mesa.
2. Es importante alinear la prensa con los ejes de avance en la máquina para mecanizar características alineadas con los bordes de la pieza.
3. Fije la prensa en la mesa usando tornillos en T y apriétela firmemente, permitiendo aún ajuste de la prensa.
4. Instale un comparador en el husillo de la máquina con la sonda mirando hacia afuera del operador.
5. Baje el husillo y luego posicione la cama de la mesa hasta que la mordaza fija de la prensa toque el indicador. Continúe hasta que el indicador haya registrado media vuelta.
6. Ponga el bisel del comparador a cero.
7. Desplace el indicador a lo largo de la cara de la prensa con el avance transversal.
8. El indicador se mantendrá en cero si la prensa está escuadrada.
9. Si el indicador no se mantiene en cero, realinee la prensa golpeando ligeramente con un martillo blando hasta que el indicador marque la mitad de su valor anterior.
10. Repita el proceso hasta que el comparador muestre cero a lo largo de un recorrido completo de un lado de la prensa al otro.
11. Apriete los tornillos en T firmemente, sin cambiar la orientación de la prensa. Revise la alineación de la prensa.

Tipos de Fresas

Un surtido de fresas.

1. Las fresas con vástago macizo se usan usualmente en fresadoras verticales.
2. Las fresas con agujeros para chaveta se usan usualmente en fresadoras horizontales.
3. Las fresas de extremo (end mills) se usan para mecanizar bolsillos, cajeputas y ranuras.
4. Las fresas de extremo de dos filos pueden usarse para penetrar en una pieza como un taladro.
5. 2 y 3 filos son generalmente para aluminio, 4 filos es mejor para acero inoxidable. Más filos son mejor corte, pero a mayor precio.
6. Las fresas de extremo con más de dos filos no deben penetrarse en la pieza.
7. Los redondeos (fillets) pueden producirse con fresas de extremo esférico (ball end mills).
8. Múltiples características como bordes redondeados pueden hacerse con fresas de forma (formed milling cutters).

Métodos de retención de una fresa de extremo.

Pinzas Elásticas (Spring Collets)

1. Si una herramienta necesita ser removida, bloquee el husillo en la posición más alta.
2. Luego, afloje la barra de sujeción (drawbar) con una llave mientras usa el freno.
3. Asegúrese de que los hilos de la barra de sujeción permanezcan enganchados en la pinza. Si no están enganchados, la fresa caerá y potencialmente se dañará cuando la pinza se libere del husillo.
4. Para liberar la pinza del husillo, golpee el extremo de la barra de sujeción.
5. Finalmente, desenrosque la barra de sujeción de la pinza.
6. Para instalar una fresa diferente, coloque la fresa en una pinza que se ajuste al vástago.
7. Inserte la pinza en el husillo asegurándose de que la chaveta se alinee correctamente con la chaveta en el husillo.
8. Comience a roscar la barra de sujeción en la pinza mientras sostiene la fresa con una mano. Después, use una llave para apretar la barra de sujeción mientras acciona el freno.

Fresado en Escalada (Climb) vs. Fresado Convencional

Es importante conocer la diferencia entre fresado convencional y en escalada. Usar el procedimiento incorrecto puede resultar en fresas rotas y piezas desechadas.

Fresado Convencional

1. La pieza de trabajo se avanza contra la rotación de la fresa.
2. El fresado convencional se prefiere usualmente para cortes de desbaste.
3. El fresado convencional requiere menos fuerza que el fresado en escalada.
4. No requiere eliminador de juego (backlash eliminator) ni gibs de mesa ajustados.
5. Recomendado al mecanizar fundiciones y acero laminado en caliente.
6. También recomendado cuando hay una superficie dura resultante de cascarilla o arena.

Mostrado arriba: Fresado Convencional

Fresado en Escalada (Climb Milling)

1. La pieza de trabajo se avanza con la rotación de la fresa.
2. Este método resulta en un mejor acabado. Las virutas no son arrastradas hacia la pieza, por lo que no dañan el acabado.
3. Los dispositivos de sujeción cuestan menos. El fresado en escalada fuerza la pieza hacia abajo, por lo que se pueden utilizar dispositivos de sujeción simples.
4. El espesor de la viruta tiende a hacerse menor cuanto más cerca está de un borde, así que hay menos posibilidad de que se rompa un borde, especialmente con materiales frágiles.
5. Aumenta la vida de la herramienta. La vida de la herramienta puede aumentar hasta un 50% debido a que las virutas se acumulan detrás de la herramienta.
6. Las virutas pueden eliminarse más fácilmente ya que caen detrás de la fresa.
7. Reduce la potencia necesaria en un 20%. Esto se debe al uso de una fresa con mayor ángulo de ataque.
8. No recomendado si la pieza no puede sujetarse firmemente o si la máquina no puede soportar altas fuerzas.
9. No puede usarse para mecanizar fundiciones y acero laminado en caliente.
10. Este método puede jalar la pieza hacia la fresa y lejos del dispositivo de sujeción, resultando en fresas rotas y piezas desechadas.

Mostrado arriba: Fresado en Escalada

Configuración de la Velocidad del Husillo

1. La velocidad del husillo cambia dependiendo de la geometría del tren de transmisión.
2. Una manivela puede usarse para ajustar la velocidad del husillo en máquinas más nuevas.
3. Para cambiar la velocidad, el husillo tiene que estar girando.
4. La velocidad (en RPM) se muestra en el indicador dial.
5. Hay dos escalas en el indicador dial para los rangos bajo y alto.
6. Una palanca se usa para cambiar el rango de la máquina.
7. Ocasionalmente, una ligera rotación del husillo es necesaria para que los engranajes engranen correctamente.

Uso de un Buscador de Bordes (Edge Finder)

1. Los bordes de una pieza de trabajo deben localizarse antes de hacer trabajo de fresado que requiera gran precisión. Un buscador de bordes ayuda a encontrar los bordes.
2. Se recomiendan 800-1200 RPM de husillo.
3. Para usar un buscador de bordes, desplace ligeramente las dos mitades para que tambaleen al girar.
4. Mueva lentamente la pieza hacia el buscador de bordes.
5. El buscador de bordes se centrará a sí mismo, luego perderá repentinamente la concéntrica.
6. El visualizador digital (DRO) le indica la posición del husillo.
7. El diámetro del buscador de bordes es 0,200". Así que sumando o restando la mitad de eso (0,100") será el centro de la herramienta.
8. Si centra en la esquina superior izquierda, sume 0,100" al eje X y reste 0,100" del eje Y. Si centra en la esquina superior derecha, reste 0,100" del eje X y reste 0,100" del eje Y.
9. Referencia Cero de Pieza (Part Reference Zero) es cuando la fresa está puesta a cero en los ejes X e Y.
10. Un buscador de bordes puntiagudo es mucho más fácil, pero no tan preciso. Use solo un buscador de bordes puntiagudo si la precisión no es necesaria.

Uso de los Diales Micrométricos

1. La mayoría de los avances manuales en una fresadora tienen indicadores de dial micrométricos.
2. Si se conoce la longitud del avance, el indicador de dial debe ajustarse a ese número (milmésimas de pulgada).
3. Para liberar el indicador de dial, gire el anillo de bloqueo en sentido antihorario. Ajuste el dial y vuelva a apretar.
4. Antes de ajustar el indicador de dial, asegúrese de que el juego (backlash) del mecanismo de accionamiento de la mesa esté absorbido.
5. Es común que las máquinas más nuevas tengan visualizadores digitales (DRO), que son preferibles porque miden directamente la posición de la mesa. Al usar un DRO, las preocupaciones por el juego se eliminan.

Escuadrado del Material (Squaring Stock)

1. Al hacer una esquina cuadrada, oriente verticalmente un borde completado en la prensa y sujételo ligeramente a la pieza.
2. Coloque un escuadra de mecánico (machinist's square) contra el borde completado y la base de la prensa.
3. Alinee la pieza con la escuadra golpeándola ligeramente con un mazo de goma.
4. Apriete firmemente la prensa.
5. El borde superior de la pieza está listo para ser fresado.

Fresado de Caras (Face Milling)

1. Frecuentemente es necesario fresar una superficie plana en una pieza grande. Esto se hace mejor usando una fresa de cara (facing cutter).
2. Debe seleccionarse una fresa aproximadamente una pulgada más ancha que la pieza para terminar el fresado de cara en una pasada.

Mostrado arriba: Fresado de caras

Fresado de Ranuras (Milling Slots)

1. Las ranuras cuadradas pueden cortarse usando fresas de extremo.
2. En una pasada, las ranuras pueden crearse con una precisión de dos milésimas de pulgada.
3. Use una fresa de extremo menor que la ranura deseada para mayor precisión.
4. Mida la ranura y haga una segunda pasada para abrir la ranura a la dimensión deseada.
5. La profundidad de corte no debe exceder el diámetro de la fresa.

Sujeción de Trabajo Avanzada (Advanced Workholding)

1. Use un bloque en V (v-block) para asegurar material redondo en una prensa. Puede usarse tanto horizontal como verticalmente.
2. Sujetar material redondo en un bloque en V suele dañar el material.
   • Los bloques de pinza (collet blocks) están hechos para sujetar piezas de trabajo redondas.
   • Para mecanizar características en incrementos de 90 grados, use un bloque de pinza cuadrado.
   • Para mecanizar características en incrementos de 60 grados, use un bloque hexagonal.
3. Es más fácil configurar la pieza cuando las características son perpendiculares o paralelas a los bordes de la pieza. Es más difícil configurar una pieza cuando las características no son paralelas o perpendiculares a los bordes. A veces, una placa angular (angle plate) puede usarse para fresar la pieza en cualquier ángulo deseado.
4. Las piezas que no encajan bien en una prensa pueden sujetarse directamente a la mesa con prensas de sujeción (hold-down clamps).
5. Use paralelos para crear un hueco entre la pieza y la cama.
6. Incline ligeramente las prensas hacia abajo sobre la pieza.
7. Las mesas giratorias (rotary tables) pueden colocarse en la cama para hacer características circulares.
   • Las mesas giratorias permiten la rotación de la pieza.
   • Use un comparador para controlar con precisión el ángulo de rotación.
8. Use una bola para piezas de forma irregular. Asegúrese de tomar solo cortes pequeños para evitar lanzar la pieza fuera de la prensa.

PRUEBA DE LA UNIDAD

1. ¿Qué herramienta se usa para tramar el cabezal?
2. Explique el proceso para el tramado del eje X.
3. Explique el proceso para el tramado del eje Y.
4. ¿Cuál es el propósito de indicar la prensa?
5. Nombre tres tipos de fresas.
6. Explique cómo funciona una pinza elástica.
7. ¿Cuál es la diferencia entre fresado convencional y en escalada?
8. Describa brevemente cómo una mesa giratoria puede centrarse con el husillo de la fresadora vertical.
9. Describa brevemente cómo ajustar la velocidad del husillo en la fresadora.
10. ¿Qué herramienta se usa para fresar superficies de piezas grandes?