Tipos de fresas : Materiales y selección

El fresado es un proceso de mecanizado que crea prototipos y piezas según un diseño requerido. Para llevar a cabo la operación, es necesario utilizar una fresadora con un componente especial denominado fresas o herramientas de fresado.

Existen diferentes tipos de fresas disponibles. Sin embargo, cada fresa tiene una finalidad única, por lo que resulta difícil elegir la adecuada. Este artículo ofrece una explicación detallada de las fresas.

¿Qué es una fresa?

A fresa es una fresadora que corta materiales de una pieza de trabajo en forma de virutas para formar un producto según un diseño requerido. Cada herramienta de fresado cnc es único y está disponible en distintos diseños, por lo que es capaz de fresar piezas de distintos tipos y diseños.

Componentes de una fresa

A fresa consta de varias partes integradas para formar una sola pieza y se utiliza en una fresadora. Comprende los siguientes componentes:

• Vástago: Este componente es cilíndrico y encaja en el husillo de la fresadora. La función de los vástagos es garantizar la estabilidad y la alineación correcta de la fresa durante el fresado.
• Cuerpo: El cuerpo de la fresa aloja los filos de corte. Tiene forma cuadrada, cilíndrica o acanalada y determina el tipo, la forma y la función de la fresa.
• Cantos cortantes: Este componente es responsable de la acción de corte de la fresa. Los filos de corte vienen en muchas configuraciones, que son responsables de los diferentes tipos de fresas.
• Flautas: Son canales acanalados (helicoidales o rectos) que permiten el escape de las virutas producidas durante los procesos de fresado. Tienen diseños únicos que influyen en la velocidad de evacuación de las virutas y en el rendimiento de corte.
• Ángulo de la hélice: Es el ángulo formado por la línea central de la fresa y el filo de corte. El ángulo de hélice también desempeña un papel muy importante en la evacuación de virutas y el rendimiento de corte.
• Cuello: El cuello está presente en algunas fresas, especialmente en las de gran diámetro. Se encuentra entre el mango y el cuerpo y permite que la fresa alcance espacios reducidos durante el fresado.
• Radio o chaflán: Se trata de un componente opcional en la intersección del cuerpo y el filo de corte. Se trata de una esquina redondeada o un chaflán que reduce el astillado y mejora la resistencia de las herramientas de corte.

Tipos de fresas que debe conocer

Existen diferentes tipos de fresas, cada una con diseños y características únicas, de ahí sus diferentes aplicaciones. Las siguientes son algunas de las más comunes.

Fresa frontal

Una cara fresa tiene forma cilíndrica con estrías rectas o helicoidales distribuidas por la superficie. Cortan la pieza a medida que la herramienta gira en sentido contrario a las agujas del reloj. Como resultado, aumenta la velocidad de evacuación del material, lo que garantiza un excelente acabado superficial. Este tipo de fresadora-herramienta es aplicable en operaciones generales de fresado frontal.

Fresas de mango

Una fresa tiene un cuerpo cilíndrico largo con dientes en ambos lados y puede cortar una pieza axialmente. Esta herramienta de fresado se presenta en varias formas, cada una con diferentes tamaños, características y funciones. Algunos ejemplos son las fresas en V, las fresas de bola, las fresas cuadradas y las fresas de destello.

Una distinción común entre fresa frontal y fresa de mango es la idoneidad de esta última para crear patrones complejos en piezas pequeñas. Sin embargo, no son útiles para operaciones pesadas.

Fresa lateral

Las fresas laterales tienen una superficie plana con dientes alrededor de la circunferencia. Las hay de distintos tamaños en cuanto a diámetro y anchura, y los dientes tienen distintas disposiciones en la circunferencia.

Además, los dientes adicionales pueden estar en un lado, lo que permite a la fresa realizar cortes desequilibrados con eficacia. Como resultado, las fresas laterales son útiles en situaciones en las que solo es necesario mecanizar los laterales de la pieza.

Cortador de moscas

Una fresa volante es una herramienta de corte de una sola punta que gira lateralmente a una fresadora. La mayoría de las fresas volantes tienen un cuerpo central cilíndrico que sujeta firmemente una sola broca de herramienta. Esta broca suele ser una herramienta estándar de torneado a izquierdas. Se ajusta a un ángulo de entre 30 y 60 grados.

Una fresa volante es aplicable en la producción de acabados planos y superficies lisas y puede trabajar en piezas de gran tamaño gracias a su gran diámetro de corte.

Fresa para ranuras en T

Una fresa de ranura en T tiene forma de T con dientes alrededor de la circunferencia sobre un mango estrecho. El mango puede ser liso o roscado, y algunos diseños tienen una parte aplanada situada en el centro del mango.

Las fresas de ranura en T, por su nombre, se utilizan para crear ranuras o pistas de ranura en T en una pieza de trabajo, lo que permite sujetar firmemente dichas piezas de trabajo en dispositivos y mesas de máquinas.

Fresa de dientes insertados

A diferencia de la mayoría de las herramientas de fresado, una fresa de dientes insertados no es una herramienta de una sola pieza. Tiene dientes de corte desmontables de metal duro u otro material manual y un cuerpo de acero.

Además, podemos instalar fresas de herramienta insertada en diferentes ejes en función de los requisitos de la pieza. Son muy versátiles con dientes reemplazables y pueden proporcionar soluciones de fresado de cara/hombro, contrafresado y ranurado.

Fresa angular

La fresa angular tiene un diseño plano y el filo de corte en ángulo respecto al eje de rotación. Existen dos tipos principales: las fresas de ángulo simple y las de ángulo doble. Las de doble ángulo tienen dientes en ambos lados. Por consiguiente, son más aplicables para el mecanizado de perfiles de ranura en V. En general, las fresas angulares se aplican en operaciones de fresado que requieren chaflanes, biseles, etc., en una pieza de trabajo.

Fresa plana

Como muchos tipos de fresas, una fresa plana tiene dientes helicoidales o rectos en el lado del disco o del cilindro. Para funcionar, la pieza a trabajar debe tener una superficie plana paralela al eje de la fresa. Generalmente, las fresas planas son aplicables en operaciones de fresado periférico, refrentado y ranurado y son compatibles con diferentes materiales.

Fresa para ranuras de chaveta Woodruff

La fresa de ranura de chaveta es una herramienta de corte redonda con un mango alineado que tiene dientes rectos o escalonados. El diseño recto elimina material a una velocidad comparativamente menor. Las fresas de ranura para chaveta no tienen dientes de corte lateral como la fresa de ranura en T. Sin embargo, funciona de forma similar, pero es aplicable en el corte de ranuras para chavetas de madera en una pieza de trabajo.

Materiales utilizados en la fabricación de fresas

La composición del material de una fresadora puede afectar a su funcionalidad. Por lo tanto, es necesario tener en cuenta la composición del material durante el fresado de herramientas. Los materiales más comunes son:

Acero al carbono para herramientas

El acero al carbono utilizado en la fabricación de herramientas para fresadoras es una aleación de carbono y otros elementos como molibdeno, tungsteno, cromo y vanadio. Como resultado de su composición y combinaciones de materiales, se obtiene un mejor rendimiento de las herramientas para fresadoras a temperaturas extremas.

Los aceros para herramientas son de diferentes tipos: resistentes a los golpes, para trabajo en frío, para trabajo en caliente, templables al agua, de alta velocidad y para usos especiales. Además, al fabricar fresadoras-herramienta de acero al carbono, es necesario un tratamiento térmico adecuado, ya que ayuda a optimizar las propiedades intrínsecas del acero para herramientas.

Carburos

El carburo cementado es un material para herramientas de fresado de carburo de tungsteno y cobalto. El carburo de tungsteno tiene una gran dureza, pero es demasiado quebradizo para la fabricación de herramientas individuales para máquinas de mecanizado. Junto con el cobalto, el material resultante, es decir, el carburo cementado, es el material más popular para fabricar fresas y cortadores laterales y de desbaste.

Las fresas fabricadas con carburos cementados dejan un acabado superficial más liso y son más rápidas y adecuadas para materiales duros. Además, su excelente propiedad de resistencia al desgaste las hace ideales para la producción en serie. Sin embargo, las fresas de carburo cementado pueden producir virutas durante el proceso de corte. Por consiguiente, es importante controlar la velocidad de corte y utilizar refrigerante cuando sea necesario.

Acero rápido

El acero rápido contiene acero al carbono como base fabricación de chapa metálica aleados con materiales como el molibdeno y el wolframio. Algunos también contienen cobalto para mejorar la propiedad de dureza. El acero rápido es el principal material para la fabricación de herramientas de fresado y se caracteriza por su gran durabilidad y su capacidad para soportar el calor. Su bajo nivel de fricción les permite cortar materiales robustos como el acero inoxidable.

Diamante

El diamante es uno de los materiales más duros aplicables en herramientas de fresado. Estas herramientas de fresado pueden fresar varios materiales, especialmente los muy duros. Además, el diamante es muy caro. De ahí que estas herramientas suelan llevar incrustados granos de diamante, cuyo tamaño depende de la aplicación. Por ejemplo, se utilizan granos más pequeños para metales duros, mientras que los granos más grandes son ideales para materiales más blandos.

Además, las fresas de diamante tienen una alta conductividad térmica. Esto garantiza una disipación eficaz del calor producido durante el proceso de fresado.

Cerámica

La cerámica es otro material para fabricar fresas de alta velocidad para piezas de fundición de hierro y superaleaciones. A diferencia de las metálicas, las fresas de cerámica son aplicables a altas temperaturas. Además, son más estables y no se agrietan en condiciones extremas.

La cerámica a base de óxido de aluminio es ideal para cortar piezas metálicas debido a la baja reactividad química del material. A pesar de sus ventajas, la cerámica es difícil de moldear y mecanizar.

¿Cómo elegir la fresa adecuada para el mecanizado de piezas?

La utilización de la herramienta adecuada determinará el éxito global de la operación de fresado. Así se evitarán daños y se obtendrá un acabado de mayor calidad.

Material de la herramienta y de la pieza

La selección de la herramienta depende en gran medida de su tipo de material, que influye en sus características, como la durabilidad. Por ejemplo, las fresas HSS son rentables para el fresado de materiales como los no férreos soldadura de chapa y aceros al carbono medios. Además, ofrecen buena resistencia al desgaste y tenacidad. Por otro lado, las fresas cerámicas son duras, resistentes al desgaste y térmicamente estables. Son adecuadas para fresar materiales resistentes al calor, como el acero templado.

Profundidad de corte (DOC)

La cantidad de material que elimina una fresa al pasar por una pieza puede afectar a su decisión. El nivel de DOC varía con cada herramienta de corte. Determina hasta qué punto la herramienta penetra en la superficie. Los expertos recomiendan un valor más bajo de DOC para obtener una mayor calidad de corte. Sin embargo, esto puede aumentar significativamente el tiempo de mecanizado.

Número de flautas

Los filos son la parte más esencial de la fresa y son los responsables de la acción de corte. Es importante tener en cuenta el número de canales que tiene una fresa antes de utilizarla. Las distintas fresas tienen subtipos con distintos números de canales. Algunas pueden tener un solo filo, mientras que otras pueden tener hasta seis. Cuanto mayor sea el número de canales, mayor será la eliminación de material por revolución.

Ángulo de la hélice

El ángulo de hélice de las fresas determina el rendimiento térmico y el acabado superficial. Al elegir una fresa, tenga siempre en cuenta el ángulo de hélice. La cantidad de material a eliminar determinará el ángulo de hélice a utilizar. Las herramientas con ángulos de hélice más bajos son ideales cuando la tasa de arranque de material es alta. Sin embargo, pueden comprometer el acabado superficial final de la pieza.

¿Cómo mantener y alargar la vida útil de las fresas?

Un mantenimiento adecuado de la máquina herramienta es importante para prolongar la vida útil de la fresa. En consecuencia, debe tener en cuenta lo siguiente para garantizar que sus operaciones de fresado se desarrollen sin problemas.

Control del calor

El calor generado durante la operación de fresado es inevitable y puede provocar daños en la herramienta. Por ejemplo, puede provocar la dilatación de la pieza de trabajo, lo que da lugar a errores. Además, el sobrecalentamiento y el enfriamiento constantes pueden provocar un rápido desgaste y daños en la herramienta.

Debido al efecto del calor en las herramientas de fresado, es fundamental utilizar métodos de refrigeración adecuados para gestionar la generación de calor. Además, algunos refrigerantes evitan la corrosión y reducen la fricción entre la superficie de la herramienta y la pieza de trabajo.

Selección adecuada de herramientas

El diseño de la fresadora puede influir en su capacidad para soportar la tensión asociada al corte. Además, es importante utilizar la herramienta adecuada para cada trabajo. Utilizar una herramienta con un diseño incorrecto puede dar lugar a una cascada de problemas que pueden comprometer la calidad del producto.

Utilizar revestimientos especiales

Los recubrimientos pueden ser una barrera contra la fricción, el desgaste y la corrosión de la herramienta de fresado. Además, evitan que el calor dañe los componentes estructurales de la herramienta. Algunos ejemplos comunes son Nitruro de titanio (TiN), que ofrece resistencia al desgaste y reduce la fricción.

Variables de mecanizado

Los fabricantes suelen especificar la velocidad de corte y el avance adecuados para las distintas herramientas de fresado. Cuando se produce una desviación de dichas variables de mecanizado, puede provocar daños en la herramienta de fresado. Por ejemplo, utilizar una fresa a una velocidad de corte y un avance superiores a los especificados puede aumentar la temperatura de trabajo, lo que provoca daños en la herramienta y acorta su vida útil.

Conclusión

Las fresas son herramientas versátiles que tienen aplicaciones en procesos de fabricación y acabado. Estas herramientas están disponibles en diferentes formas y diseños para satisfacer las necesidades de las empresas. Este artículo ofrece una explicación detallada de los tipos de fresas y los factores que hay que tener en cuenta antes de utilizarlas.

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Preguntas frecuentes

¿Qué características tiene una fresa?

Una fresa se compone de varias partes integradas para formar una sola pieza. Los elementos principales de las fresas son el cuerpo, la periferia y el filo de corte.

¿Qué revestimientos existen para las fresas?

Los recubrimientos más comunes que puede utilizar para su herramienta de fresado incluyen Nitruro de Titanio (TiN), Carbonitruro de Titanio (TiCN), Nitruro de Aluminio y Titanio (TiAlN), Nitruro de Titanio y Aluminio (AlTiN), Diamante (recubrimientos de diamante CVD y PVD), Nitruro de Circonio (ZrN) y Nitruro de Cromo (CrN).

¿Qué factores son responsables de la generación de calor durante las operaciones de corte?

Para que una herramienta de corte cumpla su función, debe superar el esfuerzo cortante del material. Este proceso eleva la temperatura alrededor de la herramienta y la pieza.