Las fresas son herramientas de corte utilizadas habitualmente en fresadoras o centros de mecanizado para realizar operaciones de fresado (y ocasionalmente en otras máquinas herramienta ). Eliminan material mediante su movimiento dentro de la máquina (por ejemplo, un molino de punta esférica) o directamente de la forma de la fresa (por ejemplo, una herramienta de forma como una fresa por tallado).
Las fresas vienen en varias formas y tamaños. También existe la posibilidad de elegir entre recubrimientos, así como el ángulo de ataque y el número de superficies de corte.
Las fresas de extremo (fila del medio en la imagen) son aquellas herramientas que tienen dientes cortantes en un extremo, así como en los lados. Las palabras fresa de extremo se utilizan generalmente para referirse a cortadores de fondo plano, pero también incluyen cortadores redondeados (conocidos como cortadores de punta esférica ) y cortadores redondeados (conocidos como cortadores de punta toro o toro ). Suelen estar fabricados de acero de alta velocidad o de carburo cementado y tienen una o más flautas. Son la herramienta más común utilizada en un molino vertical.
Las fresas de desbaste eliminan rápidamente grandes cantidades de material. Este tipo de fresa utiliza un corte en forma de diente ondulado en la periferia. Estos dientes ondulados actúan como muchos filos de corte sucesivos produciendo muchas virutas pequeñas. Esto da como resultado un acabado superficial relativamente rugoso, pero las virutas toman la forma de secciones cortas y delgadas y son más manejables que una sección más gruesa con forma de cinta, lo que da como resultado virutas más pequeñas que son más fáciles de limpiar. Durante el corte, varios dientes están en contacto simultáneo con la pieza de trabajo, lo que reduce el ruido y la vibración. La eliminación rápida de material con cortes pesados a veces se denomina acaparamiento . Las fresas de desbaste también se conocen a veces como cortadoras "rippa" o "ripper".
Las fresas de punta esférica o las fresas de punta esférica (fila inferior en la imagen) son similares a las brocas ranuradas, pero el extremo de las fresas es semiesférico . Son ideales para mecanizar formas contorneadas tridimensionales en centros de mecanizado , por ejemplo en moldes y matrices . A veces se les llama molinos de bolas en la jerga del taller, a pesar de que ese término también tiene otro significado . También se utilizan para agregar un radio entre caras perpendiculares para reducir las concentraciones de tensiones .
Una fresa de punta redondeada fresa una ranura con un radio de esquina, intermedio entre una fresa de extremo y una cortadora de bolas; por ejemplo, puede ser una fresa de 20 mm de diámetro con una esquina de 2 mm de radio. La silueta es esencialmente un rectángulo con sus esquinas truncadas (ya sea por un chaflán o por un radio).
Los molinos de desbastes se utilizan solos o en operaciones de fresado en grupo en fresadoras manuales horizontales o universales para mecanizar grandes superficies amplias rápidamente. Han sido sustituidas por el uso de fresas frontales con puntas de carburo cementado que luego se utilizan en molinos verticales o centros de mecanizado.
El cortador lateral y frontal está diseñado con dientes cortantes en su costado y en su circunferencia. Se fabrican en diferentes diámetros y anchos según la aplicación. Los dientes laterales permiten que la cortadora realice cortes desequilibrados (cortando solo por un lado) sin desviar la cortadora como sucedería con una sierra cortadora o una cortadora de ranuras (sin dientes laterales).
Las fresas de este factor de forma fueron las primeras fresas desarrolladas. Desde la década de 1810 hasta al menos la década de 1880, fueron la forma más común de fresa, mientras que hoy esa distinción probablemente se aplica a las fresas de extremo. Tradicionalmente, las fresas laterales y frontales HSS se utilizan para fresar ranuras y ranuras.
Hay 8 cortadores (excluyendo los raros medios tamaños) que cortarán engranajes desde 12 dientes hasta una cremallera (diámetro infinito).
Estas fresas son un tipo de herramienta de forma y se utilizan en máquinas talladoras para generar engranajes. Una sección transversal del diente del cortador generará la forma requerida en la pieza de trabajo, una vez configurada en las condiciones adecuadas (tamaño en blanco). Una fresadora es una fresadora especializada.
Mientras que una fresa se acopla al trabajo de la misma manera que lo haría un engranaje acoplado (y corta la pieza en bruto progresivamente hasta que alcanza la forma final), una fresa de roscar funciona de manera muy similar a una fresa, desplazándose alrededor del trabajo en una interpolación helicoidal.
Una fresa de planear es una fresa diseñada para refrentar en lugar de, por ejemplo, crear una cavidad (fresas de extremo). Los filos de corte de las fresas planeadoras siempre se encuentran a lo largo de sus lados. Por lo tanto, siempre debe cortar en dirección horizontal a una profundidad determinada procedente del exterior de la culata. Varios dientes distribuyen la carga de la viruta y, dado que los dientes normalmente son insertos de carburo desechables , esta combinación permite un planeado muy grande y eficiente.
Un cortador de moscas se compone de un cuerpo en el que se insertan una o dos puntas de herramienta . A medida que gira toda la unidad, las brocas de la herramienta realizan cortes amplios y poco profundos. Las fresas volantes son análogas a las fresas para planear en el sentido de que su propósito es el planeado y sus fresas individuales son reemplazables. Las fresas de planear son más ideales en varios aspectos (p. ej., rigidez, indexabilidad de las plaquitas sin alterar el diámetro efectivo de la fresa o el desplazamiento de la longitud de la herramienta, capacidad de profundidad de corte), pero tienden a ser caras, mientras que las fresas de planear son muy económicas.
La mayoría de los cortadores de moscas simplemente tienen un cuerpo central cilíndrico que sostiene una broca. Suele ser una herramienta estándar para girar a la izquierda que se mantiene en un ángulo de 30 a 60 grados. Los cortadores de moscas con dos brocas no tienen un nombre "oficial", pero a menudo se les llama cortadores de moscas dobles, cortadores de moscas de doble extremo o barras de moscas. Este último nombre refleja que a menudo toman la forma de una barra de acero con una broca sujeta en cada extremo. A menudo, estas brocas se montan en ángulo recto con respecto al eje principal de la barra y la geometría de corte se proporciona mediante una herramienta de torneado a la derecha estándar.
Los cortadores de mosca regulares (una broca, con un diámetro de barrido generalmente inferior a 100 mm) se venden ampliamente en los catálogos de herramientas de los maquinistas. Las moscas rara vez se venden comercialmente; normalmente los realiza el usuario. Las barras de mosca son quizás un poco más peligrosas de usar que las fresas y los cortadores de moscas normales debido a su mayor oscilación. Como lo expresó un maquinista, hacer funcionar una barra de mosca es como "hacer funcionar una cortadora de césped sin la plataforma", [2] es decir, la cortadora oscilante expuesta es una oportunidad bastante grande para tomar herramientas manuales, trapos, dedos, etc. en. Sin embargo, dado que un maquinista nunca puede ser descuidado impunemente con cortadores o piezas de trabajo en rotación, esto simplemente significa tener el mismo cuidado de siempre, excepto que hay algo en juego un poco más alto. Las barras bien hechas en manos concienzudas brindan años de servicio rentable y sin problemas para el refrentado de grandes piezas de trabajo poligonales, como bloques de troqueles/moldes.
Los cortadores Woodruff se utilizan para cortar el chavetero de una llave Woodruff .
Las fresas huecas, más a menudo llamadas simplemente fresas huecas , son esencialmente "fresas de adentro hacia afuera". Tienen forma de tubo (pero con paredes más gruesas), con los bordes cortantes en la superficie interior. Originalmente se utilizaban en tornos de torreta y máquinas de tornillo como alternativa al torneado con una herramienta de caja , o en fresadoras o taladradoras para terminar un jefe cilíndrico (como un muñón ). Las fresas huecas se pueden utilizar en tornos CNC modernos y en máquinas de estilo suizo . Una ventaja de utilizar una fresa hueca ajustable indexable en una máquina de estilo suizo es la sustitución de múltiples herramientas. Al realizar múltiples operaciones en una sola pasada, la máquina no necesita ya que puede acomodar otras herramientas en la zona de herramientas y mejora la productividad.
Los molinos huecos más avanzados utilizan insertos de carburo indexables para cortar, aunque todavía se utilizan hojas tradicionales de acero de alta velocidad y con punta de carburo.
El fresado hueco tiene una ventaja sobre otras formas de corte porque puede realizar múltiples operaciones. Un molino hueco puede reducir el diámetro de una pieza y también realizar refrentado , centrado y achaflanado en una sola pasada.
Las fresas huecas ofrecen una ventaja sobre las herramientas de un solo punto. Las múltiples hojas permiten duplicar la velocidad de avance y pueden mantener una concentricidad más cercana. El número de hojas puede ser hasta 8 o tan solo 3. Para una eliminación de diámetro significativa (desbaste), se necesitan más hojas.
El trepanado también es posible con un molino hueco. Se pueden utilizar hojas de forma especial en un molino hueco para trepanar diámetros, formas y ranuras de anillos.
La interpolación tampoco es necesaria cuando se utiliza un molino hueco; esto puede resultar en una reducción significativa del tiempo de producción.
Con una fresa hueca son posibles radios esféricos tanto convexos como cóncavos. Las múltiples cuchillas de un molino hueco permiten producir este radio manteniendo una tolerancia estricta.
Un uso común de un molino hueco es prepararlo para roscar. El molino hueco puede crear rápidamente un diámetro de prerosca constante, lo que mejora la productividad.
Un molino hueco ajustable es una herramienta valiosa incluso para un pequeño taller mecánico porque las cuchillas se pueden cambiar para un número casi infinito de geometrías posibles.
Una fresa de concha es cualquiera de varias fresas (normalmente una fresa de planear o una fresa de extremo) cuya construcción adopta una forma modular , con el vástago (eje) hecho por separado del cuerpo de la fresa, que se denomina "concha" y se fija a la vástago/eje a través de cualquiera de varios métodos de unión estandarizados.
Este estilo modular de construcción es apropiado para fresas grandes por aproximadamente la misma razón que los motores diésel grandes usan piezas separadas para cada cilindro y culata, mientras que un motor más pequeño usaría una pieza fundida integrada. Dos razones son que (1) para el fabricante es más práctico (y por lo tanto menos costoso) hacer las piezas individuales como esfuerzos separados que mecanizar todas sus características en relación entre sí mientras toda la unidad está integrada (lo que requeriría un mayor área de trabajo de la máquina herramienta); y (2) el usuario puede cambiar algunas piezas manteniendo otras iguales (en lugar de cambiar toda la unidad). Un cenador (a un precio hipotético de 100 dólares) puede servir para varias conchas en diferentes momentos. Por lo tanto, 5 fresas diferentes pueden requerir solo 100 USD de costo de eje, en lugar de 500 USD, siempre y cuando el flujo de trabajo del taller no requiera que todas se instalen simultáneamente. También es posible que una herramienta estrellada deseche sólo el armazón en lugar de tanto el armazón como el eje. Para evitar también daños a la carcasa, muchas cortadoras, especialmente en diámetros más grandes, también tienen otra pieza reemplazable llamada cuña, que se monta en la carcasa y los insertos se montan en la cuña. De esa manera, en caso de daños leves, solo es necesario reemplazar el inserto y, como máximo, la cuña. El caparazón está a salvo. Esto sería como estrellar una fresa "normal" y poder reutilizar el vástago en lugar de perderlo junto con las flautas.
La mayoría de las fresas de carcasa que se fabrican hoy en día utilizan plaquitas indexables para los filos de corte; por lo tanto, el vástago, el cuerpo y los filos de corte son componentes modulares.
Existen varios métodos estandarizados comunes para montar molinos de carcasa en sus ejes. Se superponen un poco (no del todo) con la unión análoga de los platos de torno a la punta del husillo .
El tipo más común de unión entre el armazón y el eje implica una característica cilíndrica bastante grande en el centro (para ubicar el armazón concéntrico al eje) y dos orejetas o espigas que accionan el armazón con un acoplamiento positivo (como un embrague de garras ). Dentro del área cilíndrica central, uno o varios tornillos de cabeza hueca sujetan la carcasa al eje.
Otro tipo de sujeción de concha es simplemente un hilo fino de gran diámetro. Luego, la carcasa se atornilla al eje del mismo modo que las placas posteriores del mandril de torno de estilo antiguo se atornillan a la punta del husillo del torno. Este método se usa comúnmente en los cabezales de mandrinado de 2" o 3" que se usan en las fresadoras de rodilla. Al igual que con los mandriles de torno con punta de husillo roscado, este estilo de montaje requiere que el cortador solo haga cortes en una dirección de rotación. Por lo general (es decir, con orientación de hélice hacia la derecha) esto significa solo M03 , nunca M04 , o en terminología anterior al CNC, "solo hacia adelante, nunca hacia atrás". Se podría usar una rosca hacia la izquierda si se necesitara un modo de uso que involucrara direcciones opuestas (es decir, solo M04, nunca M03).
Aunque existen muchos tipos diferentes de fresas, comprender la formación de viruta es fundamental para el uso de cualquiera de ellas. A medida que la fresa gira, el material a cortar se introduce en ella y cada diente de la fresa corta una pequeña viruta de material. Lograr el tamaño correcto de chip es de vital importancia. El tamaño de este chip depende de varias variables.
El maquinista necesita tres valores: S , F y Profundidad al decidir cómo cortar un nuevo material con una nueva herramienta. Sin embargo, probablemente el fabricante de la herramienta le proporcionará los valores de V c y F z . A partir de ellos se pueden calcular S y F :
Una fresa puede cortar en dos direcciones, a veces conocidas como convencional o hacia arriba y hacia arriba o hacia abajo .
La ubicación del cortador es el tema de dónde ubicar el cortador para lograr el contorno (geometría) deseado de la pieza de trabajo, dado que el tamaño del cortador no es cero. El ejemplo más común es la compensación del radio de la fresa (CRC) para fresas , donde la línea central de la herramienta se desplazará de la posición objetivo mediante un vector cuya distancia es igual al radio de la fresa y cuya dirección se rige por el ascenso hacia la izquierda/derecha. /convencional, distinción arriba/abajo. En la mayoría de las implementaciones de código G , son G40 a G42 los que controlan el CRC (cancelación G40, G41 izquierda/ascender, G42 derecha/convencional). El operador o maquinista del CNC ingresa los valores de radio para cada herramienta en los registros de compensación, quien luego los modifica durante la producción para mantener los tamaños terminados dentro de la tolerancia . La ubicación del cortador para contorneado 3D en fresado de 3, 4 o 5 ejes con una fresa de bolas se maneja fácilmente mediante software CAM en lugar de programación manual. Normalmente, la salida del vector CAM se postprocesa en código G mediante un programa de postprocesador que se adapta al modelo de control CNC particular. Algunos controles CNC de último modelo aceptan la salida vectorial directamente y hacen la traducción a las entradas del servo internamente.
Otra cualidad importante a considerar de la fresa es su capacidad para lidiar con las virutas generadas por el proceso de corte. Si las virutas no se eliminan tan rápido como se producen, las ranuras se obstruirán e impedirán que la herramienta corte de manera eficiente, lo que provocará vibración, desgaste de la herramienta y sobrecalentamiento. Varios factores afectan la eliminación de virutas, incluida la profundidad y el ángulo de las ranuras, el tamaño y la forma de las virutas, el flujo de refrigerante y el material circundante. Puede ser difícil de predecir, pero un buen maquinista estará atento a la acumulación de virutas y ajustará las condiciones de fresado si se observa.
Seleccionar una fresa no es una tarea sencilla. Hay muchas variables, opiniones y tradiciones a considerar, pero esencialmente el maquinista está tratando de elegir una herramienta que corte el material según las especificaciones requeridas al menor costo. El costo del trabajo es una combinación del precio de la herramienta, el tiempo que tarda la fresadora y el tiempo que tarda el maquinista. A menudo, para trabajos de una gran cantidad de piezas y días de tiempo de mecanizado, el costo de la herramienta es el más bajo de los tres costos.
La historia de las fresas está íntimamente ligada a la de las fresadoras . El fresado evolucionó a partir del limado rotatorio, por lo que existe una continuidad de desarrollo entre las primeras fresas conocidas, como la de Jacques de Vaucanson de aproximadamente las décadas de 1760 o 1770, [3] [4] hasta las fresas de los pioneros del fresado de la década de 1810. hasta la década de 1850 ( Whitney , North , Johnson, Nasmyth y otros), [5] hasta los cortadores desarrollados por Joseph R. Brown de Brown & Sharpe en la década de 1860, que se consideraban una ruptura con el pasado [6] [7] por su gran paso adelante en el aspereza de los dientes y por la geometría que permitía realizar afilados sucesivos sin perder el juego (rastrillo, rastrillo lateral, etc.). De Vries (1910) [7] informó: "Esta revolución en la ciencia de las fresas tuvo lugar en los Estados Unidos alrededor del año 1870, y se hizo generalmente conocida en Europa durante la Exposición de Viena en 1873. Por extraño que pueda parecer ahora que Este tipo de fresa ha sido universalmente adoptado y ya no se pone en duda su innegable superioridad sobre el antiguo tipo europeo, se mira con mucha desconfianza y los expertos europeos se muestran muy reservados a la hora de expresar sus opiniones. Incluso nosotros mismos podemos recordar que después de que la fresa de paso grueso desapareciera Después de su introducción, ciertos expertos e ingenieros muy inteligentes y por lo demás astutos consideraron la nueva herramienta de corte con muchos movimientos de cabeza. Sin embargo, cuando[,] la Exposición Mundial de Filadelfia en 1876 mostró a los expertos europeos una aplicación universal y polifacética de la fresa de paso grueso que superó incluso las expectativas más optimistas, los ingenieros más previsores se convencieron de las inmensas ventajas que la aplicación del nuevo tipo abría para la industria metalúrgica, y desde entonces el tipo americano avanzó , lentamente al principio, pero luego a pasos rápidos". [8]
Woodbury proporciona citas [9] de patentes de diversos avances en el diseño de fresas, incluido el espaciado irregular de los dientes (1867), formas de dientes insertados (1872), ranura en espiral para romper el corte (1881) y otros. También proporciona una cita sobre cómo la introducción de las fresas verticales generó un uso más amplio de los tipos de fresas longitudinales y cortadoras de mosca. [10]
El estudio científico de Holz y De Leeuw de Cincinnati Milling Machine Company [11] hizo que los dientes fueran aún más gruesos e hizo con las fresas lo que FW Taylor había hecho con las fresas de una sola punta con sus famosos estudios científicos sobre el corte.
Medios relacionados con los cabezales de fresado en Wikimedia Commons