Tipos de. fresadora, Apuntes de Diseño gráfico

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OPERACIONES DE FRESADO

HERRAMIENTAS NORMALIZADAS DE LA FRESA

.- ÍNDICE:

1. INTRODUCCIÓN.

2. MÁQUINAS PARA EL FRESADO.

a. Tipos de fresadoras. b. Formas de mecanizado obtenible. c. Componentes de las máquinas (fresadoras).

• Cuerpo.
• Ménsula.
• Carro transversal.
• Mesa porta-piezas.
• Mecanismos del movimiento principal.
• Mecanismos de avance.
• Puente.

1. SUJECIÓN DE PIEZAS.
2. PARÁMETROS DE CORTE PRINCIPALES.
3. HERRAMIENTAS DE LA FRESA. a) Herramientas normalizadas de la fresa. b) Material de las herramientas de corte. c) Montaje de herramientas.

La determinación de los parámetros óptimos de corte (número de pasadas, profundidad de corte para cada pasada, velocidad de corte y velocidad de avance) se considera crucial a la hora de planificar el proceso en el caso de que la operación se lleve a cabo con múltiples pasadas. La optimización de los parámetros tiene una relación directa con el coste y el tiempo de producción de un componente mecanizado, así como a la calidad del producto final.

2. MÁQUINAS PARA EL FRESADO; Una FRESADORA es una máquina-herramienta diseñada para mecanizar metales , madera y otros materiales sólidos. a) Tipos de fresadoras; Las fresadoras se clasifican por la orientación del eje de corte con respecto a su pieza de trabajo y su grado de movimiento. Según su orientación tenemos;

• Verticales
• Horizontales
• Universales .- Fresadora Vertical ; La fresadora en la que el eje del husillo es perpendicular a la mesa de trabajo se denomina fresadora vertical. .- Fresadora Horizontal; En la fresadora horizontal, el eje de rotación del husillo está horizontal a la mesa. .- Fresadora Universal ; Una fresadora universal combina el manejo vertical y horizontal de sus herramientas de corte, teniendo además en algunos casos, una mesa de trabajo giratoria, que permite que la mesa se mueva 45 grados desde la posición horizontal estándar. Este movimiento de la pieza de trabajo permite operaciones de fresado angular o helicoidal más sencillas.

.- Fresadoras CNC; El control numérico se puede definir como una forma de automatización programable en la que el proceso se controla mediante números, letras y símbolos. En el caso de las máquinas herramienta, como por ejemplo la fresadora, esta automatización programable se utiliza para llevar a cabo el funcionamiento de la máquina. Las fresadoras por control numérico (CNC) son aquellas en las que el proceso de mecanizado de las piezas por la máquina se hace mediante la interpretación de un código alfanumérico o programa. Las primeras fresadoras se automatizaban manual o mecánicamente, pero los avances tecnológicos han llevado al desarrollo del Control Numérico Computacional para automatizar los procesos de las máquinas.

.- Fresado lateral; Es el proceso de mecanizado el que produce una superficie vertical plana en los lados de una pieza de trabajo. Esta operación se realiza utilizando una fresa de corte lateral. .- Fresado plano; Es un proceso de fresado de superficies planas manteniendo el eje del cortador paralelo a la superficie que se está fresando. También se llama fresado de superficie o fresado de losa. Una fresadora plana se usa para el fresado simple. .- Fresado Straddle ; Es un proceso en el que se utilizan dos fresas laterales para mecanizar dos lados opuestos de una pieza de trabajo a la vez. La operación de fresado a horquilla se muestra en la figura que se proporciona a continuación. .-Fresado angular; Es un proceso de fresado de superficies planas que no son paralelas ni perpendiculares al eje de la fresa. También se llama fresado de ángulo. Se utiliza una fresa de ángulo único para realizar esta operación. .-Fresado de pandillas; Es el proceso de mecanizado en el que dos o más fresas se utilizan juntas para realizar diferentes operaciones de fresado a la vez. En el fresado de pandillas, los cortadores están montados en el árbol. .- Molienda de la forma; Es el proceso de mecanizado de un contorno especial (contorno) compuesto por curvas, líneas rectas, o completamente de curvas, en un solo corte. Para realizar esta operación, se utilizan fresas formadas al contorno que se va a cortar. Esta operación se lleva a cabo utilizando fresas de redondeo, convexas, cóncavas y de esquina.

.- Molienda de perfiles; Esta operación de fresado se usa para cortar un perfil en la pieza de trabajo. .- Molienda de las principales formas, ranuras y ranuras; Esta operación de fresado se utiliza para producir formas clave, ranuras y ranuras en la pieza de trabajo. .- Sierra de fresado; Es un proceso de mecanizado que se utiliza para producir ranuras estrechas o ranuras en la pieza de trabajo. También se usa para dividir la pieza de trabajo en dos partes iguales o desiguales, utilizando una fresa de sierra. El ancho de este cortador es muy inferior en comparación con el ancho de la pieza de trabajo. .-Fresado de engranajes; Es el proceso de fresado que se usa para cortar engranajes en la pieza de trabajo. Esta operación se realiza mediante el uso de fresas formadas, llamadas cortadores de engranajes evolventes. .- Fresado helicoidal; Esta operación de fresado se realiza para producir objetos con diseño helicoidal, como engranajes helicoidales, taladros retorcidos, etc., que se realiza en la periferia de la pieza de trabajo cilíndrica. .-Fresado de levas; Es un proceso de mecanizado que se utiliza para hacer levas. Las levas se utilizan para abrir y cerrar las válvulas en los motores de combustión interna. .- Fresado de rosca; Es el proceso de fresado utilizado para cortar roscas en la pieza de trabajo cilíndrica.

.- Ménsula; En una fresadora horizontal existe una pieza a modo de escuadra llamada ménsula o consola, situada a lo largo de las caras de la bancada vertical llamada cuerpo de la fresadora, sobre la cual se mueve un carro porta mesa.

• Transmisión del movimiento a la ménsula. Para la transmisión del movimiento desde la caja de avances hasta los mecanismos de la ménsula, se suele emplear: o un eje telescópico y dos juntas cardan. (A) o un eje vertical con un chavetero corrido, que acciona un engranaje de chaveta corrediza en el cual va la ménsula. (B) (B) (A)
• Mecanismos en ménsula y carros. Los 3 movimientos que tienen lugar, es decir, el movimiento longitudinal de la mesa, el transversal del carro portamesa, y el vertical de la ménsula se rigen por un mecanismo husillo-tuerca y pueden realizarse de manera automática o manual, de manera que el husillo gira accionado por una manivela o volante.

. - Carro transversal; .- Mesa porta-piezas; La mesa de trabajo es el elemento de la fresadora donde se sujetaran las piezas para su mecanizado, y donde se producirá la base del trabajo a hacer. Ésta se puede desplazar de forma manual o automática con velocidades de avance de mecanizado o con velocidades de avance rápido en vacío. Para ello, cuenta con una caja de avances expresados de mm/minuto, donde se puede seleccionar el avance de trabajo adecuado a las condiciones tecnológicas del mecanizado.

• Movimiento longitudinal: según el eje X , que corresponde habitualmente al movimiento de trabajo. Para facilitar la sujeción de las piezas, la mesa está dotada de unas ranuras en forma de T para permitir la fijación de mordazas u otros elementos de sujeción, y además puede inclinarse para el tallado de ángulos. Esta mesa puede avanzar de forma automática de acuerdo con las condiciones de corte que requiera el mecanizado.

Se diferencian así:

• Sistema monopolea: el movimiento desde el motor se transmite mediante una sola polea hasta la caja de cambio de velocidades, compuesto de engranajes desplazables.
• Sistema de ataque directo: es similar al sistema monopolea, con la diferencia de que aquí no interviene ninguna polea, y en el eje motor lleva el primer engranaje. La transmisión es directa tanto a la caja de velocidades como a la de avances. .- Mecanismos de avance; Esta transmisión puede realizarse de tres maneras, según de dónde se tome el movimiento:
• del eje motor , mediante cadenas o engranajes, sin pasar por la caja de velocidades. En este caso, los avances son independientes del eje portafresas, y se expresan en mm/min.
• del eje principal de la fresadora, después de la caja de velocidades, por medio de cadena o correa. Los avances son proporcionales a la velocidad de giro del eje portafresas, y se expresan en mm/Rev. de la fresa.
• de otro motor independiente. Los avances se expresan en mm/min. .- Puente; Es una pieza apoyada en voladizo sobre el bastidor y en él se alojan los soportes donde se apoya el eje portafresas. El portafresas o portaherramientas es el apoyo de la herramienta y le transmite el movimiento de rotación del mecanismo de accionamiento alojado en el interior del bastidor.

3. SUJECIÓN DE PIEZAS;

Para conseguir una correcta fijación de las piezas en la mesa de trabajo de una fresadora se utilizan diversos dispositivos. El sistema de sujeción debe permitir que la carga y la descarga de las piezas en la mesa de trabajo sean rápidas y precisas, garantizar la repetibilidad de las posiciones de las piezas y su amarre con una rigidez suficiente. Además, el sistema de sujeción empleado debe garantizar que la herramienta de corte pueda realizar los recorridos durante las operaciones de corte sin colisionar con ningún utillaje. Existen dos tipos principales de dispositivos de fijación:

• las bridas de apriete
• las mordazas (siendo estas las más usuales) En cuanto a las mordazas empleadas, éstas pueden ser de base fija o de base giratoria. Las mordazas de base giratoria están montadas sobre un plato circular graduado. Las Mordazas pueden ser de accionamiento manual o de accionamiento hidráulico. Las mordazas hidráulicas permiten automatizar su apertura y su cierre, así como la presión de apriete. Además, hay otros dispositivos que facilitan el apoyo como ranuras en V para fijar redondos o placas angulares para realizar chaflanes y utillajes de diseño especial. Al fijar una pieza larga con un mecanismo divisor, pueden utilizarse un contrapunto y lunetas. Para la fijación de las piezas y los dispositivos que se utilizan, las mesas disponen de unas ranuras en forma de T en las cuales se introducen los tornillos que fijan los utillajes y dispositivos utilizados, y también se pueden utilizar incluso dispositivos magnéticos que utilizan imanes. .- Sujeción mediante mordazas; La inmovilización se consigue mediante el rozamiento entre la pieza y las mordazas.

4. PARÁMETROS DE CORTE PRINCIPALES;

Los parámetros tecnológicos fundamentales que hay que considerar en el proceso de fresado son los siguientes:

• Elección del tipo de máquina, accesorios y sistemas de fijación de pieza y herramienta más adecuados.
• Elección del tipo de fresado: frontal, tangencial en concordancia o tangencial en oposición.
• Elección de los parámetros de corte: velocidad de corte ( Vc ), velocidad de giro de la herramienta en revoluciones por minuto o rpm ( n ), velocidad de avance ( Va ), profundidad de pasada ( p ), anchura de corte ( Ac ), etc... .- Velocidad de corte; Se define como velocidad de corte a la velocidad lineal de la periferia de la fresa u otra herramienta que se utilice en el fresado. La velocidad de corte, que se expresa en metros por minuto (m/min), y debe ser elegida antes de iniciar el mecanizado. Su valor adecuado depende de muchos factores, especialmente de la calidad y tipo de fresa que se utilice, de la dureza y la maquinabilidad que tenga el material que se mecanice y de la velocidad de avance empleada. Las limitaciones principales de la máquina son su gama de velocidades, la potencia de los motores y de la rigidez de la fijación de la pieza y de la herramienta. Como cada filo de corte de la fresa trabaja intermitentemente sobre la pieza, cortando únicamente durante una fracción de cada revolución de la herramienta, los filos de corte alcanzan temperaturas inferiores a las que se alcanzan en un torno y, en consecuencia, se utilizan velocidades de corte mayores. No obstante, el trabajo de la fresa en conjunto puede no considerarse intermitente, pues siempre hay un filo de corte en fase de trabajo.

La velocidad de corte es el factor principal que determina la duración de la herramienta. Una alta velocidad de corte permite realizar el mecanizado en menos tiempo pero acelera el desgaste de la herramienta. Los fabricantes de herramientas y prontuarios de mecanizado ofrecen datos orientativos sobre la velocidad de corte adecuada de las herramientas para una vida útil o duración determinada de la herramienta, por ejemplo, 15 minutos. En ocasiones, es deseable ajustar la velocidad de corte para una duración diferente de la herramienta y optimizar la productividad, para lo cual, los valores de la velocidad de corte se multiplican por un factor de corrección. La relación entre este factor de corrección y la duración de la herramienta en operación de corte no es lineal. Una velocidad de corte excesiva puede dar lugar a un desgaste muy rápido del filo de corte de la herramienta, a la deformación plástica del filo de corte con pérdida de tolerancia del mecanizado y, en general, a una calidad del mecanizado deficiente. Por otra parte, una velocidad de corte demasiado baja puede dar lugar a la formación de filo de aportación en la herramienta, a dificultades en la evacuación de viruta y al aumento del tiempo de mecanizado, lo cual se traduce en una baja productividad y un coste elevado del mecanizado. Para hallar la velocidad de corte correcta se utilizará la siguiente fórmula: Donde Vc es la velocidad de corte, n es la velocidad de rotación de la herramienta y Dc es el diámetro de la herramienta. Veamos un problema a modo de ejemplo;

PROBLEMA ; Se desea mecanizar una pieza en una fresadora utilizando una herramienta con un diámetro de 30 mm. El material y las condiciones de corte exigen una velocidad de corte de 120 m/min. Calcula la velocidad de rotación en revoluciones por minuto (rpm) a la que se debe ajustar la máquina. SOLUCIÓN ; Vc= π⋅D⋅n n= Vc⋅ 1000 1000 π⋅D n= 120⋅ 1000 // n= 120000 // n ≈ 1273,21 rpm π⋅ 30 94, La velocidad de rotación teórica es de aproximadamente 1273 rpm. .-Velocidad de avance; El avance o velocidad de avance en el fresado es la velocidad relativa entre la pieza y la herramienta, es decir, la velocidad con la que progresa el corte. El avance y el radio de la punta de la herramienta de corte son los dos factores más importantes de los cuales depende la rugosidad de la superficie obtenida en el fresado. Cada fresa puede cortar adecuadamente en un rango de velocidades de avance por cada revolución de la herramienta, denominado avance por revolución ( fn ). Este rango depende fundamentalmente de número de dientes de la fresa, del tamaño de cada diente y de la profundidad de corte, además del tipo de material de la pieza y de la calidad y el tipo de plaquita de corte. Este rango de velocidades se determina experimentalmente y se encuentra en los catálogos de los fabricantes de plaquitas. Además esta velocidad está limitada por las rigideces de las sujeciones de la pieza y de la herramienta y por la potencia del motor de avance de la máquina. El grosor máximo de viruta en mm es el indicador de limitación más importante para una herramienta de fresado.

Al igual que con la velocidad de rotación de la herramienta, en las fresadoras convencionales la velocidad de avance se selecciona de una gama de velocidades disponibles en una caja de cambios, mientras que las fresadoras de control numérico pueden trabajar con cualquier velocidad de avance hasta la máxima velocidad de avance de la máquina. El avance por revolución ( fn ) es el producto del avance por diente ( fz ) por el número de dientes ( z ) de la herramienta; fn = fz. z La velocidad de avance ( f) es el producto del avance por revolución ( fn ) por la velocidad de rotación de la herramienta (n), o también se puede definir como el producto del avance por diente ( fz ) por el número de dientes ( z ) de la herramienta y por la velocidad de rotación de la herramienta (n). Veamos un problema a modo de ejemplo; PROBLEMA 1 ; Se está utilizando una fresa frontal que tiene 8 dientes para mecanizar un bloque de acero. Si se ha seleccionado un avance por diente de 0,12 mm, calcula el avance por revolución resultante. SOLUCIÓN 1 ; fz= 0, z = 8 fn = 0,12. 8 = 0,96 mm/rev fn = fz. z