Las herramientas de fresado CNC determinan si una trayectoria programada produce un corte estable, una superficie limpia y una tolerancia predecible. Una máquina puede posicionar con precisión, pero la geometría, el material y la configuración de la herramienta determinan las fuerzas de corte, el control de viruta y la calidad del acabado final.
La selección de herramientas es una decisión de sistema, no solo una elección de catálogo. La familia de herramientas debe adaptarse a la operación, la pieza de trabajo y la rigidez de la configuración. Cuando estos factores son claros, la vida útil de la herramienta y los tiempos de ciclo se vuelven mucho más predecibles.
Familias de fresas
Las familias de fresas CNC son más fáciles de elegir cuando se asocia cada herramienta a una dirección de corte, un tipo de característica y una trayectoria de viruta específicos. Podemos clasificar las herramientas más comunes según sus características de corte, sus limitaciones de seguridad y sus fallas si se utilizan incorrectamente.
Fresas de extremo
Las fresas de extremo son la opción preferida para cajeras, ranuras y acabado de paredes laterales, ya que cortan tanto con el extremo como con el lateral. Las fresas de extremo cuadrado crean bases planas y esquinas internas afiladas donde la geometría lo permite. Las fresas de extremo de radio de esquina (punta redondeada) reducen el astillado del filo y prolongan la vida útil de la herramienta en materiales más tenaces.
Las fresas de punta esférica son estándar para superficies 3D porque su punta redondeada controla las ondulaciones en trayectorias contorneadas. Las fresas de desbaste eliminan material rápidamente rompiendo la viruta, pero suelen requerir una pasada de acabado independiente para cumplir con los requisitos de la superficie.
Fresas frontales y cortadoras de mosca
Las herramientas de planeado se utilizan para aplanar rápidamente una superficie amplia con una carga estable distribuida entre múltiples filos de corte. Las fresas de planeado suelen ser indexables y son excelentes para cepillar material a un plano uniforme. Sin embargo, no están diseñadas para penetrar profundamente en el material.
Las fresas de planeamiento también producen superficies planas y se utilizan a menudo cuando se acepta una herramienta simple de un solo filo. Consideramos las fresas de planear y las fresas de planeamiento como "herramientas de superficie plana" y las elegimos en función del objetivo de superficie, la estabilidad de la máquina y la consistencia del proceso.
Herramientas para hacer agujeros
Un proceso confiable de perforación comienza con el posicionamiento, luego la creación del agujero y, finalmente, el acabado con el tamaño y el borde correctos. Las brocas de punto o centradoras mejoran la precisión de la ubicación y reducen el desplazamiento de la broca. Las brocas helicoidales crean el agujero principal de manera eficiente.
Los escariadores se utilizan después de taladrar cuando el diámetro del agujero y el acabado superficial requieren un control más preciso que el que proporciona la perforación. Las herramientas avellanadoras y las fresas de chaflán rematan el borde de entrada para la fijación o el desbarbado. Recomendamos elegir ángulos estándar siempre que sea posible para evitar demasiadas variaciones de herramientas.
Herramientas de roscado
Se pueden crear agujeros roscados mediante roscado con macho o fresado de roscas. La mejor opción depende del material, el tipo de agujero y la tolerancia al riesgo. Los machos de corte eliminan material y generan virutas. Los machos de conformación deforman el material, evitando las virutas, pero requieren un tamaño de agujero adecuado y un material dúctil.
Las fresas de roscar crean roscas mediante interpolación. Este método es útil cuando la calidad de la rosca y el riesgo de rotura de la herramienta son importantes. Confirmamos nuestra elección de roscado comprobando la especificación de la rosca, la profundidad del agujero, el riesgo de evacuación de viruta y si una herramienta admite varios tamaños de rosca.
Herramientas para ranurar y rebajar
Las muescas y ranuras en T suelen requerir una fresa especial diseñada para alcanzar la parte posterior de una pared, algo que una fresa de extremo no puede lograr. Las fresas de chavetero permiten crear estas características sin tener que reajustar la pieza, lo que ahorra costes de configuración y reduce el riesgo de alineación.
Las sierras de corte cortan ranuras estrechas y profundas, y también pueden realizar operaciones de tronzado en algunos flujos de trabajo. Las fresas de cola de milano crean rebajes de cola de milano. Las fresas de chavetero o de tipo Woodruff se utilizan para ranuras de chavetero específicas donde una fresa estándar no puede formar el perfil correcto.
Cortadores especiales
Las fresas especializadas aparecen cuando la geometría o los procesos tradicionales las requieren, incluso en talleres CNC modernos. Las fresas para engranajes y las fresas evolventes se utilizan para ciertas características de engranajes cuando el plan de proceso lo requiere. Las consideramos "herramientas para características específicas" en lugar de fresas de uso general.
Las fresadoras de desbaste, las fresadoras de corte lateral y las fresadoras huecas son menos comunes en el trabajo CNC diario, pero siguen siendo relevantes en ciertas configuraciones. Conocer sus nombres ayuda a reconocerlas en las listas de herramientas y a evitar usar herramientas modernas incorrectas como sustituto.
Lectura adicional:Tipos de portaherramientas CNC
Materiales y recubrimientos para herramientas
La elección del sustrato y el recubrimiento de la herramienta establece el límite práctico de resistencia térmica, tenacidad del filo y tasa de desgaste en el fresado CNC. Comparamos los materiales como un equilibrio entre tenacidad, dureza a altas temperaturas y costo, ya que el mejor material depende del corte.
Las herramientas de acero al carbono son una opción económica para trabajos a baja velocidad. No se suelen utilizar para el fresado CNC moderno de alta velocidad en metales más duros, pero sí se utilizan en operaciones sencillas donde el calor no es un factor importante.
El acero de alta velocidad (HSS) ofrece mayor tenacidad que el carburo y tolera bien los impactos y las vibraciones. El HSS se suele elegir cuando la rigidez es baja, las cantidades son pequeñas o la pieza de trabajo es blanda y no justifica el coste del carburo.
El carburo es la mejor opción para el fresado CNC porque mantiene su dureza a altas temperaturas y permite velocidades de corte más rápidas. Sin embargo, el carburo es menos tolerante a las vibraciones y el descentramiento. Siempre comprobamos la rigidez, el estado del portaherramientas y el stickout antes de asumir que el carburo tendrá un mejor rendimiento que el acero de alta velocidad (HSS).
Las herramientas de cerámica, CBN y diamante se utilizan para casos específicos donde el calor y la dureza son los principales desafíos. Estas herramientas requieren un control estricto de la configuración y el proceso. Deben seleccionarse con la orientación del proveedor, ya que sus modos de fallo suelen ser repentinos.
Los recubrimientos resuelven problemas relacionados con el desgaste, el calor y la adhesión del material; no son mejoras universales. Entre los recubrimientos comunes se incluyen el TiN para el desgaste general, el TiCN para una mayor resistencia al desgaste y el AlTiN/TiAlN para una mayor resistencia al calor en condiciones de corte exigentes.
Verificamos la elección del recubrimiento según el material de la pieza, la estrategia de refrigerante y la vida útil prevista de la herramienta, en lugar de confiar en las afirmaciones de marketing. Los catálogos de los proveedores incluyen opciones de recubrimiento, número de flautas y rangos de dureza, y esta información debe contrastarse con la configuración de mecanizado real.
Factores de geometría y configuración
La geometría de la herramienta y la rigidez de la configuración determinan si las fuerzas de corte se mantienen estables o provocan vibraciones, deflexión y astillado del filo. Verificamos las opciones geométricas clave que determinan el éxito, especialmente para herramientas pequeñas y características profundas.
Conteo de flautas y evacuación de virutas
El número de flautas equilibra el espacio entre virutas y la resistencia del núcleo. Menos flautas proporcionan canales más grandes para materiales blandos que generan mucha viruta. Más flautas añaden rigidez y distribuyen la carga en materiales más duros donde se debe controlar el espesor de la viruta.
La evacuación de viruta es un requisito del proceso, no una preferencia. Si la viruta no puede salir del corte, se acumula calor y la vida útil de la herramienta se reduce drásticamente, independientemente del material de la misma.
Diámetro de la herramienta y radios internos
El diámetro de la herramienta está limitado por el radio interno más pequeño y la ranura más estrecha del diseño de la pieza. Una herramienta grande elimina material más rápido, pero no cabe en esquinas estrechas. Un enfoque de dos etapas suele ser más efectivo: desbastar con una herramienta más grande y luego acabar las esquinas con una más pequeña.
Los filetes y las esquinas interiores son muy importantes, ya que determinan directamente qué diámetros de fresa son prácticos. Esto se aclara al principio del proceso de cotización, ya que modificar el radio de un filete en CAD suele ser más económico que usar una microherramienta frágil y aceptar un tiempo de ciclo más largo.
Stickout, Holders y Runout
La protuberancia de la herramienta, o la longitud que sobrepasa el portaherramientas, es una causa importante de vibraciones y deflexión. Mantener la herramienta lo más corta posible mejora el acabado y protege los filos de corte, especialmente con carburo.
El desgaste convierte una herramienta multicanal en una herramienta monocanal sobrecargada, ya que un filo realiza la mayor parte del corte. Revisamos la limpieza del portaherramientas, el estado de la pinza y la higiene del cono del husillo antes de atribuir el desgaste prematuro a la herramienta.
Refrigerante, calor y choque térmico
Su estrategia de refrigerante debe adaptarse al material de la herramienta y al ciclo térmico del corte. Los cortes interrumpidos calientan y enfrían repetidamente el filo, lo que puede causar agrietamiento térmico. Dependiendo de la herramienta y el material, un chorro de aire o un suministro controlado de refrigerante pueden ser una mejor opción.
La gestión del calor también supone un problema de viruta. Si la viruta disipa el calor y el corte se mantiene limpio, la vida útil de la herramienta es estable. Si se recortó la viruta, el filo se desgasta rápidamente, incluso con ajustes conservadores.
Un flujo de trabajo para prevenir errores
Un flujo de trabajo consistente para la selección de herramientas reduce los desechos al convertir la selección de herramientas en una serie de pasos verificables. Decidimos las herramientas en el mismo orden en que la mayoría de los talleres ejecutan un trabajo: primero la cara y el dato de referencia, luego la eliminación de piezas en bloque, el acabado de las características y, por último, el acondicionamiento del filo.
Empiece etiquetando cada característica como superficie plana, fresado de cavidades/paredes, perforación de agujeros o forma/rebaje especial. A continuación, asigne la familia de fresas que realiza esa acción. Solo después deberá elegir el diámetro, el número de flautas y el recubrimiento.
Puntos de verificación a utilizar:
- El radio interno más pequeño y el ancho de ranura permiten los diámetros de herramienta planificados.
- La rigidez de la configuración respalda el saliente planificado y el número de flautas.
- La evacuación de viruta es posible con la estrategia de refrigerante/aire elegida y la geometría de la herramienta.
- La lista de herramientas minimiza los cambios sin forzar el uso de microherramientas riesgosas.
También recomendamos agregar una "línea de especificaciones de herramientas" a la hoja de proceso para que las compras y la programación estén coordinadas. Esta línea debe incluir el tipo de herramienta, el diámetro, el número de flautas, la longitud de las flautas, la longitud total, el recubrimiento y el tipo de portaherramientas.
Patrones de desgaste y modos de falla
El control del desgaste de las herramientas es más eficaz cuando se trata el desgaste como una señal de alerta temprana, no como una rotura inesperada. Prevenimos el tiempo de inactividad vinculando los patrones de desgaste comunes con la primera acción correctiva que suele solucionarlos.
El desgaste de flanco es un patrón de abrasión normal que indica que una herramienta ha alcanzado su vida útil prevista. A medida que aumenta, las fuerzas de corte aumentan y el acabado empeora. Los cambios programados de herramientas suelen ser mejores que esperar a que se produzcan fallos.
El astillado suele indicar vibración, cortes interrumpidos o falta de rigidez. Primero, busque maneras de reducir el sobredimensionamiento, controlar los problemas de portaherramientas y descentramiento, y ajuste la estrategia de corte antes de cambiar de herramienta.
El recrecimiento del filo es común en materiales gomosos y da como resultado un acabado deficiente y un corte impredecible. Mejorar la evacuación de viruta, usar una geometría afilada y elegir el recubrimiento adecuado puede estabilizar el corte.
El agrietamiento térmico aparece cuando un filo oscila entre caliente y frío. Revisamos la estrategia de refrigerante y las condiciones de entrada y salida, ya que el refrigerante adecuado depende del material específico de la herramienta, la pieza de trabajo y el patrón de corte.
El almacenamiento y la manipulación adecuados también son importantes. Los filos de carburo se astillan fácilmente cuando las herramientas chocan entre sí. Organizadores especiales, fundas y portaherramientas limpios protegen el filo y ayudan a mantener la desviación mínima.
Conclusión
En Yonglihao Machinery, entendemos que el rendimiento de las herramientas de fresado CNC depende de la perfecta adaptación de la familia de herramientas, el material y la rigidez de la configuración a las características de la pieza y el comportamiento de la viruta. Los resultados más fiables se obtienen seleccionando primero el tipo de fresa adecuado y, posteriormente, ajustando la geometría y el recubrimiento según el riesgo de corte específico.
Podemos resumir la selección de herramientas como un proceso profesional y repetible: definir la operación, seleccionar la familia de fresas, restringir el diámetro según la geometría, controlar estrictamente el stickout y el runout, y verificar la evacuación de viruta. Este riguroso método reduce las conjeturas, garantiza acabados superficiales uniformes y permite predecir la vida útil de la herramienta.
Como profesional fabricante de prototipos, Yonglihao Machinery se dedica a brindarle el más alto estándar de Mecanizado CNC y servicios de fresado. Ya sea que su proyecto requiera geometrías complejas o un control de tolerancias estricto, contamos con la experiencia y la tecnología para hacerlo realidad. Si busca un socio confiable para el mecanizado, contáctenos hoy mismo y deje que nuestra excelente artesanía proteja su próximo proyecto.
Continuar leyendo: ¿Cómo seleccionar herramientas de corte para el mecanizado CNC?
Preguntas frecuentes
¿Cuáles son las herramientas de fresado CNC más comunes?
Las fresas de extremo, las fresas de planear y las brocas son las herramientas más comunes, ya que la mayoría de las piezas requieren cepillado, cajeado y perforación. Una lista típica de herramientas también incluye una herramienta de chaflán para roturas de filo y un macho de roscar o fresa de roscar. La variedad de herramientas aumenta cuando las piezas tienen rebajes, chaveteros o formas especiales.
Fresado de extremos vs. fresado frontal: ¿cuál es la diferencia?
El fresado frontal utiliza el extremo y el lateral de una fresa frontal para cortar cavidades, paredes y perfiles. El planeado elimina material en una amplia superficie plana con una fresa frontal. La elección depende de si la característica principal es un plano amplio o una cavidad o pared contenida.
¿Cómo elijo el número de flautas para aluminio versus acero?
El aluminio suele necesitar menos flautas para maximizar el espacio de la viruta y reducir la soldadura de viruta. El acero y las aleaciones más tenaces suelen necesitar más flautas para aumentar la rigidez de la herramienta y distribuir la carga de corte. La solución correcta sigue dependiendo de la evacuación de la viruta y la rigidez, por lo que siempre es necesario verificar el número de flautas.
¿Cuándo debo utilizar un escariador en lugar de un taladro?
Utilice un escariador cuando el tamaño del orificio y el acabado superficial requieran mayor precisión que la que ofrece un taladro. El taladrado crea el orificio, pero el escariado lo lleva al tamaño final con un mejor acabado. El escariado debe planificarse como un segundo paso después de perforar el orificio.
Macho o fresa de roscar: ¿cuál es más seguro?
Las fresas de roscar pueden ser más seguras cuando el control de viruta, la calidad de la rosca o la rotura de la herramienta son un problema. La trayectoria de la herramienta es controlable y la herramienta tiene menos probabilidad de agarrotarse que un macho de roscar. Los machos de roscar son rápidos, pero sensibles al tamaño del agujero, el material y la evacuación de viruta. La mejor opción depende del trabajo específico.
¿Cómo puedo reducir los cambios de herramientas sin riesgo?
Para reducir los cambios de herramientas, diseñe piezas con tamaños de herramienta estándar y radios internos razonables. Las herramientas más grandes pueden desbastar el material rápidamente, mientras que las más pequeñas solo acaban las esquinas estrechas que lo requieren. Planifique el utillaje para minimizar el uso de microherramientas, a menos que una característica lo requiera.
