Cómo fresar en diferentes materiales

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Fresado de acero

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La aptitud para ser mecanizado del acero varía dependiendo de los elementos de aleación, el tratamiento térmico y el método de fabricación (forja, fundición, etc.).

En aceros suaves y con bajo contenido de carbono, el desgaste del filo y la formación de rebabas en la pieza son los desafíos más comunes. En aceros más resistentes, la ubicación de la fresa resulta esencial para prevenir el desconchamiento del filo.

Recomendaciones

Al mecanizar acero, observe siempre nuestras indicaciones, como la ubicación de la fresa para prevenir un espesor de viruta demasiado grande al finalizar el corte, y considere evitar el uso de refrigerante, especialmente durante las operaciones de desbaste.

Conoce más sobre aceros.

Fresado de acero inoxidable

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Los aceros inoxidables se pueden clasificar en grupos: ferríticos/martensíticos, austeníticos y dúplex (austenítico/ferrítico), cada uno requiriendo recomendaciones de mecanizado particulares para el fresado.

Fresado de acero inoxidable ferrítico/martensítico

Clasificación de materiales: P5.x

El acero inoxidable ferrítico presenta una maquinabilidad similar a la del acero de baja aleación, lo que permite aplicar las recomendaciones habituales para el fresado de acero.

El acero inoxidable martensítico posee una marcada tendencia al autotemple y crea elevadas fuerzas de corte al iniciar el corte. Utilice una trayectoria de herramienta apropiada y un método de entrada radial para asegurar el mejor acabado, y emplee una mayor velocidad de corte, vc, con el fin de mitigar el efecto de autotemple. Una mayor velocidad de corte, junto con una calidad más robusta y un filo reforzado, contribuyen a una mayor seguridad.

Fresado de acero inoxidable dúplex y austenítico

Clasificación de materiales: M1.x, M2.x y M3.x

Durante el mecanizado de aceros inoxidables dúplex y austeníticos, el desgaste más común en las herramientas es el astillamiento del filo causado por pirogrietas, el desgaste en entalla y el desgaste en el filo de aportación/embazado. Los defectos más frecuentes en la pieza son la formación de rebabas y un acabado superficial deficiente.

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Pirogrietas

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Desprendimiento del filo de la plaquita

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Aparición de rebabas y bajo acabado superficial.

Recomendaciones para desbaste

  • Utilice velocidades de corte (vc = 150–250 m/min (492–820 pies/min)) grandes para evitar el filo de aportación.
  • Mecanice sin refrigerante ni líquido de corte para minimizar los problemas por pirogrietas.

Recomendaciones para acabado

  • A veces se recomienda el uso de líquido de corte, preferiblemente refrigerante pulverizado/lubricación mínima, para mejorar el acabado superficial. Suele haber menos problemas por pirogrietas al acabar porque el calor generado en la zona de corte es menor.
  • Con una calidad cermet puede alcanzarse un acabado superficial suficientemente bueno sin líquido de corte.
  • Si el avance, fz, es demasiado bajo puede provocar un mayor desgaste de la plaquita porque el filo actúa en la zona endurecida por la deformación.

Conoce más acerca de los materiales de acero inoxidable.

Fresado de fundición

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Se distinguen cinco categorías primarias de fundición de hierro:

  • Fundición gris (GCI)
  • Fundición nodular (NCI)
  • Fundición maleable (MCI)
  • Fundición de grafito compacto (CGI)
  • Fundición dúctil austemperizada (ADI)

Fundición gris

Clasificación de materiales: K2.x

Durante el fresado de fundición gris, el desgaste abrasivo y las piro grietas son los factores de deterioro más relevantes. Los defectos más comunes en los componentes son las fisuras que aparecen al formarse el filo de la herramienta y los inconvenientes relacionados con el acabado superficial.

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Desgaste típico de la plaquita

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Fisuras en la pieza

Recomendaciones para desbaste

  • Preferiblemente, mecanice sin refrigerante ni líquido de corte para minimizar los problemas por pirogrietas. Utilice plaquitas con recubrimientos gruesos.
  • Si las fisuras en la pieza son un problema: Compruebe el desgaste en incidencia.Rebaje el avance, fz, para reducir el espesor de viruta.Utilice una geometría más positiva.Use preferiblemente fresas de 65/60/45 grados.
  • Si se ve obligado a utilizar líquido de corte para evitar el polvo, etc. escoja calidades para fresado con refrigerante.
  • El metal duro con recubrimiento siempre es la primera elección, pero también pueden usarse plaquitas de cerámica. Tenga en cuenta que las velocidades de corte, vc, deben ser muy altas, 800–1000 m/min (2624–3281 pies/min). La formación de rebabas de la pieza limita la velocidad de corte. No utilice líquido de corte.
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Recomendaciones para acabado

  • Utilice plaquitas de metal duro con recubrimientos finos o, como alternativa, un metal duro sin recubrimiento.
  • Las calidades de CBN pueden emplearse para acabar a alta velocidad. No utilice líquido de corte.

Fundición nodular

Clasificación de materiales: K3.x

La maquinabilidad de la fundición nodular ferrítica/nodular y ferrítica es muy parecida a la del acero de baja aleación. Por consiguiente, se deben seguir las recomendaciones de fresado establecidas para los materiales de acero en cuanto a herramientas, geometrías de las plaquitas y calidades.

Debido a que la fundición nodular perlítica es más resistente a la abrasión, se aconseja utilizar calidades específicas de fundición.

Para asegurar el máximo rendimiento de mecanizado, emplee herramientas con recubrimiento de PVD y utilice refrigerante.

Fundición de grafito compactado (CGI)

Clasificación de materiales: K4.x

Contenido perlítico inferior al 90%

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Esta variedad de CGI, que comúnmente exhibe una estructura perlítica cercana al 80%, es la opción más frecuente para el fresado. Ejemplos habituales incluyen bloques motor, culatas y colectores de escape.

Las indicaciones para la fresa son idénticas a las aplicables a la fundición gris; no obstante, es necesario elegir geometrías de plaquita más positivas y con un ángulo más pronunciado para reducir al mínimo la aparición de rebabas en la pieza.

En CGI, el fresado circular puede ser una opción viable en lugar del mandrinado de cilindros tradicional.

Fundición dúctil austemperizada (ADI)

Clasificación de materiales: K5.x

El desbaste se lleva a cabo normalmente en materiales no templados y se asemeja al fresado de acero de alta aleación.

No obstante, el proceso de acabado se lleva a cabo sobre el material que ya ha sido tratado térmicamente, y este es altamente abrasivo. Este escenario es análogo al fresado de aceros templados, ISO H. Se recomienda utilizar materiales con elevada resistencia al desgaste abrasivo.

En comparación con la NCI, al utilizar ADI, la vida útil se ve disminuida en cerca de un 40%, y las fuerzas de corte aumentan aproximadamente un 40%.

Conocer más sobre materiales de fundición.

Fresado de materiales no férreos

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Los metales no ferrosos abarcan el aluminio, junto con aleaciones a base de magnesio, cobre y cinc. La facilidad de mecanizado varía sobre todo según la cantidad de Si. El aluminio hipoeutéctico es la variedad más común, caracterizada por un contenido de silicio menor al 13%.

Aluminio con un contenido en silicio inferior al 13%

Clasificación de materiales: N1.1-3

El modo de deterioro más común es el filo de aportación/embazado del filo, lo que provoca la formación de rebabas y afecta al acabado superficial. Una correcta geometría y evacuación de la viruta es fundamental para evitar marcas en la superficie de la pieza.

Recomendaciones

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Plaquita con punta de PCD

  • Use plaquitas con punta de PCD con un filo agudo y pulido para una buena capacidad de rotura de la viruta y resistencia al filo de aportación.
  • Elija geometrías de plaquita positivas con filos agudos.
  • A diferencia del resto de las aplicaciones de fresado, siempre debe usarse líquido de corte en aluminio para evitar el embazado de los filos de la plaquita y mejorar el acabado superficial. Contenido en silicio < 8%: use líquido de corte con una concentración del 5% Si el contenido en silicio es del 8–12%: use líquido de corte con una concentración del 10%Si el contenido en silicio es >12%: use líquido de corte con una concentración del 15%
  • A mayor velocidad de corte, generalmente, mejora el rendimiento y no afecta negativamente a la vida útil de la herramienta.
  • Se recomienda un valor hex de 0.10–0.20 mm (0.0039–0.0079 pulg.). Un valor demasiado bajo puede resultar en formación de rebabas.

Advertencia: es fundamental no exceder las rpm máximas de la fresa.

  • Debido a los altos avances de mesa, debería utilizarse una máquina con función «look-ahead» para evitar errores dimensionales.
  • La vida útil siempre se ve limitada por la formación de rebaba o el acabado superficial de la pieza. Es difícil emplear el desgaste de la plaquita como criterio de vida útil de la herramienta.

Conocer más sobre materiales no férreos.

Fresado de superaleaciones termorresistentes (HRSA)

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Las superaleaciones termorresistentes (HRSA) se pueden agrupar en tres categorías: a base de níquel, a base de hierro y a base de cobalto. El titanio puede presentarse en su forma pura o como aleación. La capacidad de mecanizado tanto de las HRSA como del titanio es limitada, sobre todo a temperaturas bajas, lo que implica requerimientos específicos para las herramientas de corte.

Superaleaciones termorresistentes y aleaciones de titanio

El mecanizado de HRSA y titanio generalmente exige máquinas con alta rigidez, potencia y un par motor elevado a bajas revoluciones por minuto. Los modos de desgaste más frecuentes son la formación de desgaste en entalla y el desconchamiento del filo. La elevada generación de calor restringe la velocidad de corte.

Recomendaciones

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Emplee fresas de plaquita redonda para reducir el desgaste en la zona de corte.

  • Utilice fresas de plaquita redonda siempre que sea posible para incrementar el efecto de adelgazamiento de la viruta.
  • Para profundidades de corte inferiores a 5 mm (0.197 pulg.), el ángulo de posición no debe superar los 45°. En la práctica, se recomienda utilizar una plaquita redonda con ángulo de desprendimiento positivo.
  • La precisión de la fresa en dirección radial y axial es esencial para mantener constante la carga por diente y que la operación sea uniforme, además de para el desgaste prematuro de algunos dientes de la fresa.
  • La geometría del filo debe ser siempre positiva con un redondeado optimizado, para evitar la adherencia de la viruta al salir el filo del corte.
  • El número de dientes en corte durante el ciclo de fresado debe ser lo más alto posible. De este modo se consigue una buena productividad si hay estabilidad. Utilice fresas de paso estrecho.
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= Vida útil

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= Disminución de la durabilidad por aumentar los parámetros de mecanizado.

Las modificaciones afectan de manera diferente la durabilidad de la herramienta; la velocidad de corte, vc, es el factor que más incide, seguida por la ae, entre otros.

Líquido de corte/refrigerante

A diferencia del fresado en otros materiales, siempre es recomendable usar refrigerante para facilitar la eliminación de la viruta, controlar la temperatura del filo de corte y prevenir el remecanizado de la viruta. Es más eficaz aplicar refrigerante a alta presión (70 bar (1015 psi)) directamente a través del husillo/herramienta, en lugar de hacerlo por el exterior a baja presión.

Advertencia: el uso de refrigerante no es recomendable durante el fresado con plaquitas de cerámica, ya que podría ocasionar variaciones térmicas significativas.

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Es recomendable el suministro de refrigerante a través de la fresa cuando se utilizan plaquitas de metal duro.

Desgaste de la plaquita/herramienta

Las razones más frecuentes de avería de la herramienta y de un acabado superficial pobre son el desgaste en el filo de corte, el desgaste en el ángulo de incidencia excesivo y la rotura de la arista cortante.

Para asegurar la estabilidad del proceso, se recomienda reemplazar los filos de forma periódica. El desgaste en incidencia alrededor del filo no debe exceder los 0.2 mm (0.0078 pulg.) en fresas con un ángulo de posición de 90 grados, o un máximo de 0.3 mm (0.0118 pulg.) en plaquitas redondas.

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Desgaste típico de la plaquita

Fresa con plaquitas de cerámica para desbaste de HRSA

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El fresado con plaquitas de cerámica suele emplearse a velocidades entre 20 y 30 veces mayores que las utilizadas con metal duro, aunque con un avance menor (~0.1 mm/z (0.0039 pulg./z)), lo que resulta en un aumento significativo de la productividad. Debido a la naturaleza intermitente del proceso, genera menos calor que el torneado. En consecuencia, las velocidades aplicadas para el fresado oscilan entre 700 y 1.000 m/min (2297–3280 pies/min), mientras que para el torneado se utilizan de 200 a 300 m/min (656–984 pies/min).

Recomendaciones

  • Utilice principalmente plaquitas redondas para garantizar un ángulo de posición bajo y evitar el desgaste en entalla.
  • No utilice líquido de corte/refrigerante.
  • No utilice plaquitas de cerámica al mecanizar titanio.
  • Las plaquitas de cerámica tienen un efecto negativo en la integridad superficial y topografía, y, por tanto, no se utilizan al mecanizar la forma final de la pieza.
  • El desgaste en incidencia máximo cuando se utilizan plaquitas de cerámica en HRSA es 0.6 mm (0.024 pulg.).

Conocer más sobre las HRSA y el titanio.

Fresado de aceros templados

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Este conjunto abarca acero que ha sido endurecido y templado, con una dureza superior a 45–65 HRC.

Algunas piezas típicas son:

  • Plaquitas de acero para herramientas de mecanizado de matrices de estampación
  • Moldes de plástico
  • Matrices de forja
  • Matrices de fundición
  • Bombas de suministro de combustible

La abrasión por desgaste en ángulo de la herramienta y las grietas en la pieza son los problemas más frecuentes.

Recomendaciones

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  • Utilice geometrías de plaquita positivas con filos agudos. De esta manera se reducen las fuerzas de corte y se obtiene una acción de corte suave.
  • Mecanice sin refrigerante, evite el líquido de corte.
  • El fresado trocoidal es un método adecuado, que admite altos avances de mesa combinados con bajas fuerzas de corte, manteniendo baja la temperatura del filo y la pieza, lo que mejora la productividad, vida útil de la herramienta y tolerancia de la pieza.
  • La estrategia de mecanizado «ligero y rápido» también se puede aplicar en planeado, es decir, con poca profundidad de corte, tanto ae como ap. Utilice una fresa de paso estrecho y velocidades de corte relativamente altas.

Conocer más sobre aceros endurecidos

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