Si eres nuevo o no estás familiarizado con las máquinas CNC y no sabes lo que son, es bastante básico. CNC significa Control Numérico por Ordenador. Básicamente, hay muchas máquinas CNC diferentes. Cualquier máquina controlada por un ordenador es técnicamente una máquina CNC, pero hoy hablaremos de las fresadoras CNC. 

El fresado tiene mucho alcance en múltiples áreas, desde la fabricación moderna hasta la ingeniería. ¿Qué alcance tendrá en 2024? Hay diferentes factores a tener en cuenta en función del crecimiento tecnológico y las demandas de diversas industrias.

He aquí un breve resumen de las aplicaciones del fresado en otras industrias manufactureras.

• Industria automovilística y aeroespacial
• Industria médica y sanitaria
• Industria electrónica y de semiconductores
• Sector de la energía 
• Industria de herramientas y matrices
• Bienes de consumo, construcción y maquinaria pesada
• Defensa y Militar

El CNC, la inteligencia artificial y la fabricación inteligente están contribuyendo a ampliar sus usos en todas estas industrias.

¿Qué es el fresado?

Como mecanizado de precisión CNCLa fresadora forma parte de las máquinas utilizadas en el proceso de mecanizado. El fresado es un proceso de fabricación que utiliza una herramienta de corte giratoria para eliminar material de una pieza de trabajo. El fresado utiliza una herramienta de corte giratoria para eliminar material de una pieza de trabajo. 

He aquí un desglose del fresado:

• Herramienta de corte giratoria: Imagine una broca con múltiples filos a lo largo de su circunferencia en lugar de una punta puntiaguda. Esta herramienta gira a gran velocidad.
• Pieza de trabajo: Esta es la pieza de material a la que estás dando forma. Puede ser de metal, plástico, madera o espuma.
• Eliminación de material: A medida que la fresa giratoria entra en contacto con la pieza, va astillando pequeños trozos de material, acercándola a la forma final deseada.

Aplicaciones del fresado CNC

Aeroespacial: El mecanizado CNC se ha desarrollado en diferentes áreas del sector aeroespacial debido a su naturaleza precisa y adaptable y a su capacidad para procesar una amplia gama de materiales. El fresado es muy útil en la industria aeroespacial, como:

• Piezas de turbina 
• Piezas estructurales

Electrónica: La precisión y la miniaturización son importantes en la industria eléctrica. Las fresadoras ofrecen versatilidad para realizar cortes y formas complejas en diversos componentes electrónicos, como:

• Componentes
• recintos

Médico: En el sector médico se requiere gran exactitud y precisión. El fresado desempeña un papel crucial en dispositivos e instrumentos médicos, como:

• Prótesis
• Ortesis
• Implantes
• Otros instrumentos quirúrgicos.

Automóvil: El fresado tiene amplias aplicaciones en el sector de la automoción. Es un proceso versátil porque puede utilizarse tanto para pequeñas cantidades como para grandes series de producción. Los fabricantes fabrican distintas piezas, como:

• Piezas de motor
• Bridas a medida

¿Cómo funciona el fresado?

Como ya se ha mencionado, el fresado es un proceso de fabricación sustractivo. Elimina material de un sustrato en bruto utilizando diversas herramientas de corte hasta producir la pieza deseada. La pieza gira continuamente para proporcionar cortes precisos en ángulos variables. Sin embargo, será útil mencionar que todo el proceso de fresado requiere unos cuantos pasos antes de que la pieza esté lista. 

Aquí están:

Creación de un modelo CAD

Debe empezar con un plano de modelo CAD para la geometría de la pieza deseada. Puede crear el diseño/modelo CAD para las materias primas de la pieza deseada utilizando software de diseño asistido por ordenador. Le permite desarrollar modelos 2D o 3D para varios conceptos de producto.

Conversión de CAD a CNC

Es necesario convertir el modelo CAD en un programa CNC porque las fresadoras CNC no entienden un modelo CAD. Sin embargo, convertir el modelo CAD al programa CNC no es una tarea difícil. La mayoría de los programas CAD disponen de esta función; debe proceder según las instrucciones para obtener resultados óptimos.

Puesta a punto de fresadoras CNC

En primer lugar, asegúrese de que las fresadoras están bien configuradas antes de empezar. Los pasos de configuración pueden variar en función de la marca y el modelo de la máquina. Asegúrese de comprobar la marca y el modelo antes de utilizar la máquina. ir a mecanizado CNC a medida para saber más.

Ejecución del programa

Tras configurar la máquina, el operario puede iniciar el programa de la máquina CNC. A continuación, la máquina se encarga sola de todo el proceso de fresado. Cuando el programa finaliza, la máquina proporciona la pieza necesaria con la especificación correcta.

Fresadoras y componentes

Tipos de fresadoras

Las distintas fresadoras CNC sirven para fines específicos. Es importante conocer estas diferencias para satisfacer sus necesidades de producción, como la complejidad de las piezas, el volumen de producción o los requisitos de precisión.

Molinos verticales

Los molinos verticales son máquinas versátiles. Estas máquinas tienen amplias aplicaciones en la industria metalúrgica. Los molinos verticales tienen husillos orientados verticalmente, lo que permite un arranque de material preciso y eficaz.

A continuación se indican algunas características estándar de los molinos verticales:

• Las fresadoras verticales ofrecen una amplia gama de tareas de mecanizado gracias a sus configuraciones de varios ejes, 
• Las fresadoras verticales tienen husillos verticales que permiten realizar tanto operaciones de taladrado como de fresado. 
• Los ejes múltiples permiten operaciones de mecanizado complejas para piezas intrincadas.
• Las fresadoras verticales son ideales para aplicaciones que requieren una gran precisión dimensional y tolerancias estrechas. 
• Las fresadoras verticales CNC permiten un mecanizado automatizado y preciso. 

Molinos horizontales

Tienen husillos en posición horizontal. Son buenas para cortar materiales pesados y operaciones de gran tamaño.

A continuación se indican algunas características comunes de los molinos horizontales:

• Los molinos horizontales son mejor que los molinos verticales para proyectos complejos
• Estos molinos tienen herramientas gruesas y cortas
• Los molinos horizontales son ideales para proyectos complejos
• Los molinos horizontales son máquinas extremadamente robustas y resistentes.
• Guía rectangular de gran estabilidad
• Estos molinos son la elección ideal para la eliminación de material a granel en poco tiempo
• Rotación de 45 grados del cabezal de fresado en sentido horario y antihorario

Molinos de torreta

Estos molinos también se denominan molinos de torre. Estos molinos tienen una mesa que se puede mover en direcciones paralelas y verticales mientras tienen un husillo en posición para cortar material. Suelen utilizarse para tipos específicos de fresado que implican cortes en una fresa.

A continuación se indican algunas características estándar de los molinos de torreta:

• Las fresadoras de torreta están consideradas las fresadoras más versátiles de la actualidad.
• Pueden reposicionarse para mejorar la funcionalidad de la máquina.
• Tienen una estructura robusta y un diseño único.
• Incluye varias funciones de fácil manejo y mayor funcionalidad
• Las máquinas más conocidas son conocidas por su alto rendimiento y su bajo mantenimiento.
• Capaz de fabricar una plétora de productos.
• Más baratas que las fresadoras horizontales.

Molinos de camas

Las fresadoras de bancada son similares a las de torreta porque tienen husillos ajustables pero sólo mueven la mesa perpendicularmente a ellos. Mientras tanto, el husillo se mueve paralelamente.

A continuación se indican algunas características comunes de los molinos de bancada:

• Las fresadoras de bancada están diseñadas para trabajos pesados
• Estas máquinas pueden manipular piezas más grandes y pesadas que otros tipos de fresadoras.
• Estas máquinas también se utilizan para troqueles y moldes.
• Se utilizan habitualmente en la fabricación de piezas de gran tamaño para múltiples sectores.

¿Cuáles son las piezas clave de una fresadora CNC?

Las cinco piezas clave de la fresadora CNC son:

Base de columna

La columna y la base de fundición soportan las operaciones realizadas en las fresadoras. La base sobre la que está montada la columna contiene aceite lubricante y refrigerante. La columna soporta la rodilla a lo largo de la mesa de trabajo. La base soporta el peso, que funciona como cimiento de la máquina.

Rodilla

La rodilla está unida a la columna a través del corte de cola de milano. Hay un tornillo de ajuste vertical que ayuda y mantiene su posición. Este tipo de tornillo también se denomina tornillo elevador. Debe moverse hacia arriba y hacia abajo hasta su base. El mecanismo de engranaje se coloca en el interior de la rodilla, mientras que la silla de montar, que se coloca en la parte superior de la columna, puede transversal horizontalmente y se utiliza para impartir movimiento horizontal lineal a la pieza de trabajo.

Mecanismo de alimentación

Este avance está situado en la rodilla y se utiliza sobre todo para controlar los avances longitudinal, transversal y vertical. Las velocidades de avance se ajustan mediante un código g o con la ayuda de una palanca de selección de velocidad en el dispositivo.

Mesa de trabajo

Se trata más bien de una mesa rectangular fabricada en hierro fundido. Cuenta con ranuras en T, donde la pieza de trabajo se puede sujetar directamente en la mesa. Se puede montar un tornillo de banco o cualquier otra herramienta de sujeción de la pieza de trabajo para sujetar las piezas más pequeñas y mecanizarlas de forma segura y eficaz. La mesa de trabajo incluye el avance motorizado longitudinal de velocidad variable y las empuñaduras. Del mismo modo, otro husillo del eje X está situado debajo de la mesa y funciona engranando con la tuerca para deslizar la mesa lateralmente.

Eje

El husillo es también uno de los componentes críticos de la fresadora. Desempeña un papel crucial en la máquina. Cuando está en reposo, acciona las herramientas de corte. También actúa como soporte de trozos de brocas, pinzas y muchos otros. Debido a estas diferentes formas y maneras mecánicas de aplicar las fresas, una fresadora puede ser operativa en muchas formas de fresado.

El proceso de fresado (paso a paso)

A continuación se detalla paso a paso el proceso de trabajo de las fresadoras:

Carga de piezas: El primer paso durante la configuración preliminar es colocar la pieza de trabajo en el avance de la mesa de la máquina mientras se sujeta el otro extremo. Una ubicación imprecisa de la fijación provocará vibraciones, especialmente cuando se utilice alta velocidad para cortar o dar forma a la pieza de trabajo. Esto provocará imprecisiones.

Selección de herramientas: Hoy en día, debido a los avances tecnológicos, se utilizan varios tipos de herramientas en una fresadora. Elija el tipo de herramienta adecuado en función del material que vaya a trabajar y del grado de modificación deseado.

Configuración de la máquina: El reglaje de la máquina consiste en modificar determinados aspectos de la máquina, como la velocidad del husillo, el caudal de refrigerante que llega a la máquina herramienta, el avance, la profundidad de corte, etc.

Ejecución de fresado: Una vez finalizada la configuración, el operario inicia las operaciones de fresado propiamente dichas.

Desbaste: El torneado es el proceso de mejorar las propiedades del material de la pieza sometiéndola a esfuerzos mecánicos. Esto lleva a la pieza a un estado indefinido que se aproxima a la forma esbozada. Se realiza a una velocidad de corte y un avance elevados para reducir la vida útil de las herramientas y, por tanto, aumentar las posibilidades de rotura.

Semiacabado: Tras el desbaste, la fresadora reduce la velocidad. Por lo general, tiene la forma de la pieza final que se va a producir en él como resultado del trabajo.

Acabado: En comparación con las pasadas de desbaste, el acabado se realiza con un avance y una profundidad de corte bajos. Para optimizar o minimizar el error, el objetivo es conseguir la pieza más próxima a las dimensiones previstas por la máquina.

Descarga: El operario descarga la pieza acabada de la fresadora.

Inspección y control de calidad: En esta fase, se comprueba que el producto acabado no presente defectos. Normalmente, si hay alguna anomalía o si es necesario retirar material adicional, el operario vuelve a colocar la pieza en la máquina y realiza un ciclo de acabado más. Esta etapa se realiza hasta que la pieza es aceptable.

Postprocesado: La pieza puede tener otras operaciones de mecanizado secundario después del fresado. Algunas de las técnicas estándar de mecanizado posterior son:

• Desbarbado
• Limpieza
• Rectificado de superficies
• Fonishing, etc.

Tipos de operaciones de fresado

Existen muchos tipos diferentes de operaciones de fresado. Algunas de ellas se utilizan para aumentar la capacidad de la operación, otras para mejorar la eficiencia de la operación y otras para otros fines diversos.

Estos tipos pueden crear partes de formas, aunque difieren según cómo esté compuesta la forma.

Estos diferentes tipos son:

Fresado frontal

Una fresa de refrentar se utiliza cuando es necesario crear el acabado superficial de una pieza de trabajo. Las fresas de refrentar aplanan una superficie o producen una superficie rugosa sobre una superficie uniforme o lisa. También puede realizar acabados superficiales sobresalientes sin ondulaciones. El fresado de superficies puede realizarse de forma automática o anual. Hay varias opciones de fresas disponibles para cada tipo.

Fresado periférico

En el fresado periférico, la fresa se coloca para cortar la pieza desde el lateral. Por lo tanto, los filos de las herramientas de corte se deslizan sobre la superficie de trabajo en contacto con la punta de la herramienta. Es el proceso inverso al fresado frontal. Consiste en utilizar una fresa normal con el mismo número de dientes que la anchura de la cara. El fresado periférico es preferible cuando hay que eliminar una gran profundidad de corte o mucho material de una sola vez.

Fresado de extremos

Una fresa de mango se utiliza de la misma forma que una broca, pero tiene una geometría diferente, No obstante, las fresas de mango están diseñadas para realizar cortes radiales y axiales. Las taladradoras que se van a utilizar sólo pueden realizar operaciones de taladrado axial.

Fresado de roscas

El fresado de roscas se utiliza para cortar roscas y crearlas en la cara interior de una pieza. Las fresas de roscar se utilizan únicamente en roscas pretaladradas. En su estructura, las fresas de roscar se encuentran en un estado de rotación y giro circunferencial dentro de la periferia interna. También se observa que el torneado de roscas es preferible a las fresadoras de roscas.

Ventajas y limitaciones del fresado

Todos sabemos que el fresado es un proceso de mecanizado versátil en la fabricación. Tiene muchas ventajas, pero también algunas limitaciones.

A continuación se indican algunas ventajas y limitaciones comunes.

Ventajas del fresado

• El fresado es un proceso muy versátil. Admite diversos materiales.
• El fresado es ideal para la producción de grandes cantidades.
• El fresado es un proceso de producción rápido.
• Controles informáticos para garantizar que las piezas acabadas sean exactas y precisas.
• El fresado aumenta la capacidad de diseñar estructuras intrincadas.
• La automatización ayuda en el fresado a reducir los costes de mano de obra. 
• Este procesamiento de piezas de fresado CNC muestra una buena adaptabilidad y flexibilidad.

Limitaciones del fresado

• Las fresadoras y los montajes exigen costes más elevados.
• El fresado no es adecuado para piezas delicadas.
• Se requiere una formación adecuada de los trabajadores y operarios para garantizar las medidas de seguridad con herramientas y volantes.

 Factores que afectan a la precisión del fresado

Esto se debe a que obtener resultados precisos en el fresado CNC es fundamental. A continuación se indican algunos factores que podrían afectar a su precisión.

Calidad de máquina herramienta:

 esto contribuye significativamente al estado general y a la precisión de la propia fresadora CNC. Además de todo esto, es posible que haya que tener en cuenta factores como la desviación del husillo (bamboleo), la holgura (juego en los engranajes) y la planitud de la mesa, ya que también pueden provocar imprecisiones.

Selección de herramientas de corte 

Es fundamental elegir una herramienta de corte adecuada para el material y la operación. El uso de herramientas romas o dañadas puede dañar la superficie. El mantenimiento adecuado de las herramientas y su sustitución a tiempo son vitales.

Sujeción de piezas: 

La pieza debe sujetarse firmemente en la mesa de la máquina para evitar que se mueva durante el fresado. Las técnicas de sujeción incorrectas pueden provocar vibraciones e imprecisiones.

Parámetros de corte: 

Se ha determinado que es esencial seleccionar la velocidad, el avance y la profundidad de corte adecuados. La precisión puede verse afectada por parámetros erróneos, como la desviación de la herramienta, las marcas de vibración o incluso la rotura de la herramienta.

Propiedades del material:

Los distintos materiales poseen características de mecanizado diferentes. El comportamiento imprevisto del material puede provocar una desviación inesperada o el desgaste de la herramienta, lo que afecta a la precisión.

Errores de programación: 

Cuando se cometen errores en la programación CNC, pueden producirse trayectorias de herramienta u operaciones de mecanizado imprecisas. Es esencial verificar a fondo el programa.

Condiciones ambientales: La dilatación térmica debida a las fluctuaciones de temperatura puede provocar imprecisiones dimensionales en las dimensiones de la máquina y de la pieza. Es necesario mantener un entorno estable.

Retos habituales en el fresado

El fresado CNC conlleva sus propios retos, aunque puede utilizarse en diversas aplicaciones:

Rotura de herramientas: 

Es posible que se produzcan roturas de herramientas debido a una selección incorrecta de las mismas, a una fuerza de corte excesiva o al desgaste de las herramientas. Esto provoca retrasos en la producción y un aumento de los costes.

Marcas de charla: 

Cuando se producen vibraciones durante el mecanizado, el acabado superficial de la pieza no es homogéneo. Optimizar los parámetros de corte y garantizar un afilado adecuado de la herramienta puede ayudar a minimizar las vibraciones.

Distorsión de la pieza de trabajo: Las piezas de trabajo delgadas o sin soporte pueden doblarse o deformarse bajo las fuerzas de corte, dando lugar a imprecisiones dimensionales. El uso de abrazaderas y fijaciones estratégicamente colocadas puede solucionar este problema.

Tensión residual:

 El fresado deja tensiones en el material que se trabaja. Estas tensiones afectan a su rendimiento y requieren pasos adicionales, como el alivio de tensiones y el recocido.

Selección y gestión del refrigerante:

Una mala elección del refrigerante puede provocar el desgaste de las herramientas, una mala evacuación de las virutas y problemas de acabado superficial. Por lo tanto, es esencial elegir el tipo de refrigerante adecuado y mantenerlo correctamente.

Funciones de mecanizado complejas: Es difícil realizar geometrías intrincadas o mantener tolerancias estrechas sin recurrir a herramientas y técnicas de programación particulares.

El futuro de la molienda

El futuro de la molienda es brillante. Con la ayuda de tecnologías avanzadas, el fresado también ha evolucionado. 

Fíjese en algunas tecnologías modernas que han cambiado por completo el proceso de fresado.

Inteligencia artificial (IA) y aprendizaje automático

Los continuos avances en inteligencia artificial y aprendizaje automático han revolucionado el fresado CNC en los últimos tiempos. Estas tecnologías pueden utilizarse para identificar patrones necesarios en los datos recogidos de las fresadoras CNC, lo que permite su mantenimiento. Estas tecnologías pueden mejorar la eficiencia operativa general de las fresadoras.

Internet de los objetos (IoT)

Las tecnologías inteligentes como IoT permiten recopilar y analizar rápidamente datos en fresadoras CNC. Esta tecnología permite a los fabricantes observar el estado de sus máquinas, solucionar cualquier problema y realizar ajustes rápidos.

Automatización

Hoy en día, los procesos de fresado CNC se están automatizando por completo. Cada vez son más populares todo tipo de dispositivos avanzados, como cambiadores de herramientas para manejar diferentes herramientas, piezas de trabajo e incluso sistemas para controlar el desgaste de las herramientas.

Materiales avanzados

El fresado CNC está evolucionando con nuevos materiales avanzados, como los compuestos de fibra de carbono y las aleaciones ligeras y de alta resistencia.

Conclusión

El fresado es un método de fabricación crucial. Desempeña un papel vital en muchas industrias para la fabricación de una gran variedad de piezas de calidad. Implica el acabado de superficies planas y curvas, lo que lo hace muy versátil.

Las tecnologías modernas y las herramientas avanzadas, como las fresas helicoidales, de paso variable y dentadas, han mejorado aún más las operaciones de fresado en cuanto a velocidad de arranque de material, precisión de tamaño, estructura de forma y tolerancias de superficie.  

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