Fresa de extremo

Una fresa de extremo es un tipo de cortador de fresado , una herramienta de corte que se utiliza en aplicaciones de fresado industrial . Pueden tener varias configuraciones de extremo: redondo (de bola), cónico o recto son algunos tipos populares. Se utilizan más comúnmente en "fresadoras" que mueven una pieza de material contra la fresa de extremo para eliminar virutas del material para crear un tamaño o forma deseados. Se distingue de la broca en su aplicación, geometría y fabricación. Mientras que una broca solo puede cortar en dirección axial, la mayoría de las brocas de fresado pueden cortar en dirección radial. No todas las fresas pueden cortar axialmente; las diseñadas para cortar axialmente se conocen como fresas de extremo.

Las fresas de extremo se utilizan en aplicaciones de fresado como fresado de perfiles, fresado de trazadores, fresado frontal y fresado en inmersión.

Existen varias categorías amplias de herramientas de fresado frontal y de extremo, como las de corte centrado o no centrado (si la fresa puede realizar cortes en inmersión); y la categorización por número de ranuras; por ángulo de hélice; por material; y por material de recubrimiento. Cada categoría puede dividirse a su vez por aplicación específica y geometría especial.

Un ángulo de hélice muy popular, especialmente para el corte general de materiales metálicos, es de 30°. Para las fresas de acabado, es habitual ver espirales más cerradas, con ángulos de hélice de 45° o 60°. Las fresas de ranura recta (ángulo de hélice de 0°) se utilizan en aplicaciones especiales, como el fresado de plásticos o compuestos de epoxi y vidrio. Las fresas de ranura recta también se utilizaban históricamente para el corte de metales antes de que Carl A. Bergstrom de Weldon Tool Company inventara la fresa de ranura helicoidal en 1918.

Existen fresas con hélice de flauta variable o con ángulo de hélice pseudoaleatorio, y geometrías de flauta discontinua, para ayudar a romper el material en trozos más pequeños durante el corte (mejorando la evacuación de viruta y reduciendo el riesgo de atasco) y reducir el acoplamiento de la herramienta en cortes grandes. Algunos diseños modernos también incluyen pequeñas características como el chaflán de esquina y el rompevirutas. Si bien son más caras, debido a un diseño y un proceso de fabricación más complejos, estas fresas pueden durar más debido al menor desgaste y mejorar la productividad en aplicaciones de mecanizado de alta velocidad (HSM).

Cada vez es más habitual sustituir las fresas de extremo sólidas tradicionales por herramientas de corte con insertos más rentables (que, aunque son más caras al principio, reducen los tiempos de cambio de herramienta y permiten sustituir fácilmente los filos de corte desgastados o rotos en lugar de toda la herramienta). Otra ventaja de las fresas de extremo indexables (otro término para las herramientas con insertos) es su capacidad de ser flexibles con los materiales con los que pueden trabajar, en lugar de estar especializadas para un tipo de material determinado como las fresas de extremo más tradicionales. Sin embargo, por el momento, esto solo se aplica en general a las fresas de extremo de mayor diámetro, de 3/4 de pulgada o más. Estas fresas de extremo se utilizan generalmente para operaciones de desbaste, mientras que las fresas de extremo tradicionales todavía se utilizan para el acabado y el trabajo en el que se requiere un diámetro menor o una tolerancia más ajustada; las herramientas modulares introducen márgenes de error adicionales que pueden aumentar con cada nuevo componente, mientras que una herramienta sólida puede proporcionar un rango de tolerancia menor por el mismo nivel de precio.

Las fresas de extremo se venden en diámetros de corte y vástago tanto imperiales como métricos. En los EE. UU., el sistema métrico está fácilmente disponible, pero solo se utiliza en algunos talleres mecánicos y no en otros; en Canadá, debido a la proximidad del país a los EE. UU., ocurre prácticamente lo mismo. En Asia y Europa, los diámetros métricos son estándar.

Se pueden producir una variedad de ranuras, surcos y cavidades en la pieza de trabajo a partir de una variedad de brocas. Los tipos de brocas más comunes son: fresas de punta cuadrada, fresas de punta esférica, fresas de ranura en T y fresas de cono. Las fresas de punta cuadrada pueden fresar ranuras cuadradas, cavidades y bordes. Las fresas de punta esférica fresan ranuras redondeadas o filetes. Las fresas de ranura en T fresan exactamente eso: ranuras en forma de T. Las fresas de cono se utilizan para superficies planas grandes y para cortes en ángulo. También existen variaciones de estos tipos de herramientas.

Hay cuatro ángulos críticos de cada herramienta de corte: ángulo del filo de corte final, ángulo de alivio axial, ángulo de alivio radial y ángulo de inclinación radial .

Dependiendo del material que se esté fresando y de la tarea que se deba realizar, se pueden utilizar diferentes tipos de herramientas y geometrías. Por ejemplo, al fresar un material como el aluminio , puede ser ventajoso utilizar una herramienta con estrías muy profundas y pulidas, un filo de corte muy afilado y ángulos de ataque elevados. Sin embargo, al mecanizar un material duro como el acero inoxidable , estrías poco profundas y un filo de corte cuadrado optimizarán la eliminación de material y la vida útil de la herramienta.

Se utiliza una amplia variedad de materiales para producir las herramientas de corte. Los insertos de carburo son los más comunes porque son buenos para el fresado de alta producción. El acero de alta velocidad se utiliza comúnmente cuando se necesita una forma de herramienta especial, no se suele utilizar para procesos de alta producción. Los insertos de cerámica se utilizan normalmente en el mecanizado de alta velocidad con alta producción. Los insertos de diamante se utilizan normalmente en productos que requieren tolerancias estrictas, que suelen constar de superficies de alta calidad (materiales no ferrosos o no metálicos).

A principios de los años 90, el uso de recubrimientos se hizo más común. Los recubrimientos pueden brindar diversos beneficios, como resistencia al desgaste, reducción de la fricción para ayudar con la evacuación de virutas y mayor resistencia al calor. La mayoría de estos recubrimientos se conocen por su composición química.

Aunque las vetas de PCD no son un recubrimiento, algunas fresas se fabrican con una "veta" de diamante policristalino. La veta se forma en un entorno de alta temperatura y alta presión. La veta se forma en una pieza bruta y luego el material se rectifica a lo largo de la veta para formar el filo de corte. Aunque las herramientas pueden ser muy costosas, pueden durar mucho más que otras herramientas.

Sin embargo, se están logrando avances en recubrimientos de fresas, y recubrimientos como el diamante amorfo y los recubrimientos PVD nanocompuestos comienzan a verse en talleres de alta gama (a partir de 2004).

Aunque los recubrimientos tienen un color típico, los fabricantes pueden modificar el proceso de recubrimiento o agregar aditivos para cambiar la apariencia sin afectar el rendimiento como parte de su marca. Los azules, rojos y turquesas brillantes se encuentran entre los colores "no naturales".

Las fresas de extremo se fabrican normalmente en máquinas rectificadoras de herramientas y cuchillas controladas numéricamente por computadora ( CNC ) bajo lubricantes de alta presión , como agua, aceite soluble en agua y aceite de alto punto de inflamación. El rectificado dentro de la máquina se logra con ruedas abrasivas montadas en un husillo (y en algunos casos, varios husillos). Dependiendo del material que se esté rectificando, estas ruedas se fabrican con diamante industrial (cuando se rectifica carburo de tungsteno ), nitruro de boro cúbico (cuando se rectifica acero al cobalto) y otros materiales (cuando se rectifica, por ejemplo, cerámica), fijados en un aglomerante (a veces cobre).

Simple: se utiliza para eliminar grandes cantidades de material a un ritmo muy rápido. Se utiliza tradicionalmente en operaciones de desbaste. ^[1]

2 flautas: permite retirar más virutas de la pieza. Se utiliza principalmente en operaciones de ranurado y perforación de cavidades en materiales no ferrosos.

3 flautas: similar a la fresa de 2 flautas, pero se puede utilizar para cortar materiales ferrosos y no ferrosos.

4+ flautas: diseñadas para funcionar a velocidades de avance más rápidas, pero debido a que tienen más flautas, causa problemas con la eliminación de viruta.

Desbaste: el objetivo es eliminar una gran cantidad de material de las piezas de trabajo, a veces para deshacerse del exceso de material con el fin de acercarse a la forma final. ^[2] Intenta acercarse mucho a la forma final. Tradicionalmente, es la primera operación importante en el proceso de mecanizado.

Contorneado/Perfilado: es un proceso que se utiliza para fresar distintas superficies, ya sean planas o irregulares. Este tipo de proceso se puede realizar durante la fase de desbaste o acabado de la operación general. ^[3]

Refrentado: es una operación que se utiliza para refrentar la pieza hasta alcanzar una dimensión específica. El refrentado se puede realizar utilizando fresas de extremo o una fresa de cara especial. ^{[4] [5] [6]}

Cavidad/ranurado: es un proceso para hacer una cavidad en el interior de la pieza. Una cavidad puede ser poco profunda o profunda, según las especificaciones. ^[7]

• Fresa (cortadora)
• Fresado de cavidades CNC

• Robert H. Todd, Dell K. Allen, Leo Alting, "Guía de referencia de procesos de fabricación", Industrial Press Inc., Nueva York, 1994, págs. 49-53