El fresado de hombros y laterales es un proceso de mecanizado por arranque de viruta que se utiliza para crear superficies verticales (laterales) o superficies perpendiculares a una cara horizontal previamente mecanizada (hombros). A diferencia del fresado frontal, que trabaja principalmente en caras paralelas al eje de la mesa de la máquina, este proceso se centra en superficies que requieren alineación estricta y precisión dimensional.
Las propiedades que definen su rendimiento son:
Para este proceso se utilizan principalmente fresas de hombros cuadrados (fresas de hombros de 90°), herramientas de corte diseñadas específicamente para generar superficies verticales y hombros perpendiculares.
El fresado de hombros y laterales genera fuerzas, calor y desgaste de herramienta diferentes a otros procesos de fresado, lo que requiere una comprensión específica de su comportamiento:
Las fuerzas en este proceso se dividen en tres componentes:
La fuerza radial es especialmente alta en fresado de hombros porque la herramienta corta con su diámetro exterior, exponiendo una mayor área de corte en comparación con el fresado frontal. Esta fuerza es la principal causa de desviaciones dimensionales en las paredes mecanizadas.
El calor generado en el corte se distribuye entre la viruta (aproximadamente el 70%), la herramienta (20%) y la pieza (10%). En materiales de alta dureza como aceros aleados o titanio, la proporción de calor que se transfiere a la herramienta puede aumentar hasta el 30%, acelerando el desgaste.
La formación de viruta depende del material de la pieza:
Los desgastes más comunes en fresas de hombros cuadrados son:
Los parámetros de corte para fresado de hombros y laterales se eligen en función del material de la pieza, la máquina y los requisitos de precisión. A continuación, se presentan rangos generales y las compensaciones asociadas:
La velocidad de corte es la velocidad lineal del filo de corte respecto a la pieza, medida en metros por minuto (m/min).
| Material de la pieza | Rango de Vc (m/min) | Compensaciones |
|---|---|---|
| Aluminio | 200-600 | Velocidades superiores reducen el desgaste de la herramienta, pero requieren husillos de alta velocidad (como el del GA-DV750, que alcanza 30.000 rpm) para evitar deflexiones. |
| Acero bajo carbono | 100-250 | Velocidades más bajas reducen el calor, pero aumentan la fuerza radial y el riesgo de deflexión. |
| Acero aleado | 50-150 | Velocidades inferiores son necesarias para materiales de alta dureza, pero requieren husillos con alto par de torsión (como el del GA-MV856, que alcanza 95,5 Nm) para mantener la estabilidad. |
| Titanio | 30-80 | Velocidades muy bajas evitan el desgaste por calor, pero aumentan el tiempo de ciclo. |
El avance por diente es la distancia que avanza la herramienta por cada filo de corte, medida en milímetros por diente (mm/diente).
| Material de la pieza | Rango de fz (mm/diente) | Compensaciones |
|---|---|---|
| Aluminio | 0,1-0,3 | Avances superiores aumentan la productividad, pero generan fuerzas más altas que pueden desviar la herramienta. |
| Acero bajo carbono | 0,05-0,2 | Avances más bajos reducen la fuerza radial, pero aumentan el desgaste por fricción. |
| Acero aleado | 0,03-0,1 | Avances inferiores son necesarios para materiales duros, pero requieren mayor potencia del husillo. |
| Titanio | 0,02-0,08 | Avances muy bajos evitan el desgaste prematuro, pero aumentan el tiempo de ciclo. |
La geometría de la fresa de hombros cuadrados es crítica para el rendimiento del proceso:
Los fallos más comunes en fresado de hombros y laterales son:
El fresado de hombros y laterales no es la mejor opción en los siguientes casos:
Piezas con paredes muy altas y precisión extrema: Para paredes más de 10 veces el diámetro de la herramienta, la deflexión de la herramienta se convierte en un problema difícil de resolver, incluso con parámetros optimizados. En estos casos, el fresado por electroerosión (EDM) o el rectificado son opciones más adecuadas.
Materiales de alta dureza (> 50 HRC): Para materiales con dureza superior a 50 HRC, el desgaste de la herramienta es muy rápido, incluso con herramientas de carburo recubiertas. El rectificado o el fresado con herramientas de diamante policristalino (PCD) son opciones más eficientes.
Lotes de producción muy pequeños: El fresado de hombros requiere una preparación cuidadosa de la herramienta y los parámetros de corte. Para lotes de menos de 10 piezas, el costo de preparación puede superar los beneficios del proceso, haciendo que el fresado por electroerosión o el corte por láser sean más económicos.
Piezas con formas complejas que requieren múltiples ángulos: Para piezas que requieren hombros o laterales en múltiples ángulos, el fresado de 5 ejes o el mecanizado por descarga eléctrica son opciones más adecuadas, ya que permiten mecanizar superficies complejas sin necesidad de cambiar de herramienta o de reubicar la pieza.
Piezas con requisitos de acabado superficial muy alto (Ra < 0,8 μm): El fresado de hombros genera un acabado superficial típico de Ra 1,6 μm a 3,2 μm. Para acabados más finos, el rectificado o el pulido son necesarios.
| Parámetro o problema | Detalle | Solución o ajuste |
|---|---|---|
| Velocidad de corte (Vc) para aluminio | 200-600 m/min | Ajustar rpm del husillo según diámetro de herramienta: rpm = (Vc × 1000) / (π × diámetro de herramienta) |
| Avance por diente (fz) para acero aleado | 0,03-0,1 mm/diente | Avance total = fz × número de dientes × rpm |
| Desviación cónica de pared | Pared más gruesa en la parte superior | Reducir profundidad de corte axial por paso, utilizar herramienta más rígida |
| Desgaste de esquina de herramienta | Pérdida de perpendicularidad del hombro | Reducir velocidad de corte, utilizar recubrimiento de herramienta adecuado |
| Vibraciones durante el corte | Ruido excesivo, acabado superficial deficiente | Reducir velocidad de corte, aumentar número de dientes de herramienta, mejorar sujeción de pieza |
| Fractura de herramienta en titanio | Rotura del filo de corte durante el corte | Reducir profundidad de corte radial, aumentar ángulo de desprendimiento de herramienta |
Antes de iniciar el fresado de hombros y laterales, verifique los siguientes puntos:
Selección de la herramienta:
Preparación de la máquina:
Sujeción de la pieza:
Configuración de parámetros:
Monitoreo del proceso:
¿Qué máquina Gree CNC es la más adecuada para fresado de hombros de alta precisión? El GA-UHD500 es la opción más adecuada para trabajos de alta precisión, ya que tiene una precisión de posicionamiento de 0,006 mm y una repetibilidad de 0,004 mm, además de un husillo de alta potencia (37 kW) y alto par de torsión (130 Nm) que permite cortar materiales de alta dureza con estabilidad. Para trabajos de menor escala, el GA-DV750 también es una buena opción, con una precisión de posicionamiento de 0,003 mm y un husillo de alta velocidad.
¿Cómo puedo reducir la deflexión de la herramienta en paredes altas? La deflexión de la herramienta se puede reducir mediante varias estrategias: mecanizar la pared en pasos de profundidad axial más pequeños (por ejemplo, 5 mm por paso en lugar de 20 mm), utilizar una herramienta de mayor diámetro o con mayor número de dientes, reducir la profundidad de corte radial, o utilizar una herramienta de material más rígido (como carburo de tungsteno en lugar de acero de alta velocidad).
¿Qué recubrimiento de herramienta es mejor para fresar titanio? El recubrimiento de nitruro de aluminio y titanio (TiAlN) es el más adecuado para fresar titanio, ya que tiene una alta resistencia al calor y al desgaste. Para aplicaciones de alta velocidad, el recubrimiento de nitruro de aluminio, cromo y silicio (AlCrSiN) también es una buena opción, ya que ofrece una mayor resistencia al calor que el TiAlN.
¿Puedo utilizar una fresa de hombros cuadrados para fresar materiales frágiles como la fundición? Sí, pero se deben ajustar los parámetros de corte y la geometría de la herramienta. Para materiales frágiles, se recomienda utilizar una herramienta con ángulo de desprendimiento negativo para fortalecer el filo de corte, y reducir la velocidad de corte y el avance para evitar impactos excesivos. También se recomienda utilizar una herramienta con mayor número de dientes para distribuir la carga de corte.
¿Qué precisión de pared puedo esperar en fresado de hombros? La precisión de pared depende de varios factores, incluyendo la máquina, la herramienta, los parámetros de corte y la sujeción de la pieza. En condiciones ideales, con una máquina de alta precisión como el GA-DV750 o el GA-UHD500, es posible lograr una precisión de pared de ±0,01 mm. Para trabajos menos exigentes, la precisión típica es de ±0,05 mm a ±0,1 mm.
