Como Escoger una Fresa, Comparaciones

En la actualidad es muy fácil tener acceso a diferentes proveedores así como a muchas marcas, en un rango de precios muy amplio, hay de todo para el maquinista!

En algunas ocasiones comprar una simple herramienta de corte puede transformarse en una verdadera pesadilla, y hacer lo que hace el vecino, siguiendo la corriente, no siempre significa que estás haciendo lo correcto.

• Por qué algunas fresas son mucho más caras que otras?
• Vale la pena pagar un costo mayor?
• Obtendré algún beneficio adicional de ellas?

Esperamos responder estas y otras preguntas en este artículo.

En el mercado hay miles de opciones disponibles, todo maquinista debe haberse preguntado esto en algún momento y haber observado que una gran parte de los maquinistas desarrollan lealtades feroces hacia la marca que les funciona.

Las velocidades y avances recomendados por el fabricante se dividen en bandas según el material y el tipo de corte, pero no son todas iguales y esto genera confusión. Las fresas funcionan realmente de manera diferente, y seguramente vienen en una amplia gama de precios.

Echemos un vistazo a los tres factores principales que hacen que las fresas tengan un rendimiento diferente:

– Grado ó calidad del carburo con el que están hechas.  

– Geometría del corte.  

– Recubrimientos de la Herramienta.

Grados y Calidad de Carburo.

Comencemos con el material con el que están hechas las fresas de metal duro. Si bien los fabricantes de fresas se refieren con frecuencia a sus cortadores como «carburo sólido», en realidad se les llama con mayor precisión «carburo cementado». No es que alguien esté tratando de pasar la lana por encima de los ojos de nadie, el marketing simplemente no puede resistir más adjetivos y se podría decir fácilmente que usan «sólido» para referirse a las fresas que no usan insertos. Sin embargo, el material no es un metal sólido en lo absoluto, sino una matriz compuesta de carburo de tungsteno (que en sí mismo es tungsteno y carbono en partes iguales) unidas con un aglutinante, típicamente cobalto. Como era de esperarse, es el carburo de tungsteno y no el aglutinante el que hace el corte serio. Por lo tanto, gran parte de la calidad del carburo depende de la cantidad de granos de carburo de tungsteno que hay en comparación con la cantidad de aglutinante. El carburo barato tiene mucho más aglutinante que el carburo caro de alta calidad. Esto puede ocurrir por la forma en que se prepara el material ó por el tamaño del grano.

Los fabricantes usan términos como «sub micrón» y «micrograno» para describir las mejores calidades. A medida que los granos de carburo de tungsteno se hacen más pequeños, hay más de ellos en relación con el aglutinante. Imagine un contenedor de esferas. Supongamos que llenamos un recipiente con esferas grandes y otro recipiente del mismo tamaño con esferas mucho más pequeñas. Luego procedemos a llenar cada recipiente con agua hasta que esté lleno hasta la parte superior. ¿Qué recipiente puede contener más agua? El recipiente con las esferas más grandes tiene más espacio entre las bolas para el agua y, por lo tanto, contiene más agua. Piense en las esferas como los granos de carburo de tungsteno y el agua como el aglutinante.

Como resultado, las formulaciones de carburo cementado de grano más pequeño son más costosas de preparar, especialmente si se mantienen los más altos estándares de calidad. Sin embargo, al hacerlo obtenemos un rendimiento mucho mejor de nuestros cortadores. Permanecen afilados por más tiempo porque exponen más el carburo de tungsteno extremadamente duro y resistente al calor y menos del relleno relativamente delicado.

Geometría.

La geometría es un gran determinante del rendimiento de la fresa y hay mucho que cubrir. Las geometrías exóticas cumplen muchas funciones y posiblemente no podamos describir todas las variaciones que hay en este artículo, (esto es material para otra publicación), pero veamos algunos de los ejemplos más comunes.

Comencemos con la hélice básica en sí. Tenemos hélice alta, hélice baja, hélices de desbaste/acabado y hélices variables. ¿Qué significa todo esto y qué hace para el mejor desempeño del  maquinista?

Los términos «alto» y «bajo» se refieren al ángulo de hélice de la fresa de extremo. Imagine el ángulo entre el borde de la hélice (la flauta espiral) y el fondo plano de una fresa de extremo estándar. Una fresa de extremos de hélice baja tiene un ángulo de 35 grados ó menos, mientras que una fresa de extremos de hélice alta tiene más de 35 grados. Un buen desbaste más acabado en un compromiso de corte es un ángulo de hélice de 38 grados. El ángulo de hélice más alto posible sería un cortador de flauta recto como algunas brocas de routers CNC. Si está familiarizado con sus desventajas, es posible que se pregunte cuáles son los pros y los contras de los cortadores de hélice alta y baja.

Ventajas de la hélice alta.

• Las fuerzas de corte se dirigen más verticalmente y menos horizontalmente, lo que reduce la flexión de la herramienta.
• La viruta se evacua más rápidamente.
• El rastrillo axial es más positivo, lo que mejora el cizallamiento y reduce las fuerzas de corte. Esto generalmente significa que pueden alimentarse más rápido. La menor fuerza de corte significa menores requisitos de potencia. El núcleo de la herramienta es más grueso debido a la forma de la hélice, por lo que la herramienta es más fuerte.

Las fresas de hélice alta se usan típicamente en materiales más duros porque se desgastan mejor, aunque también se pueden usar en aluminio.

La mayor desventaja de las fresas de hélice alta es que tienden a parlotear más y realmente muerden el material. Con materiales blandos, es mucho más probable que se salgan del soporte. El acabado de la superficie también puede sufrir en relación con un diseño de hélice baja.

Ventajas de hélice baja.   

• Menos probabilidades de parloteo.  
• Por lo general, se desempeña mejor en material blando.

Su desventaja es que para los materiales resistentes, tienen tasas de alimentación más bajas y, por lo tanto, tasas de eliminación de material más bajas.

Las fresas helicoidales variables se consideran de vanguardia en estos días. La idea es variar la hélice a lo largo de su longitud de varias maneras. Las flautas pueden no estar espaciadas uniformemente y el ángulo de la hélice puede variar a lo largo de la longitud. El objetivo de la hélice variable es luchar contra el parloteo, el cual es un efecto de resonancia, cualquier cosa que podamos hacer para romper la resonancia de las flautas que golpean contra la pieza de trabajo reducirá el parloteo.

Variando el espacio de la flauta significa que no tocan un ritmo regular por ejemplo. Ahora para hacerlo aún más complicado, la mayoría de los diseños orquestarán el espaciado variable de las flautas con el ángulo de hélice, de modo que la combinación de las dos significa que las flautas están igualmente espaciadas, pero ese espaciado es diferente en cada punto a lo largo de la herramienta ¡No hace falta decir que hay muchas variaciones entre los fabricantes, muchas patentes y mucha magia  potente!

Otra variedad de geometría exótica implica varios ajustes que afectan el rastrillo del borde. Como se mencionó, un rastrillo más positivo como el que encontramos en una hélice alta tiene muchos beneficios. Para empezar, los fabricantes emplean rastrillo variable a lo largo de los bordes como otra forma de luchar contra el parloteo. Demasiado rastrillo conduce a una herramienta débil. Pero espere, hay una técnica llamada «flauta de esquí» que coloca un pequeño plato justo debajo del borde para proporcionar un rastrillo máximo en el borde mientras mantiene una mayor resistencia del núcleo característica de los diseños de rastrillo más bajo.

Algunos fabricantes incorporan características de tipo rompe virutas dentro de la flauta para ayudar también al rendimiento. ¿Qué tal un chaflán ó radio de esquina? Típicamente estas características prolongan la vida útil de la herramienta y también pueden mejorar el acabado de la superficie.

Apenas hemos visto los conceptos más básicos en geometrías de fresado. A estas alturas ya debe estar teniendo la idea de que se vuelve muy complejo. Con esa complejidad viene el aumento de los costos de fabricación. Agregar todas estas características inteligentes significa que cada fresa requiere un afilador de herramientas CNC completo. Y, cuanto más complejas sean las características, más larga y difícil será la rutina de afilado. El micro pulido de los bordes es otro tratamiento que podría considerarse como geometría y que ciertamente agrega más tiempo de rectificado. Afilar una fresa moderna ya no es posible con una máquina manual. Si lo intenta hacer, simplemente destruirá la geometría exótica que el cortador debe tener y habra perdido su dinero.

Revestimientos.

Algunos recubrimientos son mágicos cuando se trata de su impacto en el rendimiento. La velocidad de superficie predeterminada es un 20% más alta para una fresa con recubrimiento TiAlN en comparación con una fresa de carburo sin recubrimiento, y eso es conservador. En estos días TiAlN es muy convencional y hay muchos recubrimientos aun más exóticos. Los recubrimientos a menudo son de naturaleza patentada, e incluso la misma composición química puede no garantizar los mismos resultados. No quiero entrar en una gran discusión sobre recubrimientos aquí. Como son propietarios, los puntos más finos a menudo no están bien documentados de todos modos. Basta decir que el recubrimiento es otra forma de agregar rendimiento y costo a una cortadora.

Conclusión.

Tome el grado más caro de carburo y las geometrías más exóticas que requieren afiladoras CNC complejas en su fabricación. Agregue un recubrimiento asesino aplicado con las últimas técnicas y maquinaria de última generación. Voila! Acabas de producir una receta para un súper cortador moderno. A estas alturas, debería poder ver por qué es una mejor fresa desde el punto de vista del rendimiento y también por qué cuesta más fabricarlos. Pero… Usted realmente necesita una súper fresa en su taller?

La respuesta a esa pregunta depende en gran medida de la economía particular de su taller y el proyecto en el que trabaja. Algunos maquinistas informan casos en los que una fresa que cuesta 3 veces más dura 5 veces más que una tradicional. Claramente están saliendo adelante comprando una fresa más cara. Su experiencia eventualmente puede ser diferente. Nuestro objetivo aquí no es venderle fresas más caras, sino explicar por qué algunas son mucho más caras que otras y qué beneficios pueden aportar algunas de estas tecnologías mejoradas.

Este artículo fue creado por Bob Warfield y fue publicado en www.cnccookbook.com 

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