Herramientas para perfilar y fresar en 3D

A continuación se presentan algunos consejos para utilizar de una manera efectiva diferentes formas de herramientas. Los cuatro tipos básicos cubiertos aquí son utilizados extensivamente en el fresado 3D y de perfiles, pero dentro de ese amplio rango de trabajos hay aplicaciones más específicas en las que un tipo de herramienta dado puede desempeñarse de manera más efectiva. Por lo menos una de esas herramientas merece ser utilizada en aplicaciones para las cuales a menudo no es tenida en cuenta.

Herramientas de extremo cuadrado
Lo más importante que se debe conocer sobre las herramientas de punta cuadrada es que el calor generado en el corte tiende a irse hacia el rincón cuadrado. En el fresado de alta velocidad, la velocidad de corte debe disminuirse para reducir el calor, de tal forma que la esquina no se desgaste muy rápido. En metal endurecido es mejor utilizar esta herramienta solamente si la esquina no es utilizada para cortar. Un ejemplo es el fresado para el acabado de una pared lateral recta cuando la pieza tiene fondo abierto. En materiales no tratados térmicamente los usos típicos son el desbaste y el acabado de paredes rectas.

Herramientas con extremo cuadrado y radio de esquina
Una herramienta de extremo cuadrado a la que se adiciona un radio de esquina permite velocidades de corte más altas porque el calor se dispersa a través de un área más grande que ella. Como en las herramientas de extremo cuadrado, los usos típicos son el desbaste y el acabado de paredes rectas en materiales no tratados térmicamente. Otros usos de estas herramientas son el acabado de superficies de paredes laterales en materiales endurecidos –con o sin extremo abierto– lo mismo que el mecanizado de fondos de cajas en donde las esquinas mecanizadas requieren un radio pequeño.

Otra aplicación de estas herramientas es el mecanizado toroidal. Este es un proceso de fresado en el que el camino de la herramienta se cruza continuamente sobre sí mismo mientras la herramienta avanza en un patrón de arcos de radio constante. Las herramientas de punta cuadrada y esquinas agudas sólo pueden ser utilizadas en mecanizado toroidal en los casos en que el corte no tiene fondo. Pero las herramientas con radio de esquina pueden ser utilizadas para mecanizado toroidal a varias profundidades de corte.

Cortadores toroidales
Los cortadores toroidales tienen una forma distintiva, como se ve en la fotografía. No se debe confundir un cortador toroidal con un cortador de insertos múltiples inferiores. Los cortadores inferiores tienen usos muy importantes, pero como tienen insertos múltiples, no tienen la exactitud para desempeñarse en la forma que lo hace uno toroidal. Las herramientas toroidales son usadas para desbastar cajas, cavidades y machos a velocidades de corte de rango medio y cargas fuertes de viruta. Un mejor uso de las herramientas toroidales es el acabado de superficies planas, incluidas las líneas de partición.

Cortadores de bola
Los cortadores de bola son, en mi opinión, las herramientas más versátiles para el mecanizado de alta velocidad. Pueden ser utilizados para desbastar cualquier cavidad, machos o formas 3D. También pueden ser utilizados para el acabado de todos los materiales en todos los rangos de dureza. Como la forma redonda permite que el calor sea absorbido por la herramienta a través de un área grande, esta herramienta permite velocidades de corte más altas que otras herramientas. También permiten una mayor profundidad de corte porque la forma de bola hace que un porcentaje más grande de la presión de la herramienta vaya hacia el husillo, donde la rigidez es alta, a diferencia de los lados, en los que la rigidez es menor. Este mismo efecto disminuye la vibración de la herramienta lo que ayuda a controlar el calor. Dada la combinación de velocidad y profundidad de corte que resulta de estas ventajas, un cortador de bola puede lograr una alta tasa de remoción de material, comparada con los otros tipos de cortadores descritos (ver ejemplo).

Cuando se desbasta material tratado térmicamente siempre se debería escoger un cortador de bola. Si se necesitan pequeños radios de esquina, usted siempre puede regresar y hacer el acabado de los rincones con otro estilo de herramienta.

Para ranurado y mecanizado de cajas y de costillas a menudo se utiliza un cortador de punta cilíndrica porque la forma de esta herramienta parece corresponder con la forma de cada uno de estos rasgos. Sin embargo, un cortador de bola también puede desempeñarse bien en estas aplicaciones. Por ejemplo, yo mecanizaría una ranura profunda, con fondo abierto o cerrado, utilizando una herramienta de bola mediante una rampa poco profunda y técnicas de fresado de nivel Z, típicas para mecanizado de alta velocidad. La ranura podría ser hecha más rápidamente de esta forma que fresando al través con una herramienta de extremo cilíndrico. Además, las paredes laterales probablemente tendrían mejor rectitud y perpendicularidad con el resto de la pieza, en lugar de quedar con inclinación, como a menudo ocurre cuando una fresa de extremo largo se flecta. Las costillas también pueden ser mecanizadas de una manera similar.

Una aplicación que tuve oportunidad de observar, involucraba el fresado de ranuras de 3/4 de pulgada de ancho, en acero P20, de 5" de largo y 2" de profundidad. Un agujero pasante en la mitad de la pieza causaba un corte interrumpido. Originalmente fueron mecanizadas seis ranuras en 30 minutos, sin incluir el tiempo de desbaste. Pero con técnicas de mecanizado de alta velocidad utilizando un cortador de bola, las seis ranuras fueron desbastadas y terminadas en una operación combinada que duró solo 10 minutos.