FRESADORA

GENERALIDADES SOBRE MÁQUINAS HERRAMIENTA

Las máquinas herramienta se emplean para efectuar toda clase de mecanizado de piezas metálicas en los talleres, y disponen de una herramienta que se encarga de cortar y mecanizar la pieza inicial hasta obtener una pieza final determinada.
Podemos clasificarlas por su potencia o su cantidad de material desprendido.

1. Potencia:
1. Máquinas fijas: las más potentes y están alimentadas por una fuente de energía exterior.
2. Máquinas portátiles: menos potentes pero rentables para trabajos pequeños, y disponen de una fuente de energía interna.
2. Cantidad de material desprendido:
1. Las que desprenden recortes (fragmentos irregulares de material)
2. Las que desprenden virutas.
3. Las que desprenden limaduras.

Parámetros de una máquina herramienta.

Hay que tener en cuenta tres magnitudes en las máquinas herramienta:

• La velocidad de corte, que es la velocidad de desplazamiento de la herramienta respecto a la pieza o viceversa.
• Si la pieza se mueve y la herramienta no ----> m/min
• Si la herramienta es la que se mueve y la pieza no ----> rpm (revoluciones por minuto)
• El avance es el desplazamiento de la herramienta o de la pieza por cada pasada o vuelta. (mm/min o en mm/vuelta)
• La profundidad de corte es el espesor de material eliminado por la herramienta. Se mide en mm.

Antes de efectuar un trabajo con una máquina herramienta hay que estudiar su naturaleza, la importancia de la pieza que se mecaniza el tipo de máquina que va a utilizarse, la clase de herramienta y el grado de precisión que se requiere, entre otros.

Fresadora

Una fresadora es una máquina herramienta utilizada para realizar mecanizados por arranque de viruta mediante el movimiento de una herramienta rotativa de varios filos de corte denominada fresa.¹ Mediante el fresado es posible mecanizar los más diversos materiales como madera, acero, fundición de hierro, metales no férricos y materiales sintéticos, superficies planas o curvas, de entalladura, de ranuras, de dentado, etc. Además las piezas fresadas pueden ser desbastadas o afinadas.

Fresadoras según la orientación de la herramienta

Dependiendo de la orientación del eje de giro de la herramienta de corte, se distinguen tres tipos de fresadoras: horizontales, verticales y universales.

 FRESADORA HORIZONTAL  utiliza fresas cilíndricas que se montan sobre un eje horizontal accionado por el cabezal de la máquina y apoyado por un extremo sobre dicho cabezal y por el otro sobre un rodamiento situado en el puente deslizante llamado carnero. Esta máquina permite realizar principalmente trabajos de ranurado, con diferentes perfiles o formas de las ranuras.

FRESADORA VERTICAL, el eje del husillo está orientado verticalmente, perpendicular a la mesa de trabajo. Las fresas de corte se montan en el husillo y giran sobre su eje. En general, puede desplazarse verticalmente, bien el husillo, o bien la mesa, lo que permite profundizar el corte. Hay dos tipos de fresadoras verticales

FRESADORA UNIVERSAL tiene un husillo principal para el acoplamiento de ejes portaherramientas horizontales y un cabezal que se acopla a dicho husillo y que convierte la máquina en una fresadora vertical. Su ámbito de aplicación está limitado principalmente por el costo y por el tamaño de las piezas que se pueden trabajar. En las fresadoras universales, al igual que en las horizontales, el puente es deslizante,  de delante a detrás y viceversa sobre unas guías.

Fresadoras especiales

FRESADORAS CIRCULARES  tienen una amplia mesa circular giratoria, por encima de la cual se desplaza el carro portaherramientas, que puede tener uno o varios cabezales verticales, por ejemplo, uno para operaciones de desbaste y otro para operaciones de acabado. Además pueden montarse y desmontarse piezas en una parte de la mesa mientras se mecanizan piezas en el otro lado.

 FRESADORAS COPIADORAS  disponen de dos mesas: una de trabajo sobre la que se sujeta la pieza a mecanizar y otra auxiliar sobre la que se coloca un modelo. El eje vertical de la herramienta está suspendido de un mecanismo con forma de pantógrafo que está conectado también a un palpador sobre la mesa auxiliar. Al seguir con el palpador el contorno del modelo, se define el movimiento de la herramienta que mecaniza la pieza. Otras fresadoras copiadoras utilizan, en lugar de un sistema mecánico de seguimiento, sistemas hidráulicos, electro-hidráulicos o electrónicos.

Movimientos

Movimientos básicos de fresado.
1.- Fresado frontal
2.- Fresado frontal y tangencial
3.- Fresado tangencial en oposición.
4.- Fresado tangencial en concordancia.      Movimiento de corte.      Movimiento de avance.      Movimiento de profundidad de pasada.

Movimientos de la mesa

La mesa de trabajo se puede desplazar de forma manual o automática con velocidades de avance de mecanizado o con velocidades de avance rápido en vacío. Para ello cuenta con una caja de avances expresados de mm/minuto, donde es posible seleccionar el avance de trabajo adecuado a las condiciones tecnológicas del mecanizado.

• Movimiento longitudinal: según el eje X, que corresponde habitualmente al movimiento de trabajo. Para facilitar la sujeción de las piezas la mesa está dotada de unas ranuras en forma de T para permitir la fijación de mordazas u otros elementos de sujeción de las piezas y además puede inclinarse para el tallado de ángulos. Esta mesa puede avanzar de forma automática de acuerdo con las condiciones de corte que permita el mecanizado.

• Movimiento transversal: según el eje Y, que corresponde al desplazamiento transversal de la mesa de trabajo. Se utiliza básicamente para posicionar la herramienta de fresar en la posición correcta.

• Movimiento vertical: según el eje Z, que corresponde al desplazamiento vertical de la mesa de trabajo. Con el desplazamiento de este eje se establece la profundidad de corte del fresado.

• Giro respecto a un eje longitudinal: según el grado de libertad U. Se obtiene con un cabezal divisor o con una mesa oscilante.

• Giro respecto a un eje vertical: según el grado de libertad W. En algunas fresadoras se puede girar la mesa 45º a cada lado, en otras la mesa puede dar vueltas completas.

Movimiento relativo entre pieza y herramienta

El movimiento relativo entre la pieza y la herramienta puede clasificarse en tres tipos básicos:

• El movimiento de corte es el que realiza la punta de la herramienta alrededor del eje del portaherramientas.
• El movimiento de avance es el movimiento de aproximación de la herramienta desde la zona cortada a la zona sin cortar.
• El movimiento de profundización de perforación o de profundidad de pasada es un tipo de movimiento de avance que se realiza para aumentar la profundidad del corte.

Estructura, componentes y características

Estructura de una fresadora

1: base. 2: columna. 3: consola. 4: carro transversal. 5: mesa. 6: puente. 7: eje portaherramientas.

La base.-  permite un apoyo correcto de la fresadora en el suelo.

 El cuerpo o bastidor.- tiene forma de columna y se apoya sobre la base o ambas forman parte de la misma pieza. Habitualmente,

La columna.- Tiene en la parte frontal unas guías templadas y rectificadas para el movimiento de la consola y unos mandos para el accionamiento y control de la máquina. la base y la columna son de fundición aleada y estabilizada.

La consola.- Se desliza verticalmente sobre las guías del cuerpo y sirve de sujeción para la mesa.

La mesa.-  Tiene una superficie ranurada en forma de “T” sobre la que se sujeta la pieza a conformar. La mesa se apoya sobre dos carros que permiten el movimiento longitudinal y transversal de la mesa sobre la consola.

 

El puente.- Es una pieza apoyada en voladizo sobre el bastidor y en él se alojan unas lunetas donde se apoya el eje portaherramientas. En la parte superior del puente suele haber montado uno o varios tornillos de cáncamo para facilitar el transporte de la máquina.

 El portaherramientas o portafresas .- Es el apoyo de la herramienta y le transmite el movimiento de rotación del mecanismo de accionamiento alojado en el interior del bastidor. Este eje suele ser de acero aleado al cromo-vanadio para herramientas.

Sujeción de herramientas

Para conseguir una correcta fijación de las piezas en la mesa de trabajo de una fresadora se utilizan diversos dispositivos. El sistema de sujeción que se adopte debe permitir que la carga y la descarga de las piezas en la mesa de trabajo sean rápidas y precisas. Además, el sistema de sujeción empleado debe garantizar que la herramienta de corte pueda realizar los recorridos durante las operaciones de corte sin colisionar con ningún utillaje.

Las fresas con mango cónico, a excepción de las fresas grandes, en general se montan al Porta Herramientas utilizando un mandril o un manguito adaptador intermedio, cuyo alojamiento tiene la misma conicidad que el mango de la fresa.

Para conseguir una correcta fijación de las piezas en la mesa de trabajo de una fresadora se utilizan diversos dispositivos.

Las mordazas empleadas pueden ser de base fija o de base giratoria.

Las mordazas de base giratoria están montadas sobre un plato circular graduado.

Mordazas pueden ser de accionamiento manual o de accionamiento hidráulico.

 

Las fresas para montaje sobre árbol tienen un agujero central para alojar el eje Porta Herramientas, cuyo diámetro está normalizado. Estas fresas disponen de un chavetero para asegurar la rotación de la herramienta y evitar que patinen.

Las mesas circulares, los platos giratorios y los mecanismos divisores son elementos que se colocan entre la mesa de la máquina y la pieza para lograr orientar la pieza en ángulos medibles.

Al fijar una pieza larga con un mecanismo divisor pueden utilizarse un contrapunto y lunetas.

Para poder orientar la herramienta existen varios tipos de dispositivos, como el cabezal Huré, el cabezal Gambin o las platinas orientables.

 Cabezal vertical universal

El cabezal vertical universal Huré es un mecanismo que aumenta las prestaciones de una fresadora universal y es de aplicación para el fresado horizontal, vertical, radial en el plano vertical, angular (inclinado) en un plano vertical perpendicular a la mesa de la fresadora y oblicuo o angular en el plano horizontal. Este mecanismo es de gran aplicación en las fresadoras universales y no se utiliza en las fresadoras verticales.

Utillaje es un conjunto de instrumentos y herramientas que optimizan la realización de las operaciones de proceso de fabricación, mediante el posicionamiento y sujeción de una pieza o conjunto de piezas a un sistema de referencia, para poder ejecutar operaciones de diversa índole.

Finalidad del utillaje

La aplicación de los utillajes permite:

• Reducir los tiempos de fabricación.
• Disminuir los costes de producción.
• Mayor precisión en la fabricación.
• Alto grado de uniformidad.
• Intercambiabilidad.

Tipos de Utillajes

Podemos hacer una clasificación genérica según su:

• Aplicación, es decir si se va a realizar operaciones de tipo mecanizado, ensamblaje, almacenamiento o inspección.
• Máquina: Tipo y nivel del sistema de automatización de fabricación.
• Dedicación, según si lo que se tiene en cuenta son el número de piezas o el numero operaciones de utillaje.
• Uso principal, ya sea con el objetivo de posicionar y sujetar  o actuar de guía para la herramienta
• Productividad y versatilidad, que en este caso nos encontramos con utillaje estándar, utillaje dedicado a operaciones específicas o flexibles.

Requisitos y tipos de materiales más comunes en el utillaje

Los materiales más comunes para la fabricación de utillaje, teniendo en cuenta, la densidad, la capacidad calorífica específica, conductividad térmica, temperatura límite y coste, podemos destacar el Invar, Acero, Aluminio, Electro conformado del níquel, los materiales compuestos (CFRP, carbón Fibre Reinforced Polymer y CFRP, Glass Fibre Reinforced Polymer), cerámicos y siliconas aunque este último tiene un uso exclusivo como utillaje auxiliar para geometrías complejas e interiores de las piezas.

(CFRP, carbon Fibre Reinforced Polymer)

Carbón fibras hormigón armado reforzado  polímeros

CFRP, Glass Fibre Reinforced Polymer

Vidrio fibras hormigón armado polimeros

• Invar: (nivarox, es una aleación de hierro (64%) y níquel (36%) con muy poco carbono y algo de cromo.)

Material	Ventajas	Inconvenientes
Invar	• Estabilidad dimensional • Bajo coeficiente de expansión • Alta conductividad • Duraderos	• Alto coste • Peso
Acero	• Alta conductividad • Soldable • Bajo coste	• Baja estabilidad dimensional a altas temperaturas • Alta densidad
Aluminio	• Fácil de mecanizar • Alta conductividad térmica • Baja densidad • Bajo coste	• Baja rigidez a temperaturas superiores a los 180ª
Niquel	• Porosidad cero • Estanqueidad perfecta • Resistente a la corrosión • Geometrías complejas	• Alto coste • Coeficiente de expansión térmico similar al Acero
Materiales Compuestos(CFRP,GFRP)	• Buena estabilidad dimensional • Ligeros • Buena resistencia química • Evita problemas de dilatación, según fibras	• A elevadas temperatura, baja vida de utilización
Cerámicas	• Bajo coeficiente de expansión térmica • Resistente a altas temperaturas	• Fragilidad • largo tiempo de calentamiento • Largo tiempo de enfriamiento • Mecanizado difícil
Silicona	• Modelos de geometrías complejas • Bajo coste	• Difícil control dimensional Durabilidad