Fresado frontal Vs. Fresado de hombro Vs. Fresado de perfil Vs. Fresado de Avance Rápido: Comparación exhaustiva y guía de herramientas

Introducción

El fresado es una de las piedras angulares de la metalurgia, ya que permite crear componentes precisos en sectores como el aeroespacial, la automoción y la fabricación de moldes. En este artículo se comparan cuatro técnicas de fresado habituales.fresado frontal, fresado de hombro, fresado de perfilesy fresado de avance rápido-centrándose en sus características, aplicaciones, parámetros de mecanizado y herramientas adecuadas. Al explorar parámetros específicos y herramientas disponibles en el mercado, esta guía pretende ayudar a los profesionales a seleccionar la estrategia de fresado óptima para sus necesidades.

Fresado frontal

Definición y principios

Fresado frontal consiste en utilizar una fresa de múltiples dientes para crear superficies planas, con el eje de rotación de la fresa perpendicular a la pieza. Es excelente para producir superficies grandes y lisas con gran eficacia.

Características técnicas

• Dirección de corte: Perpendicular a la superficie de la pieza, con fuerzas de corte principalmente a lo largo del eje Z.
• Eficacia del mecanizado: Alto índice de arranque de material (MRR) gracias a las fresas multidentado de gran diámetro.
• Calidad de la superficie: Consigue una baja rugosidad superficial (Ra 0,8-3,2 μm), ideal para semiacabado y acabado.
• Tipos de herramientas: Fresas frontales de gran diámetro con insertos de fresado.

Parámetros típicos de mecanizado

Nota: Los parámetros suponen una fresa de 50 mm de diámetro con 4-6 dientes, condiciones de corte en húmedo.

Herramientas comunes

• Plaquitas indexables:
  • Sandvik Coromant: R245-12T3 (ángulo de avance de 45°, versátil para acero y fundición).
  • Kennametal: SEKN1203AFTN (inserto cuadrado, robusto para acero inoxidable).
  • MAPAL: SPKN1204EDR (con borde rascador, excelente acabado superficial para aluminio).
• Carburo macizo/Herramientas macizas:
  • Kennametal: Fresa de 45º KSSM (admite plaquitas APKT1604, ideal para desbaste).
  • Tormach: Fresa de cáscara de 38 mm (económica, apta para acero y aluminio).
• Características de la herramienta: Diseño multidentado para fuerzas de corte uniformes, admite altas velocidades de avance (fz 0,08-0,3 mm/z).

Aplicaciones

• Aplanado superficial de piezas fundidas y forjadas (por ejemplo, bancadas de máquinas herramienta).
• Grandes superficies planas en bases de aerogeneradores o componentes de buques.
• Piezas que requieren gran planitud y acabado superficial.

Ventajas y desventajas

• Ventajas: Alta eficacia, excelente calidad superficial, adecuada para la producción de grandes volúmenes.
• Desventajas: Adaptabilidad limitada a geometrías complejas.

Fresado de hombros

Definición y principios

Fresado de hombros utiliza fresas de punta o fresas de cara y lado para mecanizar paredes verticales y bases horizontales, formando características de ángulo recto o casi recto con gran precisión.

Características técnicas

• Dirección de corte: Multiaxial (X, Y, Z), adecuado para geometrías en ángulo recto.
• Mecanizado de precisión: Tolerancias estrechas (±0,01 mm) para características en ángulo recto.
• Requisitos de rigidez de la herramienta: Alta debido a las importantes fuerzas de corte.
• Tipos de herramientas: Fresas de mango cuadrado o fresas indexables.

Parámetros típicos de mecanizado

Nota: Los parámetros suponen una fresa de 20 mm de diámetro con 4 dientes, lubricación en seco o con cantidades mínimas (MQL).

Herramientas comunes

• Plaquitas indexables:
  • Sandvik Coromant: R390-11T308 (ángulo de avance de 90°, ideal para acero y acero inoxidable).
  • Kennametal: APKT11T308 (versátil para aluminio y acero).
  • Ingersoll: LNMT110408 (alta resistencia para acero de herramientas).
• Fresas de mango de metal duro:
  • Kennametal: HARVI I TE (4-6 estrías, alto rendimiento para acero inoxidable y titanio).
  • MAPAL: OptiMill-Shoulder (3-5 canales, adecuado para acero y fundición).
• Características de la herramientaÁngulo de corte de 90°, pequeña anchura de corte (ae 0,2-2 mm), robusto para características de alta precisión.

Aplicaciones

• Cavidades de molde con características de ángulo recto.
• Ranuras, escalones o paredes laterales en componentes mecánicos.
• Carcasas de cajas de cambios que requieren estructuras precisas en ángulo recto.

Ventajas y desventajas

• Ventajas: Alta precisión, adecuado para geometrías complejas en ángulo recto.
• Desventajas: Fuerzas de corte elevadas, desgaste más rápido de la herramienta, eficacia moderada.

Fresado de perfiles

Definición y principios

Fresado de perfiles mecaniza a lo largo de los contornos exteriores o interiores de una pieza, ideal para superficies o perfiles 3D complejos. Se basa en la programación CNC para obtener trayectorias de herramienta precisas.

Características técnicas

• Trayectoria de corte: Complejo, requiere software CAM para programas CNC precisos.
• Mecanizado de precisión: Alta precisión geométrica (±0,005 mm), adecuada para superficies complejas.
• Eficacia del mecanizado: Más bajo debido a los recorridos complejos, ideal para la producción de bajo volumen.
• Tipos de herramientas: Fresas de punta esférica o radial, plaquitas redondas indexables.

Parámetros típicos de mecanizado

Nota: Los parámetros suponen una fresa de punta esférica de 10 mm con 2-4 canales, corte húmedo, CNC de alta precisión.

Herramientas comunes

• Plaquitas indexables:
  • Sandvik Coromant: RCMT10T3MO (plaquita redonda, adecuada para el desbaste de superficies curvas).
  • Kennametal: RDMT1204MO (versátil para acero y titanio).
  • MAPAL: RDMX1003 (alta precisión para materiales aeroespaciales).
• Fresas de mango de metal duro:
  • Kennametal: HARVI III Ball Nose (2-4 estrías, ideal para titanio y composites).
  • Sandvik Coromant: CoroMill Plura Ball Nose (alta precisión para superficies de moldes).
• Características de la herramienta: Los filos redondeados o en forma de bola reducen las fuerzas de corte, adecuados para el mecanizado multieje.

Aplicaciones

• Componentes aeroespaciales (por ejemplo, álabes de turbina).
• Cavidades de molde complejas y superficies curvas.
• Implantes médicos (por ejemplo, componentes ortopédicos).

Ventajas y desventajas

• Ventajas: Gran flexibilidad para formas 3D complejas, excelente precisión.
• Desventajas: Programación compleja, menor eficacia, elevados requisitos de herramientas y máquinas.

Fresado rápido

Definición y principios

Fresado de avance rápido (también conocido como fresado de alto avance) utiliza altas velocidades de avance y profundidades de corte poco profundas para maximizar la eliminación de material, ideal para desbastar materiales duros.

Características técnicas

• Parámetros de corte: Altas velocidades de avance (Vf 4000-12000 mm/min), poca profundidad (ap <1 mm).
• Eficacia del mecanizado: MRR extremadamente alta (>100 cm³/min), adecuada para el desbaste de grandes volúmenes.
• Vida útil de las herramientas: Ampliado gracias a las bajas fuerzas de corte y a la distribución optimizada del calor.
• Tipos de herramientas: Fresas dedicadas de alto avance con geometrías de plaquita especializadas.

Parámetros típicos de mecanizado

Nota: Los parámetros suponen una fresa de 25 mm de diámetro con 4 dientes, en seco o MQL, husillo de alta potencia.

Herramientas comunes

• Plaquitas indexables:
  • Sandvik Coromant: HNGX06 (ángulo de avance pequeño, optimizado para alto avance).
  • Kennametal: SDMT1204 (robusto para acero de herramientas).
  • Ingersoll: HNGJ0905 (bajas fuerzas de corte para titanio).
• Fresas de mango de metal duro:
  • Kennametal: Fresa 4-11 High Feed (4 canales, adecuada para acero y acero inoxidable).
  • MAPAL: OptiMill-HighFeed (3-5 canales, ideal para materiales duros).
• Características de la herramienta: Ángulos de avance pequeños (10-15°), efecto de adelgazamiento de la viruta, admite avances elevados (fz 0,4-1,5 mm/z).

Aplicaciones

• Desbaste de acero para herramientas o aleaciones de titanio.
• Eliminación rápida de material en moldes de automoción o estructuras aeroespaciales.
• Desbaste de alta eficacia previo a las operaciones de acabado.

Ventajas y desventajas

• Ventajas: Eficacia excepcional, larga vida útil de la herramienta, ideal para materiales duros.
• Desventajas: Mala calidad superficial (Ra 6,3-12,5 μm), requiere acabado posterior.

Análisis comparativo

Parámetros técnicos

Eficacia del mecanizado

• Velocidad de eliminación de material: El fresado de avance rápido va en cabeza (>100 cm³/min), seguido del fresado de caras, con el fresado de hombros y perfiles por debajo.
• Tiempo de procesamiento: El fresado de avance rápido es el más rápido, el de perfil el más lento.

Calidad y precisión de la superficie

• Rugosidad superficial: Fresado frontal mejor (Ra 0,8-3,2 μm), fresado de hombro a continuación, fresado de perfil varía, fresado de avance rápido más pobre.
• Precisión: Fresado de perfiles y hombros más alto, fresado frontal moderado, fresado de avance rápido para desbaste.

Idoneidad del material y la geometría

• Materiales:
  • Fresado frontal: Aluminio, acero, fundición.
  • Fresado de hombro: Acero, acero inoxidable, acero para herramientas.
  • Fresado de perfiles: Titanio, materiales compuestos, acero inoxidable.
  • Fresado de avance rápido: Acero para herramientas, titanio, fundición.
• Geometrías:
  • Fresado frontal: Grandes planos.
  • Fresado de hombro: Características de ángulo recto, ranuras.
  • Fresado de perfiles: Contornos complejos, superficies 3D.
  • Fresado de avance rápido: Cualquier forma para desbaste.

Coste y equipamiento necesarios

• Costes de las herramientas: Las plaquitas de avance rápido son costosas pero duraderas, las fresas de perfil se desgastan rápidamente, el fresado de caras y hombros es moderado.
• Equipamiento: El fresado de perfiles requiere un CNC de alta precisión, el fresado de avance rápido necesita husillos de alta potencia, el fresado de caras y hombros es menos exigente.

Guía de selección de herramientas

• Insertos: Rentable, indexable, ideal para grandes volúmenes de producción, versátil entre materiales.
• Fresas de mango de metal duro: Alta precisión, adecuada para diámetros pequeños o geometrías complejas, habituales en el acabado.
• Consideraciones:
  • Inspeccionar el desgaste de las plaquitas cada 500-1000 minutos de mecanizado.
  • Utilice portaherramientas rígidos para fresas macizas a fin de minimizar las vibraciones.
  • Seleccione los revestimientos en función del material (por ejemplo, TiAlN para aleaciones de alta temperatura, TiCN para acero).

Pautas prácticas de selección

• Grandes superficies planas: Utilice el fresado frontal (Vc 150-600 m/min, ap 2-6 mm) con herramientas como las fresas frontales R245-12T3 o KSSM para obtener eficacia y calidad superficial.
• Características del ángulo recto: Opte por el fresado de hombro (fz 0,05-0,2 mm/z, ap 2-10 mm) con plaquitas R390-11T308 o fresas HARVI I TE para mayor precisión.
• Contornos complejos: Elija el fresado de perfiles (Vc 40-300 m/min, ae 0,05-0,5 mm) con plaquitas RCMT10T3MO o fresas de punta de bola CoroMill Plura para mayor flexibilidad.
• Desbaste de alta eficiencia: Seleccione el fresado de avance rápido (Vf 4000-12000 mm/min, ap 0,2-1 mm) con plaquitas HNGX06 o fresas de alto avance Mill 4-11 para materiales duros.

Casos prácticos

• Caso 1: Una planta de moldes de automoción que mecaniza grandes planos de moldes utilizó fresado frontal (Vc 200 m/min, fz 0,15 mm/z, ap 4 mm) con plaquitas R245-12T3, consiguiendo una alta eficiencia y planitud.
• Caso 2: Una instalación aeroespacial que mecaniza contornos de álabes de turbina empleó el fresado de perfiles (Vc 60 m/min, fz 0,05 mm/z, ae 0,1 mm) con fresas de punta de bola HARVI III, garantizando una alta precisión.
• Caso 3: En una operación de desbaste de moldes de acero para herramientas se utilizó fresado de avance rápido (Vf 8000 mm/min, ap 0,5 mm) con plaquitas HNGX06, seguido de fresado de hombro con R390-11T308 para el acabado.

Conclusión

El fresado frontal destaca por su eficacia y calidad superficial para superficies planas, el fresado de hombros ofrece precisión para características en ángulo recto, el fresado de perfiles proporciona flexibilidad para contornos complejos y el fresado de avance rápido maximiza la eficacia del desbaste. La selección de la herramienta, ya sean plaquitas intercambiables (p. ej., R245-12T3, HNGX06) o fresas de metal duro (p. ej., HARVI III, Mill 4-11), debe ajustarse al material, la geometría y las capacidades de la máquina. La optimización de los parámetros de mecanizado mejora el rendimiento y la rentabilidad. A medida que avancen las tecnologías de mecanizado inteligente e híbrido, estas técnicas de fresado seguirán evolucionando, satisfaciendo las demandas de mayor precisión y productividad.

Referencias

• Sandvik Coromant. (2023). Manual de tecnología de fresado.
• Kennametal. (2023). Catálogo de fresas de mango de metal duro.
• MAPAL. (2023). Programa de fresado NeoMill.
• ISO 13399: Representación e intercambio de datos de herramientas de corte.
• Sandvik Coromant Conocimientos de fresado