Cómo seleccionar la fresa perfecta en 5 pasos

En el mecanizado CNC, ¿se ha encontrado alguna vez con los siguientes problemas?: marcas de vibración en una superficie terminada, como imperfecciones en una obra maestra; fallo prematuro de la herramienta en un momento crítico, lo que provoca tiempos de inactividad en la producción y gastos adicionales; o establecer parámetros con confianza solo para acabar con una pieza de trabajo mal acabada.

Estos problemas, aparentemente inconexos, suelen tener la misma raíz: la selección inadecuada de fresadoras CNC. Como reza el refrán, «Si quieres hacer bien tu trabajo, primero debes afilar tus herramientas». Una fresa correctamente seleccionada para la tarea específica es fundamental para un mecanizado productivo y de calidad.

Este artículo, que resume los años de experiencia de JS Precision, le guiará a través del proceso de elección de la fresa adecuada y solucionará sus problemas de mecanizado.

Resumen de la respuesta principal

¿Cómo elegir una fresa? Experiencia en la selección de fresas de precisión JS

JS Precision cuenta con más de 15 años de experiencia en ingeniería de fresado CNC y ha atendido a más de 800 clientes de 12 industrias, como la aeroespacial, la médica y la automotriz, con el procesamiento de piezas en fresadoras CNC y la selección de fresas.

Hemos completado más de 200 pedidos de mecanizado de materiales. Por ejemplo, ayudamos a un fabricante de piezas de aviones a lograr una mejora del 35 % en la eficiencia del fresado de piezas de aleación de titanio. También solucionamos los problemas de adherencia de herramientas de aleación de aluminio para una empresa de electrónica, reduciendo la tasa de desechos del 12 % al 3 %.

También ampliamos la vida útil de las fresas de 2 horas a 5 horas para un cliente que fabrica piezas médicas de acero inoxidable 316 en grandes cantidades, mejorando las ranuras y los recubrimientos y reduciendo el tiempo de inactividad por cambio de herramienta en un 60% en términos directos.

Esto no es un consejo teórico, sino una solución práctica que nuestro equipo desarrolló mediante la depuración y el ajuste experimental de fresadoras CNC. Tanto si experimenta problemas de eficiencia en la producción en masa como si tiene dificultades de calidad en lotes pequeños de componentes de precisión, en esta guía encontrará la fresa más adecuada para su fresadora CNC .

Esta capacidad profesional también ha llamado la atención de TechBullion , que mencionó en su informe nuestra acumulación tecnológica y experiencia en servicios a la industria en el campo de la fabricación de precisión.

JS Precision ofrece soluciones especializadas de fresado adaptadas a sus materiales y parámetros de fresado CNC. Le enviaremos un informe de selección en 24 horas tras recibir su consulta e iniciaremos la producción inmediatamente después de confirmar la solución, para que pueda resolver rápidamente los problemas de mecanizado de piezas en fresadoras CNC .

Fresa: El componente de corte principal de las herramientas de mecanizado CNC

La fresa es el elemento de corte más importante de las máquinas herramienta CNC y la clave para garantizar un fresado preciso. Se define sucintamente como una herramienta de corte rotativa de múltiples filos que actúa como el "terminal de ejecución" de un centro de mecanizado CNC, produciendo la pieza de trabajo mediante el corte. Es el nexo entre el diseño digital y el producto físico terminado.

Una fresa adecuada influye directamente en tres aspectos:

• Eficiencia de procesamiento: Tasa de remoción de metal. Una fresa de excelente calidad, por ejemplo, puede aumentar la eficiencia del mecanizado de aluminio en más de un 20%.
• Calidad del producto terminado: Precisión de las dimensiones, precisión de la forma y acabado de la superficie , con una precisión de ±0,005 mm.
• Coste de producción: Vida útil de la herramienta, tiempo de cambio de herramienta y tasa de desperdicio. Una fresa superior puede reducir los cambios de herramienta en un 30 %.

En resumen, las fresas son un eslabón crítico del proceso de fabricación donde "una pequeña diferencia puede significar un error tremendo".

JS Precision es experta en la fabricación de fresadoras CNC a medida. Ya sea para mecanizar piezas de acero, aluminio o aleación de titanio, contamos con la fresa adecuada para ayudarle a lograr la estabilidad del proceso y mejorar la calidad del producto final.

Metodología básica: 5 pasos clave para elegir la fresa adecuada

No es necesario elegir a ciegas una fresa. Sigue estos 5 pasos para elegir la adecuada. Estos 5 pasos abarcan de forma integral todos los aspectos de la elección de una fresa, desde los requisitos más básicos hasta las optimizaciones más avanzadas.

Paso 1: Inspeccione la pieza de trabajo - Comience con las propiedades del material

Comience por considerar el material de la pieza (acero, aluminio, aleación de titanio, material compuesto, etc.), su dureza y el tratamiento térmico al que está sometida. Esta es la regla más sencilla para seleccionar una fresa. El material de la herramienta varía considerablemente según el material. A continuación, se presenta una breve tabla comparativa de materiales estándar y materiales de herramientas:

Paso 2: Identificar la tarea: ¿Desbaste, acabado o mecanizado especializado?

Seleccione el tipo de herramienta inicial según la operación de mecanizado:

• Para desbaste (alta tasa de remoción de material), utilice fresas de extremo o fresas frontales. Estas herramientas tienen grandes cavidades para virutas y eliminan metal mediante corte a alta velocidad.
• Para acabados o contornos aproximados, utilice fresas de punta esférica o fresas de punta redondeada. Tienen filos de corte más afilados y dejan una superficie más lisa.
• Utilice fresadoras de conformado o fresadoras tipo T utilizadas para formas de mecanizado específicas para requisitos de mecanizado inusuales (como grabado o ranurado).

Paso 3: Comprobar la máquina herramienta - El equipo es el "techo".

Se debe comprobar la potencia, la rigidez, la velocidad máxima y el sistema de sujeción (BT, HSK, etc.) de la fresadora CNC. Por ejemplo, una fresadora CNC con una potencia inferior a 5 kW no es adecuada para fresas de gran tamaño, superiores a 20 mm de diámetro. De lo contrario, el fresado será excesivo, lo que provocará vibraciones y una menor precisión.

En caso de utilizar una pinza ER como sistema de sujeción, asegúrese de que la excentricidad sea ≤0,005 mm para no comprometer la precisión de la fresa.

Paso 4: Fijar parámetros: diámetro, número de flautas, longitud de la flauta y geometría.

• Diámetro: Elija el diámetro según la naturaleza de la pieza y el tamaño de la cavidad. Por ejemplo, para un agujero de 10 mm de profundidad, lo ideal sería una fresa de 8 a 12 mm de diámetro.
• Número de filos: Las fresas multifilar (de 4 a 6 filos) son las más adecuadas para materiales duros como el acero y el hierro fundido, ya que ofrecen mayor resistencia al desgaste. Las fresas con menos filos (de 2 a 3 filos) son las más adecuadas para metales no ferrosos y aluminio, pues facilitan la evacuación de virutas.
• Geometría: ángulo de hélice de 30°-45° en mecanizado general, ángulo de ataque de 10°-15° para materiales blandos y ángulo de holgura de 8°-12° que reduce la fricción entre la pieza de trabajo y la herramienta.

Paso 5: Selección final: Recubrimiento y relación precio-eficacia de la marca

Recubrimientos y usos comunes:

• Recubrimiento de TiN: De uso general, ideal para el mecanizado de acero y aluminio. Económico, con un precio aproximado de entre 50 y 80 dólares por unidad.
• Recubrimiento de TiAlN coloreado: Altamente resistente a la temperatura, para mecanizado de materiales duros y a alta velocidad. Con un precio aproximado de entre 80 y 120 dólares estadounidenses.
• Recubrimiento de TiCN: Altamente resistente al desgaste, para mecanizado de hierro fundido, con un precio aproximado de entre 70 y 100 dólares.

Al elegir una fresa, considere el equilibrio entre costo y rendimiento. Por ejemplo, en el mecanizado por lotes, la fresa con recubrimiento de TiAlN es más costosa por pieza, pero dura más y, en general, resulta más económica.

El servicio online de fresado CNC de JS Precision le sugiere la fresa más adecuada para su material, las especificaciones de su fresadora CNC y sus requisitos de mecanizado en cinco sencillos pasos. Además, puede probar fresas sin riesgo.

Evite estos errores: 5 errores comunes al seleccionar una fresa

A la hora de seleccionar una fresa, los siguientes cinco errores aparentemente triviales pueden causar enormes pérdidas y deben evitarse:

1. ¿Descuidar la evacuación de virutas? Las virutas que se enredan en la herramienta de corte, rayan la superficie mecanizada e incluso dañan la herramienta misma se deben a un diseño deficiente del sistema de evacuación de virutas. Por ejemplo, al tornear aleaciones de aluminio, si el alojamiento de virutas es insuficiente, las virutas se adhieren al filo de corte, generando rebabas en la superficie mecanizada.

2. ¿Buscar la herramienta "universal" es demasiado? Intentar mecanizar todo con una sola fresa tiene sus consecuencias. Por ejemplo, el mecanizado de acabado con una fresa de desbaste puede reducir la vida útil de la herramienta en más del 50% y, por consiguiente, la productividad del mecanizado.

3. ¿Ignorar la precisión del sistema de sujeción de herramientas? Incluso la fresa más fina será ineficaz si se inserta en una pinza con una excentricidad superior a 0,01 mm. Por lo tanto, es fundamental elegir portaherramientas de alta precisión , como los de ajuste por contracción con una excentricidad de 0,003 mm o mejor, para obtener el máximo rendimiento de una fresa.

4. ¿Te dejas llevar por el precio inicial e ignoras el costo unitario? No pienses solo en el precio por unidad, sino en el "costo por unidad". Por ejemplo, una fresadora de $100 produce 100 unidades, es decir, $1 por unidad. Una fresadora de $50 produce solo 30 unidades, es decir, aproximadamente $1.67 por unidad , lo que la hace más cara.

5. ¿Se está pasando por alto la estrategia de refrigeración? La refrigeración en seco es adecuada para el mecanizado de aluminio y plástico, la refrigeración húmeda para el mecanizado de acero y hierro fundido, y la refrigeración por niebla de aceite (MQL) para el mecanizado de alta velocidad. El uso de refrigeración en seco en el mecanizado de acero puede reducir la vida útil de la herramienta de corte en más del 60 % y provocar decoloración en la superficie de la pieza.

Análisis en profundidad: Las principales diferencias entre las fresas de desbaste y de acabado

Los criterios de diseño de las fresas de desbaste y de acabado son bastante diferentes. Mezclarlas puede provocar un fallo catastrófico en el mecanizado. A continuación se presenta un resumen comparativo de ambas:

Por ejemplo, para el desbaste de piezas de acero 45, se utiliza una fresa de 16 mm de diámetro, 4 filos, recubierta de TiCN, con una profundidad de corte de 16 mm y un avance de 0,2 mm/rev; para el acabado, se utiliza una fresa de 6 filos, recubierta de TiAlN, con el mismo diámetro, una profundidad de corte de 3 mm y un avance de 0,1 mm/rev. Esto permite un buen equilibrio entre eficiencia y calidad.

JS Precision ofrece una gama completa de fresas de desbaste y acabado, y puede diseñarse para adaptar la geometría de la herramienta a sus especificaciones en el mecanizado de piezas CNC, integrando estrechamente cada paso para lograr la máxima precisión.

Revisión práctica: ¿Qué hizo JS Precision para lograr una mejora del 40% en el mecanizado del acero inoxidable 316?

Fondo

Uno de los fabricantes de dispositivos médicos mecanizó piezas estructurales de acero inoxidable 316 en una fresadora CNC. El proceso inicial presentó tres problemas principales:

• Se produjo un endurecimiento excesivo del material por deformación . Tras la entrada de la herramienta de corte en la pieza, la dureza superficial aumentó de 20 HRC a 35 HRC, incrementándose así la resistencia al corte.
• El atascamiento de las herramientas era algo habitual, y las virutas se adherían al filo de corte , por lo que había que parar la máquina con frecuencia para limpiarla.
• La productividad del mecanizado fue baja. La fresa se cambiaba cada dos horas y el tiempo de mecanizado de una pieza era de 12 minutos. El uso de la fresadora CNC fue solo del 60%.

La solución de JS Precision

JS Precision diseñó un plan de optimización general para abordar los problemas mencionados anteriormente:

1. Selección de herramienta: Se seleccionó una fresa de alto avance de 7 filos con un filo de corte afilado y un nuevo nanorecubrimiento a base de TiAlN. Este recubrimiento ofrece un 20 % más de resistencia al calor que el TiAlN tradicional, lo que reduce la adherencia de la herramienta. El filo de corte afilado con un ángulo de ataque de 12° reduce la resistencia al corte y el endurecimiento por deformación.

2. Modificación de la estrategia: Se implementó desde el principio una estrategia de fresado de alto avance (HFM), en lugar de la profundidad de corte original de 5 mm y el avance de 0,6 mm/rev, pasando a una profundidad de corte de 3 mm y un avance de 1,2 mm/rev. Esto redujo el tiempo de contacto entre la herramienta y la pieza y evitó el endurecimiento por deformación.

3. Optimización de parámetros: Se incrementó la velocidad lineal de la fresadora CNC de 80 m/min a 110 m/min y el avance por diente de 0,15 mm/z a 0,2 mm/z. También se activó un sistema interno de refrigeración de alta presión, con una presión de 10 MPa, para facilitar la evacuación de virutas en tiempo real y la refrigeración de la temperatura del filo de corte.

Resultados

La optimización funcionó extraordinariamente bien:

El tiempo de mecanizado de una sola pieza se redujo de 12 minutos a 7,2 minutos, lo que supone un aumento de la eficiencia del 40%; la vida útil de la fresa mejoró de 2 horas a 5 horas, y el tiempo de inactividad por cambio de herramienta se redujo en un 60%; la rugosidad superficial del producto disminuyó de Ra1,6 μm a Ra0,8 μm, y la tolerancia dimensional se mantuvo en ±0,008 mm, cumpliendo plenamente los requisitos de los componentes médicos.

Esta situación demuestra la integridad del proceso, desde el análisis de materiales hasta la elección de herramientas.

Momento de decisión: Cuatro factores clave que influyen en la elección final

El paso final en la selección de una fresa consiste en encontrar un equilibrio entre los siguientes cuatro factores clave, según su prioridad, para llegar a la mejor solución:

1. Máxima prioridad: cumplimiento de los requisitos de calidad del proceso. Las piezas para uso militar y aeroespacial requieren una precisión extremadamente alta (tolerancias del orden de ±0,003 mm), para lo cual se necesitan fresas de alta precisión, como las diamantadas. Para componentes civiles comunes (tolerancias del orden de ±0,05 mm), las fresas de carburo estándar son suficientes.

2. Factor más significativo: el costo total de producción. En términos de volumen de producción, considere el costo de la herramienta, el costo del tiempo de mecanizado y el costo de los desechos. Por ejemplo, un cliente con un pedido de piezas de aluminio en grandes cantidades podría pagar $100 por una fresa con recubrimiento de TiAlN. Si bien la unidad es más costosa, el costo total es un 30 % menor que con una fresa de $50.

3. Requisito más urgente a corto plazo: plazo de entrega de la producción. Para la creación rápida de prototipos (plazo de entrega de 1 a 3 días), se necesita una fresa multiusos, por ejemplo, una fresa de hombro cuadrado de 45°, para un procesamiento rápido. Para la producción a gran escala (plazo de entrega de 1 a 2 semanas), se pueden utilizar fresas especializadas diseñadas para ofrecer una eficiencia duradera .

4. Aspectos a menudo olvidados: estabilidad y seguridad en el mecanizado. Si la fresadora CNC no es extremadamente rígida, se debe utilizar una fresa de baja rigidez para evitar vibraciones. Al mecanizar piezas con cavidades profundas, se debe seleccionar una fresa con una relación de aspecto adecuada (≤ 5:1) para evitar la rotura de la herramienta.

Los precios de las fresadoras CNC en JS Precision serán transparentes y explícitos, basándose en sus necesidades de ciclo de producción y calidad de mecanizado, para que obtenga la relación adecuada entre calidad, eficiencia y precio, sin cargos adicionales.

Perspectivas del sector: Previsiones de crecimiento y tendencias futuras del mercado mundial de herramientas de fresado

El mercado mundial de fresas sigue en expansión. Según la prestigiosa firma de investigación Gardner, el mercado mundial de herramientas de fresado registrará una tasa de crecimiento anual compuesto del 5,2 % entre 2023 y 2028. Las herramientas de fresado CNC experimentarán el mayor crecimiento de la demanda, y su valor de mercado superará los 8000 millones de dólares en 2028. Se observan cuatro tendencias principales:

1. Inteligencia: Las fresas con sensores estarán conectadas al Internet Industrial de las Cosas (IIoT) y capturarán la temperatura de corte, la vibración y otros parámetros en tiempo real, y los parámetros de mecanizado se optimizarán automáticamente con una mínima intervención humana.

2. Personalización: La industria demanda cada vez más fresas especializadas para materiales y componentes específicos, incluyendo fresas a medida para carcasas de baterías de vehículos de nueva energía y álabes de motores de aeronaves. Estas pueden aumentar la eficiencia del mecanizado en más de un 20%.

3. Innovación en materiales: Las aleaciones WC-Co de grano ultrafino y la tecnología de recubrimiento de diamante serán más comunes, aumentando la vida útil de las fresas entre un 30% y un 50%, siendo adecuadas para materiales difíciles de mecanizar como aleaciones y compuestos de alta temperatura.

4. Fabricación ecológica: El mecanizado en seco y con lubricación de cantidad mínima (MQL) se está convirtiendo cada vez más en un estándar, lo que exige mayores requisitos de resistencia a altas temperaturas y un rendimiento de baja fricción en las fresas. Los recubrimientos ecológicos, como los de TiAlN-SiN, ganarán mayor popularidad.

Guía práctica: ¡Pida hoy mismo sus fresas personalizadas!

Si aún te resulta difícil elegir la fresa adecuada, sigue estos tres pasos para encontrar la solución perfecta. El proceso es sencillo y eficaz:

1. Defina los requisitos: Determine el material de mecanizado (por ejemplo, acero, aluminio, aleación de titanio), la potencia y la velocidad máxima de su fresadora CNC y sus objetivos de mecanizado (por ejemplo, requisitos de precisión, tamaño del lote de producción y calendario de entregas).

2. Introduzca los requisitos: Proporcione sus requisitos a los expertos técnicos de JS Precision o introdúzcalos a través de nuestro sistema de selección, ahorrando tiempo en la búsqueda de tecnicismos.

3. Obtenga una solución: En un plazo de 24 horas, le proporcionaremos un informe gratuito y personalizado sobre la selección de fresas y recomendaciones para pruebas. Una vez aceptada la solución, podrá realizar su pedido, recibir la fresa y comenzar a trabajar en tres días.

10. Preguntas frecuentes

P1: ¿Debo comprar primero una máquina herramienta mejorada o unas herramientas de corte mejoradas?

Si el rendimiento de la fresadora CNC ya cumple con los estándares, entonces valdrá la pena invertir inicialmente en una fresa de mayor calidad. Las fresas de mayor calidad mejoran directamente la calidad del mecanizado, reducen los desechos, prolongan la vida útil de la herramienta y disminuyen el tiempo de cambio, lo que a la larga resulta más económico. Reemplazar las herramientas de la máquina requiere una inversión de 5 a 10 veces mayor que adquirir herramientas de corte de mayor calidad, y su impacto tarda más en notarse.

P2: ¿Cuándo debo saber que una fresa se desgasta y necesita ser reemplazada?

Para detectar el desgaste de una fresa, es necesario controlar cuatro aspectos: escuchar un sonido de corte fuerte o agudo, observar marcas de vibración o rebabas en la superficie mecanizada, detectar irregularidades en el color de la viruta e inspeccionar el desgaste del flanco a intervalos regulares. Si el desgaste del flanco supera los 0,3 mm, la fresa debe reemplazarse para evitar una disminución en la calidad del mecanizado.

P3: ¿Por qué es tan grande la diferencia de rendimiento entre las fresas de fabricación nacional y las importadas con los mismos parámetros?

La diferencia radica en los detalles: las fresas importadas ofrecen un acabado de filo y una tolerancia angular superiores, una mayor planitud del recubrimiento y resistencia a la oxidación a altas temperaturas, una composición del material base más uniforme y una mayor resistencia al impacto, una precisión de equilibrado dinámico superior y una menor vibración durante el giro. Todos estos detalles se combinan para generar diferencias sustanciales en los resultados del mecanizado de piezas en fresadoras CNC.

P4: ¿Cuál es la configuración de fresa más económica para el mecanizado de lotes pequeños y alta variedad?

Para el mecanizado de alta variedad y lotes pequeños, se recomienda una configuración de fresas. En primer lugar, se sugiere instalar un juego de fresas de carburo de uso general. En segundo lugar, seleccione de 3 a 5 especificaciones básicas para minimizar el costo de inventario. En tercer lugar, elija los servicios de herramientas personalizadas para lotes pequeños de JS Precision para reducir los niveles de inventario y, en general, los costos.

11. Resumen

Seleccionar la fresa perfecta es un delicado equilibrio entre la ciencia de los materiales, la ingeniería mecánica y la economía. Atrás quedaron los tiempos de las estimaciones aproximadas basadas en la experiencia; ahora se trata de una ciencia exacta que se puede aprender con un enfoque científico. Dominar esta ciencia permitirá aprovechar al máximo el potencial de su fresadora CNC y convertir cada problema de mecanizado en una oportunidad para demostrar su habilidad.

Como proveedor profesional de servicios de fabricación de fresadoras CNC a medida , JS Precision ofrece un servicio integral que abarca desde la selección de fresas hasta el mecanizado de las piezas. Ofrecemos soluciones rentables para el mecanizado de materiales convencionales o de difícil mecanizado, la producción en masa y la creación rápida de prototipos.

Solo tiene que describir sus necesidades y le ayudaremos con todo, desde la selección del equipo y la configuración de parámetros hasta el procesamiento final, para que su mecanizado CNC sea más estable y eficiente. Además, ofrecemos pruebas de herramientas gratuitas, lo que significa que puede trabajar con nosotros sin riesgos.