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Fresadora

Una fresadora es una máquina herramienta para realizar trabajos de mecanizado mediante la eliminación de virutas mediante el movimiento de una herramienta rotativa con varios filos de corte denominada fresa. El fresado se puede utilizar para mecanizar una amplia gama de materiales, como madera, acero, hierro fundido, metales no ferrosos y materiales sintéticos, superficies planas o curvas, muescas, ranuras, dientes, etc. Además, las piezas fresadas se pueden desbastar o afinar. En las fresadoras tradicionales, el desplazamiento de la pieza se realiza acercando las zonas a mecanizar a la herramienta, lo que permite obtener diferentes formas, desde superficies planas hasta superficies más complejas.

Inventadas a principios del siglo XIX, las fresadoras se han convertido en máquinas básicas en el sector del mecanizado. Gracias a la incorporación del control numérico, son las máquinas herramienta más versátiles por la variedad de operaciones de mecanizado que pueden realizar y la flexibilidad que permiten en el proceso de fabricación. La diversidad de los procesos mecánicos y el aumento de la competitividad global han dado lugar a una gran variedad de fresadoras que, aunque tienen una base común, difieren considerablemente según el sector industrial en el que se utilizan. Además, los avances técnicos en el diseño y la calidad de las herramientas de fresado han permitido utilizar unos parámetros de corte muy elevados, lo que se traduce en una drástica reducción de los tiempos de mecanizado.

Debido a la variedad de mecanizados que se pueden realizar en las fresadoras actuales, al gran número de máquinas diferentes, tanto en potencia como en características técnicas, a la diversidad de accesorios utilizados y a la necesidad de cumplir con estrictas especificaciones de calidad, el uso de las fresadoras requiere personal profesionalmente cualificado, ya sea programador, preparador o fresadora.

La utilización de estas máquinas, con elementos móviles y de corte, así como de líquidos tóxicos para el enfriamiento y la lubricación del corte, requiere condiciones de trabajo que preserven la seguridad y la salud de los trabajadores y eviten daños a las máquinas, a las instalaciones y a los productos finales o semiacabados.

Historia de la fresadora

La primera fresadora fue construida en 1818 y fue diseñada por el estadounidense Eli Whitney para cortar fresas con el fin de acelerar la fabricación de rifles en el estado de Connecticut. Se conserva en el Museo de Ingeniería Mecánica de Yale. Se conserva en el Museo de Ingeniería Mecánica de Yale. En la década de 1830, Gay & Silver construyó una fresadora que incorporaba el mecanismo de ajuste vertical y un soporte para el husillo de la herramienta.

En 1848, el ingeniero americano Frederick. W. Howe diseñó y fabricó para Robbins & Lawrence la primera fresadora universal, que incorporó un copiador de perfiles. Alrededor de esa misma época, se presentó la fresadora Lincoln, que incorporaba un cilindro de ariete que podía ajustarse verticalmente. La construcción de las fresadoras verticales comenzó a mediados del siglo XIX. Concretamente, en el Conservatorio Nacional de Artes y Oficios de París hay una fresadora vertical construida en 1857.

La primera fresadora universal equipada con un plato divisor que permitía la producción de engranajes rectos y helicoidales fue fabricada por Brown & Sharpe en 1853, por iniciativa y a petición de Frederick W. Howe, y fue presentada en la Exposición Universal de París en 1867. En 1884, la empresa estadounidense Cincinnati construyó una fresadora universal que incorporaba un cilindro axial.

En 1874, el fabricante francés de máquinas-herramienta Pierre Philippe Huré diseñó una máquina de doble husillo, vertical y horizontal, que se posicionaba mediante rotación manual.

En 1894, el francés R. Huré diseñó un husillo universal con el que se pueden realizar diferentes mecanizados con diferentes posiciones de herramienta. Este tipo de cabezal, con ligeras modificaciones, es uno de los accesorios más utilizados hoy en día en las fresadoras universales.

En 1938 se fundó la empresa Bridgeport Machines, Inc. en Bridgeport, Connecticut, que en las décadas siguientes se hizo famosa por sus pequeñas y medianas fresadoras verticales.

Tipos de fresadoras

Las fresadoras se pueden clasificar según varios aspectos, como la orientación del eje rotativo o el número de ejes de trabajo. Las clasificaciones más comunes se enumeran a continuación.

Fresadoras según la orientación de la herramienta

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

Una fresadora horizontal utiliza fresas cilíndricas montadas sobre un eje horizontal accionado por el cabezal de la máquina y soportado por un extremo del cabezal y por el otro sobre un cojinete situado en el puente de deslizamiento llamado el pistón. Esta máquina permite realizar principalmente trabajos de ranurado, con diferentes perfiles o formas de ranura. Cuando las operaciones a realizar lo permiten, principalmente mediante la realización de varias ranuras paralelas, se puede aumentar la productividad mediante el ensamblaje de varias fresas en el eje portaherramientas, formando un tren de fresado. La profundidad máxima de una ranura está limitada por la diferencia entre el radio exterior de la fresa y el radio exterior de los manguitos de separación que la fijan al husillo de fresado.

Fresadora vertical

En una fresadora vertical, el eje del cabezal está orientado verticalmente, perpendicular a la mesa de trabajo. Las cuchillas de corte se montan en el husillo y giran sobre su eje. En general, el husillo o la mesa se pueden mover verticalmente, lo que permite profundizar el corte. Existen dos tipos de fresadoras verticales: fresadoras de sobremesa o sobremesa y fresadoras de torreta o consola. En una fresadora de torreta, el husillo permanece inmóvil durante las operaciones de corte y la mesa se mueve tanto horizontal como verticalmente. Sin embargo, en las fresadoras de sobremesa, la mesa sólo se desplaza perpendicularmente al husillo, mientras que el propio husillo se desplaza paralelamente a su propio eje.

Una fresadora universal tiene un husillo principal para acoplar los ejes horizontales de la herramienta y un cabezal que se acopla a este husillo y convierte la máquina en una fresadora vertical. Su ámbito de aplicación está limitado principalmente por el coste y el tamaño de las piezas que se pueden mecanizar. En las fresadoras universales, al igual que en las horizontales, el puente deslizante, conocido en la jerga como ariete, se puede desplazar de adelante hacia atrás y viceversa sobre guías.

Fresadoras especiales

Además de las fresadoras tradicionales, existen otras fresadoras con características especiales que se pueden clasificar en determinados grupos. Sin embargo, las formas de construcción de estas máquinas varían sustancialmente de una a otra dentro de cada grupo, debido a las necesidades de cada proceso de fabricación.

Las fresadoras circulares disponen de una gran mesa giratoria, sobre la que se desplaza el carro de herramientas, que puede tener uno o varios cabezales verticales; por ejemplo, uno para operaciones de desbaste y otro para operaciones de acabado. Las piezas también se pueden ensamblar y desensamblar en un lado de la mesa mientras que las piezas se están mecanizando en el otro lado.

Las fresadoras copiadoras disponen de dos mesas: una para el 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 en forma de pantógrafo que también está conectado a un palpador en la mesa auxiliar. Cuando el palpador sigue el contorno del modelo, define el movimiento de la herramienta que mecaniza la pieza. Otras fresadoras copiadoras utilizan sistemas hidráulicos, electrohidráulicos o electrónicos en lugar de un sistema de seguimiento mecánico.

En las fresadoras de pórtico, también conocidas como fresadoras puente, el cabezal vertical de la herramienta está situado en una estructura con dos columnas en lados opuestos de la mesa. La herramienta se puede mover vertical y transversalmente, y la pieza se puede mover a lo largo. Algunas de estas fresadoras disponen también, a cada lado de la mesa, de cabezales horizontales que se pueden desplazar verticalmente en sus respectivas columnas, además de poder extender sus ejes de trabajo horizontalmente. Se utilizan para el mecanizado de piezas de gran tamaño.

En las fresadoras puente móviles, en lugar de mover la mesa, la herramienta se mueve en una estructura similar a la de un puente grúa. Se utilizan principalmente para el mecanizado de piezas de gran tamaño.

Una fresadora de madera es una máquina portátil que utiliza una herramienta rotativa para realizar el fresado en superficies de madera planas. Se utilizan en bricolaje y carpintería para hacer ranuras, como juntas de cola de milano o de machihembrado; ranuras, como las necesarias para alojar cerraduras o bisagras en puertas; y perfiles, como molduras. Las herramientas de corte utilizadas son fresas para madera, con dientes más grandes y más espaciados que los de las fresas para metal.

Consideraciones generales para el fresado

Para garantizar que las operaciones de fresado se lleven a cabo en las mejores condiciones posibles, deben cumplirse una serie de requisitos. Se debe asegurar una buena rigidez de la máquina y debe tener potencia suficiente para poder utilizar las herramientas más adecuadas. También se debe utilizar el voladizo de herramienta más pequeño posible con el husillo.

En el caso de las herramientas de fresado, el número de dientes, labios o insertos de las fresas debe ajustarse de forma que no haya demasiados filos de corte trabajando simultáneamente. El diámetro de las fresas cepilladoras debe ser el adecuado en función de la anchura de corte.

En los parámetros de corte es necesario seleccionar el avance de trabajo por diente más adecuado en función de las características del mecanizado, como el material de la pieza, las características de la fresa, la calidad y precisión requeridas para la pieza y la evacuación de la viruta. Siempre que sea posible, el fresado debe realizarse en consecuencia y deben utilizarse insertos de geometría positiva, es decir, con un ángulo de desprendimiento positivo. El refrigerante debe usarse sólo si es necesario, ya que el fresado se realiza mejor sin refrigerante en la mayoría de las aplicaciones de insertos de carburo.

Imágenes de fresadora

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