La Fresadora Como Maquina y Herramienta de Produccion

República Bolivariana de Venezuela

Ministerio Del Poder Popular Para la Educación Universitaria

Instituto Universitario Politécnico " Santiago Mariño”

Catedra: Procesos de Manufactura

Escuela: 45- S

Enero 2015

Bachiller:

Karyangel Reyes

La fresadora como máquina y Herramienta de Producción

Historia de la fresadora

“Se puede decir que la necesidad del hombre por querer mejorar vienen desde la prehistoria, la evolución tecnológica de las máquinas-herramienta se ha basado en el binomio herramienta-máquina. Durante muchos siglos, la herramienta fue la prolongación de la mano del hombre hasta la aparición de las primeras máquinas rudimentarias que ayudaron en su utilización”:

Fresadora Universal Antigua

Dato Curioso:

La primera máquina de fresar se construyó en 1818 y fue diseñada por el estadounidense Eli Whitney con el fin de agilizar la fabricación de fusiles en el estado de Connecticut.

En la década de 1830, la empresa Gay & Silver construyó una fresadora que incorporaba el mecanismo de regulación vertical y un soporte para el husillo portaherramientas. 

En 1848, el ingeniero americano Frederick. W. Howe diseñó y fabricó para la empresa Robbins & Lawrence la primera fresadora universal que incorporaba un dispositivo de copiado de perfiles. Por esas mismas fechas se dio a conocer la fresadora Lincoln, que incorporaba un carnero cilíndrico regulable en sentido vertical. A mediados del siglo XIX se inició la construcción de fresadoras verticales. 

En 1884, la empresa americana Cincinnati construyó una fresadora universal que incorporaba un carnero cilíndrico posicionado axialmente.

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

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

En 1938 surge la compañía Bridgeport Machines, Inc. en Bridgeport, Connecticut, la cual en las décadas posteriores se hace famosa por sus fresadoras verticales de tamaño pequeño y mediano. 

La Fresadora  

Es una máquina eléctrica que se emplea para cortar y labrar madera y otros materiales, como metal o plástico. Su principal característica es la elevada velocidad de rotación que alcanza, ya que puede llegar a las 30.000 r.p.m, (Revoluciones por minuto) diez veces más que un taladro. Otra ventaja es la precisión de los trabajos. Se emplea el fresado ya que arroja excelentes resultados dejando las superficies muy lisas, que no es necesario lijarlas. No obstante, el uso de este tipo de herramientas requiere unas condiciones de trabajo especiales para preservar la seguridad de los operarios y el buen estado del equipo.

 "La fresadora es muy útil a nivel industrial y se considera máquina y herramienta a la vez. Son básicas y esenciales en los procesos de mecanizado los cuales son llevados a cabo día a día en procesos de fabricación adecuación y otros ya que permite realizar amplia gama de mecanizados con mayor facilidad y en menor tiempo".

 Caracteristicas de una Fresadora:

1. POTENCIA: Para fresar maderas blandas y aglomerados, bastará una potencia de unos 500 w. Para fresar otros materiales como por ejemplo DM, maderas duras, plásticos, acrílicos, pladur, etc, será necesaria más potencia (a partir de unos 800 w).
2. VELOCIDAD: Es importante que tengan regulación electrónica de velocidad o por lo menos varias velocidades, para adaptar ésta al tipo y dureza del material que estemos trabajando. La velocidad máxima debe ser como mínimo de unas 22.000 r.p.m.
3. LONGITUD DE CARRERA: O  profundidad de corte. Es muy importante escoger una máquina que tenga una profundidad de corte máxima acorde con los trabajos que vayamos a realizar. Esta profundidad de corte máxima debe ser de al menos 40 mm, llegando algunas máquinas hasta los 65 mm. La guía de profundidad debe tener un buen ajuste. Algunas máquinas vienen con reloj comparador o reglaje micrométrico para ajustes muy finos de profundidad.
4. DIÁMETRO DE LA PINZA: Es muy recomendable que tenga pinzas de 6 y 8 mm para poder adaptar un mayor número de fresas. Para trabajos mayores, también las hay con pinza de 12 mm. Para este último caso la fresadora debe tener unos 1400 w de potencia por lo menos. Para trabajos de bricolaje, con pinza de 6 y 8 mm será suficiente.
5. PESO: Cuanto menos peso, más manejable será la máquina, y cuanto más peso, más estable. Para bricolaje es recomendable un peso contenido, entre 2 y 4 Kg aproximadamente.
6. ACCESORIOS: La guía paralela es imprescindible, y normalmente la traen de serie. Otros accesorios interesantes pueden ser: el casquillo copiador o guía para plantillas (para hacer formas curvas), la guía para hacer círculos, la aspiración de polvo, etc.

Otras características como la facilidad de manejo, la comodidad o la suavidad del motor sólo se pueden comparar con la máquina en marcha. Algunas fresadoras son convertibles en amoladoras cambiando la base y acoplándole el disco de amolar. Importante también es la marca, no solo por fiabilidad y garantía, sino por el servicio post-venta. Nuestra recomendación es que se compren fresadoras de marcas reconocidas.

  Puesta en marcha 

Utilizar una fresadora requiere una serie de pasos ineludibles. En primer lugar, debe fijarse la pieza que se trabajará y, para evitar que se mueva o vibre, hay que elegir la fresa adecuada para la labor que se quiere realizar. 

Se sujeta con firmeza la fresa en la pinza de la fresadora, se regula la profundidad máxima del fresado en función del tipo de corte y, por último, se bloquea la pieza.

Si es la primera vez que se utiliza esta herramienta, o la fresa elegida, conviene hacer una prueba con un trozo de madera sobrante. 

Antes de poner en marcha el motor, se debe sujetar la máquina con las dos manos, con firmeza. Entonces se coloca sobre la superficie que se trabajará, se enciende el motor y se introduce de manera progresiva sobre la misma en sentido opuesto al movimiento de la fresa. El desplazamiento de la máquina debe ser lento y regular. Si el corte es profundo, no se debe realizar de una sola vez. Para un óptimo resultado, son necesarias varias pasadas. 

TIPOS DE FRESADORA

Las fresadoras pueden clasificarse según varios aspectos, como la orientación del eje de giro o el número de ejes de operación. A continuación se indican las clasificaciones más usuales.

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. Cuando las operaciones a realizar lo permiten, principalmente al realizar varias ranuras paralelas, puede aumentarse la productividad montando en el eje portaherramientas varias fresas conjuntamente 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 casquillos de separación que la sujetan al eje porta fresas.

• Fresadora vertical: En una 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: las fresadoras de banco fijo o de bancada y las fresadoras de torreta o de consola.

• Fresadora de torreta: el husillo permanece estacionario durante las operaciones de corte y la mesa se mueve tanto horizontalmente como verticalmente.

• Fresadoras de banco fijo: la mesa se mueve sólo perpendicularmente al husillo, mientras que el husillo en sí se mueve paralelamente a su propio eje.

•  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, conocido en el argot como carnero, puede desplazarse de delante a detrás y viceversa sobre unas guías.

Fresadoras especiales: 

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

 

• Las 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.

• Las 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. 

• Fresadoras de pórtico: también conocidas como fresadoras de puente, el cabezal portaherramientas vertical se halla sobre una estructura con dos columnas situadas en lados opuestos de la mesa. La herramienta puede moverse verticalmente y transversalmente y la pieza puede moverse longitudinalmente. Algunas de estas fresadoras disponen también a cada lado de la mesa sendos cabezales horizontales que pueden desplazarse verticalmente en sus respectivas columnas, además de poder prolongar sus ejes de trabajo horizontalmente. Se utilizan para mecanizar piezas de grandes dimensiones

• Fresadoras de puente móvil: en lugar de moverse la mesa, se mueve la herramienta en una estructura similar a un puente grúa. Se utilizan principalmente para mecanizar piezas de grandes dimensiones.

• Fresadora para madera: es una máquina portátil que utiliza una herramienta rotativa para realizar fresados en superficies planas de madera. Son empleadas en bricolaje y ebanistería para realizar ranurados, como juntas de cola de milano o machihembrados; cajeados, como los necesarios para alojar cerraduras o bisagras en las puertas; y perfiles, como molduras. Las herramientas de corte que utilizan son fresas para madera, con dientes mayores y más espaciados que los que tienen las fresas para metal. 

Fresadoras según el número de ejes

Las fresadoras pueden clasificarse en función del número de grados de libertad que pueden variarse durante la operación de arranque de viruta.

• Fresadora de tres ejes: Puede controlarse el movimiento relativo entre pieza y herramienta en los tres ejes de un sistema cartesiano. 
• Fresadora de cuatro ejes: Además de su movimiento relativo entre pieza y herramienta en tres ejes, se puede controlar el giro de la pieza sobre un eje, como con un mecanismo divisor o un plato giratorio. Estas se utilizan para generar superficies con un patrón cilíndrico, como engranajes o ejes estriados. 
• Fresadora de cinco ejes: Su movimiento relativo entre pieza y herramienta en tres ejes, se puede controlar o bien el giro de la pieza sobre dos ejes, uno perpendicular al eje de la herramienta y otro paralelo a ella (como con un mecanismo divisor y un plato giratorio en una fresadora vertical); o bien el giro de la pieza sobre un eje horizontal y la inclinación de la herramienta alrededor de un eje perpendicular al anterior. Se utilizan para generar formas complejas, como el rodete de una turbina Francis. 

Medidas de seguridad

La fresadora, al igual que cualquier otra herramienta que se conecte a la red eléctrica, puede ser muy peligrosa, por lo que es necesario conocer y poner en práctica una serie de medidas que reduzcan las posibilidades de tener un percance. 

1. En primer lugar, conviene comprobar la superficie que se va a cortar, porque la presencia de clavos o partes metálicas en su interior puede impedir el avance normal de las fresas e, incluso, dañar la herramienta. 
2. La base de la fresadora debe estar bien sujeta y colocada plana contra el material que se desee cortar, para mejorar la estabilidad y el control de la máquina.  
3. Antes de cualquier manipulación, hay que desenchufar el aparato y esperar a que pare la fresa.
4.  Una vez cambiada la fresa, es necesario asegurarse de que ésta se encuentra bien ajustada. De lo contrario, se puede soltar o desajustar, lo que provocaría una pérdida de control de la herramienta. 
5. No se debe tocar la fresa ni proceder a su cambio justo después de haber realizado un corte  
6. Otra precaución que se debe tener en cuenta respecto a las fresas es que éstas han de estar afiladas y en buen estado. Las fresas dañadas se pueden romper durante su uso y, si están mal afiladas, requieren el empleo de mayor fuerza por parte de la persona que maneja la herramienta, lo que contribuye al mayor deterioro de la pieza y a que se pueda romper con facilidad.  
7. Tampoco se debe tocar la fresa ni proceder a su cambio justo después de haber realizado un corte, ya que la fricción provocada la habrá calentado y podría causar quemaduras en las manos desnudas a la persona que la manipula. De igual modo, no es recomendable que se suelte la herramienta mientras se para el giro del motor, ya que la fresa continúa este movimiento y se puede enganchar. 
8. Por último, no hay que olvidar el uso de gafas de seguridad y una mascarilla anti polvo para evitar la entrada de partículas en los ojos y en las mucosas. 

"El fresado consiste principalmente en el corte de un material que se mecaniza con una herramienta rotativa de varios filos, estos son llamados dientes, labios o plaquitas de un metal duro o resistente, que ejecuta movimientos de avance programados de la mesa de trabajo en casi cualquier dirección de los tres ejes posibles en los que este se puede desplazar la mesa donde va fijada la pieza que se mecaniza"

Fuerza de corte principal en los fresados tipo cilindricos

La fuerza de corte es un parámetro a tener en cuenta para evitar roturas y deformaciones en la herramienta y en la pieza para poder calcular la potencia necesaria para así poder efectuar un determinado mecanizado. Este parámetro está en función del avance de fresado, de la velocidad de corte, de la maquiabilidad del material, de la dureza del material, de las característica de la herramienta y del espesor medio de la viruta. Todos estos factores se engloban en un coeficiente denominado fuerza especifica de corte (kc) que se expresa en N/mm2.

Velocidad de Corte y Avance

Fuerza de Avance en el Fresado Tipo Frontal

Potencia de Avance

La potencia de avance en el fresado es relativa entre la pieza y la herramienta, es decir la velocidad con la que progresa el corte. El avance y el radio de la punta de la herramienta de corte son los dos factores más importante de la cuales depende la rugosidad de la superficie obtenida en el fresado.

Materiales a ser mecanizados tales como:

Aceros: Una vez que el mineral ha sido extraído del lingote del hierro, un proceso adicional es llevado sobre el lingote. Este proceso es adicional es llevado para remover ciertas impurezas y gases del mismo. Las impurezas removidas comprenden desde cantidades excesivas de carbono (c) silicio (si), fosforo (p), sulfuro (s), y gases como oxigeno(o) y nitrógeno (n) una vez que este proceso ha sido completado el producto final es acero. Los grupos principales acero al carbono, acero aleado, acero de herramienta y acero general.

Fundiciones:La fundición es un hierro que tiene grandes cantidades de carbono (2.1%~6.7%). El hierro que contiene grandes cantidades de carbono se funde aproximadamente 1400ºC y puede ser vertido sobre moldes y moldeado con una facilidad relativa. Sin embargo, la fundición a veces no tiene suficiente fuerza dúctil y tenacidad. Hay ciertos tipos de fundiciones que si tienen la ductibilidad necesaria. Las mismas son conocidas como "fundiciones de grafito esferoidal” y "fundiciones nodulares"

Aleaciones de:

Aluminio: es el segundo metal más utilizado (el acero es el primero). Este es un nuevo metal y sus aplicaciones aún siguen siendo desarrolladas. El aluminio es conocido por su bajo peso. También es llamado "metal liviano". El aluminio tiene como características una gran resistencia ante la corrosión, gran conductividad eléctrica, suavidad y un punto de fundición bajo. Sin embargo, las propiedades mecánicas del aluminio son pocas y como tales, no tiene gran dureza. 

Titanio: posee una resistencia superior a la corrosión. La aleación de titanio tiene una gravedad baja pero gran dureza y resistencia al desgaste. Sin embargo la aleación del titanio tiene algunas desventajas debido a su baja conductividad térmica. La aleación de titanio es utilizada para piezas de motores de jets, estructura de aviones y cohetes

Cobalto: El cobalto es a menudo agregado como elemento para una aleación resistente al calor, magnetos permanentes, aceros de alta velocidad, carburos cementados Las aleaciones resistente al calor comprenden acero resistente al calor y motores de jets, cargadores de turbinas, entre otros.

Diámetro de la fresadora

El diámetro efectivo es el factor principal usado en el calculado de la velocidad de rotación. El diámetro efectivo es definido como el diámetro real de la fresa. El diámetro efectivo está influido por dos parámetros: el radio de la herramienta y la profundidad de corte axial.

Potencia de Corte Principal

La potencia de corte principal (Pc) necesaria para efectuar un determinado mecanizado habitualmente se expresa en kilos vatios (kv) y se calcula a partir del valor del volumen de arranque de viruta. La fuerza especifica de corte y del rendimiento que tenga la fresadora. Esta fuerza especifica de corte (k) es una constante que se determina en función del tipo de material que se esta mecanizando, la geometría de la herramienta el espesor de viruta.

Pc (kgfm/s) = Fc (Kgf / mm²) x Vc (m/min)

Par Principal de Corte

La aproximación depende, por ejemplo, de la capacidad de la máquina, de la clase de trabajo y de la posibilidad de sujeción de la pieza. Así, por ejemplo, en el fresado con fresas de disco se elige un gran espesor de viruta y un avance pequeño (marcha tranquila de la máquina), en el fresado de chiveteros, por el contrario, son más ventajosos las aproximaciones pequeñas y los grandes avances. En general, al fresar no deberá elegirse una aproximación demasiado grande. Es ventajoso y económico fresar grandes cantidades de material de varios cortes pero con avance grande.

 Velocidades Angulares (RPM)

Una revolución por minutos es una unidad de frecuencia que se usa también para expresar velocidad angular. En este contexto, se indica el número de rotaciones completadas cada minuto por un cuerpo que gira alrededor de un eje. A veces se utiliza el término régimen de giro para referirse a la velocidad de giro expresada en revoluciones por minuto y no confundirse con la velocidad angular expresada en radianes por segundo.

Accesorios y aditamentos de la maquina fresadora

Los fijadores más conocidos y utilizados son los de plato, los que pueden ser cerrados o abiertos. Todos siempre utilizaran a un arrastrador conocido como perro.

Por lo regular son utilizados para el trabajo en torno de puntas o los sistemas divisores de las fresas. 

Las fresadoras suelen venir equipadas con aditamentos para sujetar con facilidad la pieza de trabajo y pueden construirse como de husillo sencillo o múltiple, sencillo o duplex.

Las herramientas de fresar se caracterizan por su diámetro exterior, el número de dientes, el paso de los dientes (distancia entre dos dientes consecutivos) y el sistema de fijación de la fresa en la máquina.
En las fresadoras universales utilizando los accesorios adecuados o en las fresadoras de control numérico se puede realizar la siguiente relación de fresados: 

• Planeado: tiene por objetivo conseguir superficies planas. Para el planeado se utilizan generalmente fresas de planear de plaquitas intercambiables de metal duro, existiendo una gama muy variada de diámetros de estas fresas y del número de plaquitas que monta cada fresa. Los fabricantes de plaquitas recomiendan como primera opción el uso de plaquitas redondas o con ángulos de 45º como alternativa. 

• Cubicaje: es muy común en fresadoras verticales u horizontales y consiste en preparar los tarugos de metal u otro material como mármol o granito en las dimensiones cúbicas adecuadas para operaciones posteriores. Este fresado también se realiza con fresas de planear de plaquitas intercambiables.

•  Ranurado recto: se utilizan generalmente fresas cilíndricas con la anchura de la ranura y, a menudo, se montan varias fresas en el eje portafresas permitiendo aumentar la productividad de mecanizado. Al montaje de varias fresas cilíndricas se le denomina tren de fresas o fresas compuestas. 

• Las fresas cilíndricas: se caracterizan por tener tres aristas de corte: la frontal y las dos laterales. En la mayoría de aplicaciones se utilizan fresas de acero rápido ya que las de metal duro son muy caras y por lo tanto solo se emplean en producciones muy grandes.

•  Fresado de engranajes: apenas se realiza ya en fresadoras universales mediante el plato divisor, sino que se hacen en máquinas especiales llamadas talladoras de engranajes y con el uso de fresas especiales del módulo de diente adecuado. 

• Mortajado: Consiste en mecanizar chaveteros en los agujeros, para lo cual se utilizan brochadoras o bien un accesorio especial que se acopla al cabezal de las fresadoras universales y transforma el movimiento de rotación en un movimiento vertical alternativo. 

• Fresado Circular: se efectúa con una fresa al aire, colocando la pieza en el plato vertical (o en el universal, colocando su eje verticalmente).Con esta operación se puede efectuar superficies cilíndricas o cónicas. Aunque esta operación es una especie de torneado, muchas veces no se puede ejecutar en el torno por ser limitada a una porción de circunferencia menor de 360°

Imágenes Adicionales

La justificacion de este material informativo es con el fin de ofrecer a compañeros no solo estudiantes de las carreras de ingenieria, si no tambien profesores y publico en general y asi estos puedan adquirir conocimientos de esta herramienta multifuncional y sus diferentes usos en la actualidad dentro de las industrias y areas donde esta sea utilizada.

Conclusion

La evolución tecnológica nos ha proporcionado maquinas y herramientas que se han vuelto la columna vertebral dentro de un taller mecánico e industrias ya que permite realizar diferentes trabajos, ya que lo hace más sencillo, práctico y económico para la organización que las emplea los cuales no cabe duda que sin ellos no se pudiesen realizar.

Bien conocida como máquinas o incluso herramienta la fresadora facilita el trabajo industrial. Con esta técnica se han podido lograr diferentes objetivos con más exactitud y precisión que antes, cuando se utilizaba la mano de obra humana.

Bibliografia:
http://www.bricotodo.com/fresar.htm
http://es.slideshare.net/tech28/fresadora
https://pyrosisproyect.wordpress.com/category/fresadora/
http://www.demaquinasyherramientas.com/mecanizado/fresas-tipos-y-usos
http://www.demaquinasyherramientas.com/maquinas/fresadoras-que-son-y-para-que-sirven