¿Qué es el fresado de ranuras? Características, tipos y ventajas.

El fresado de ranuras es importante cuando se necesita mecanizar una ranura en las piezas para su montaje, posicionamiento, sujeción, reducción de peso y guiado de movimiento, entre otros. Este proceso está diseñado específicamente para mecanizar ranuras de alta calidad. Lea esta guía para conocer sus características, tipos, principios y ventajas.

¿Qué es el fresado de ranuras?

El fresado de ranuras es uno de los procesos de fresado que se utiliza para crear ranuras o surcos de diferentes formas en los componentes, con el fin de facilitar la transmisión de par, el posicionamiento, el montaje y el guiado, entre otras funciones. Como se muestra en la imagen a continuación, se puede comprender fácilmente en qué consiste el fresado de ranuras.

¿Es importante el fresado de ranuras?

Como ya hemos mencionado, las ranuras internas o externas de las piezas se realizan por diferentes motivos. Las ventajas de estas ranuras son:

1. Se utiliza para colocar sellos, juntas.
2. Útil para la reducción de peso
3. Permite que las piezas se expandan térmicamente sin crear distorsión.
4. IV. Transmisión de par

¿Cómo funciona el fresado de ranuras?

El fresado de ranuras, uno de los procesos de fresado, se utiliza para eliminar material de la pieza y darle diferentes formas. Veamos cómo funciona.

Principio del fresado de ranuras

El principio del fresado de ranuras es:

“Las fresas ranuradoras rotatorias multipunto giran alrededor de un eje fijo y retiran el material de la pieza de trabajo”.

Vea la siguiente figura:

La fresa penetra en el material de la pieza de trabajo de forma axial o radial.

Proceso paso a paso de fresado de ranuras

1. Primero, defina los requisitos de la ranura, como el ancho o la longitud de la ranura, etc.
2. Seleccione la herramienta de corte, como una fresa de extremo o una fresa de ranuras, etc.
3. Ahora, organice la configuración y fijación de la pieza de trabajo.
4. Organizar la configuración de la máquina y las herramientas
5. Establecer parámetros de corte, como la velocidad del husillo o la velocidad de avance
6. Introduzca la herramienta en la pieza de trabajo
7. Primero, fresado de ranuras en bruto, luego evacuación de viruta y enfriamiento.
8. Inspección y verificación seguida de limpieza adicional si es necesario

Factores clave que afectan el rendimiento del fresado de ranuras

Al fresar ranuras, se deben considerar los siguientes factores clave. Controlar estos factores (materiales, estrategia de fresado y forma de las ranuras) puede mejorar la calidad del fresado.

Material de la pieza de trabajo

Los materiales seleccionados pueden afectar el fresado de ranuras debido a que sus propiedades son diferentes. A continuación se detallan las propiedades esenciales de los materiales que pueden afectar el fresado de ranuras:

• Dureza y resistencia: si el material a mecanizar es difícil de mecanizar, la fuerza de corte será mayor, lo que significa que se requiere una menor velocidad de corte durante el fresado de ranuras.
• Conductividad térmica: Algunos materiales tienen una baja conductividad térmica, lo que puede provocar fácilmente la acumulación de calor. La fresa es propensa al desgaste.
• Endurecimiento por deformación: El endurecimiento por deformación de materiales como el acero inoxidable puede causar fácilmente la dificultad de entrada de la herramienta de corte.

Formas de ranuras

La forma de las ranuras influye directamente en su fresado, ya que cada tipo de ranura requiere fresas diferentes. Además, existen distintas estrategias de fresado para ranuras de diferentes formas.

Fresas de ranura

La selección de fresas para ranuras determina directamente los métodos de corte y las formas finales. Existen diferentes tipos de fresas, que presentaremos en la siguiente sección.

Estrategia de trayectoria

La forma en que las fresas de ranuras entran en la pieza, se mueven y salen se determina en función de la estrategia de trayectoria. Esta estrategia controla el desgaste, la precisión y la fuerza de corte de la herramienta. Por lo tanto, es importante seleccionar la trayectoria en función de estos parámetros.

Dirección de fresado

Parámetros como la fuerza de corte, el acabado superficial, la vida útil de la herramienta y la precisión se ven directamente afectados por la dirección de fresado. Por ejemplo, el fresado convencional produce un acabado superficial deficiente.

Fresado de ranuras: formas y fresas

En el fresado de ranuras, se utilizan varias fresas. Pueden utilizarse simultáneamente o por separado. Estas fresas son responsables de crear diferentes tipos de formas.

Tipos de formas de ranuras

Por ejemplo, las formas de ranuras comunes que se crean en la pieza de trabajo se detallan a continuación:

Ranura recta

En la pieza de trabajo se realizan ranuras rectas que cumplen los siguientes propósitos:

• Permitir el deslizamiento de la pieza de forma controlada
• Elementos funcionales de la casa, como llaves, cables, etc.
• Bueno para el ajuste posicional durante el montaje.
• Útil para reducir el peso.

Ranura de chaveta

Las ranuras para chaveteros se realizan en la pieza de trabajo cuando un componente necesita:

• Bloqueo mecánico positivo
• Transferencia de par del eje al cubo
• Fácil montaje y desmontaje.
• Alineación angular mantenida de los componentes

Ranura en T

La geometría de las ranuras en T es fundamental, ya que la cabeza en T rebajada impide que el perno se salga, de modo que la carga se distribuye bajo los deslizamientos de la ranura. Otras funciones incluyen:

• Proporciona capacidad de ajuste en la posición antes de apretar.
• Permite una fuerte sujeción contra las fuerzas de elevación y laterales.

Ranura de cola de milano

La forma de las ranuras de cola de milano es muy ventajosa en cuanto a su funcionalidad. Sus paredes angulares crean una geometría autoblocante. Además de esta geometría, otras funciones incluyen la prevención de separaciones verticales y la gestión de fuerzas laterales.

A través de la ranura

Cuando se requiere una abertura de profundidad completa, se crea esta forma de ranuras en la pieza, por ejemplo, para fijaciones y pernos. Esta forma también facilita la evacuación de virutas.

Tragamonedas ciega

En esta forma, un extremo de la ranura se cierra y se crea en la pieza para canales internos. Esta forma conserva la resistencia y la apariencia de la pieza.

Elija las fresas de ranurar adecuadas

La siguiente tabla describe la fresa recomendada para cada forma de ranura.

¿Qué materiales son ideales para el fresado de ranuras?

Las propiedades mecánicas de cada material son diferentes, lo que en última instancia afecta los procesos de mecanizado. A continuación, se enumeran diferentes materiales para el fresado de ranuras. Comprender cuál es la mejor opción para el fresado de ranuras es importante para una mayor eficiencia de los procesos de mecanizado, así como para el rendimiento de la pieza.

Aleaciones de aluminio

Las aleaciones de aluminio tienen una estructura cristalina FCC, lo que las hace blandas y fáciles de mecanizar. La aleación común en la industria aeroespacial es el Al 6061-T6. Esta aleación se utiliza habitualmente para la fabricación de ranuras debido a su buena maquinabilidad y bajas fuerzas de corte.

Material de latón

Las razones por las que el material de latón es apto para el fresado de ranuras son:

• Excelente maquinabilidad, por lo que se requieren menores fuerzas de corte.
• Forma virutas cortas y frágiles, fáciles de retirar de las ranuras.
• Borde bajo acumulado (BUE)
• Proporciona siempre un excelente acabado superficial, por lo que se utiliza habitualmente con fines decorativos.

Acero al Carbono Medio

Este material tiene un contenido de carbono del 0.3 al 0.6 %, lo que proporciona un equilibrio entre resistencia y maquinabilidad. Se considera un buen material para el fresado de ranuras porque:

• Resiste el desgarro y la deformación de los bordes.
• La formación de viruta es mejor
• Borde más bajo que el del acero dulce
• Durante el mecanizado, las dimensiones permanecen estables.

Plásticos de Ingeniería

Generalmente, los plásticos no se emplean para el mecanizado CNC debido a su fragilidad. Sin embargo, los plásticos de ingeniería, como el PEEK (poliéter éter cetona), el nailon y el policarbonato, entre otros, ofrecen la resistencia suficiente para soportar las fuerzas de corte, por lo que se consideran materiales aptos para el fresado de ranuras.

¿Qué son las estrategias de trayectoria de herramientas de fresado de ranuras?

Una trayectoria de herramienta significa la dirección en la que una herramienta de corte opera sobre la pieza de trabajo o desde donde entrará o saldrá durante el mecanizado CNC.

Tipos de estrategias de trayectorias de herramientas de fresado de ranuras

En función de los requisitos, se crea una estrategia de trayectoria para el proceso de mecanizado. Por ejemplo:

Tradicional

Se trata de un corte lineal simple con contacto constante de la herramienta con la pieza. Este tipo de estrategia de trayectoria se utiliza cuando:

• La geometría de la pieza es simple.
• La maquinabilidad del material es buena.
• Se requiere una profundidad de pieza poco profunda.

Fresado de ranuras trocoidales

En esta estrategia, la herramienta opera con un movimiento circular a lo largo de la pieza de trabajo. Se utiliza para controlar la fuerza de corte y gestionar los efectos térmicos del mecanizado en la vida útil de la herramienta, aumentando así su vida útil.

Fresado de ranuras de inmersión

En esta estrategia, el material se elimina principalmente del eje z. Se utiliza para ranuras profundas, estrechas, ciegas y con una gran relación profundidad-ancho.

Fresado de ranuras tradicional vs. fresado de ranuras trocoidal

Las estrategias de fresado de ranuras tradicionales y trocoidales se utilizan comúnmente. Las diferencias entre ellas son:

Fresado de ranuras: fresado ascendente vs. fresado convencional

En función de la dirección de fresado, el proceso de fresado se divide en dos tipos, por lo que el fresado de ranuras también tiene dos tipos, es decir, fresado en ascenso y fresado convencional.

¿Qué son el fresado convencional y de ascenso?

1. Fresado convencional

En este tipo de fresado, la fresa gira en sentido contrario al avance, por lo que también se denomina fresado ascendente. Este proceso aún se utiliza en máquinas antiguas y se enseña a los estudiantes como base de las operaciones de fresado.

2. Fresado ascendente

Esto es lo opuesto a la operación de fresado convencional. La fresa gira en la dirección de avance. Se utiliza únicamente en fresadoras CNC y fresadoras modernas, que es la tecnología que más valoran los ingenieros.

Fresado Ascendente vs Fresado Convencional

Además de la dirección de las herramientas de fresado, existen muchas otras diferencias entre las operaciones de fresado convencional y de corte ascendente. Estas diferencias se describen brevemente en la siguiente tabla:

¿Cuáles son las ventajas y desventajas del fresado de ranuras?

En comparación con el fresado frontal y el fresado de extremos , el fresado de ranuras permite crear surcos internos precisos que facilitan el ensamblaje y el ajuste funcional. En algunos casos, el fresado de ranuras resulta muy beneficioso, como para crear ranuras que reduzcan el peso. Sin embargo, también presenta algunas limitaciones.

Ventajas del fresado de ranuras

Algunas ventajas del fresado de ranuras incluyen:

Alta eficiencia de corte

Dado que la herramienta de corte para fresado de ranuras tiene múltiples dientes a lo largo de su longitud, se acopla a la pieza de trabajo en todo su ancho. Esto significa que varios dientes extraen el material simultáneamente. Cuando varios dientes extraen el material simultáneamente, la tasa de arranque de material aumenta. Una mayor tasa de arranque de material (MRR) aumenta la eficiencia de corte y la productividad.

Flexibilidad para formas

El fresado de ranuras se realiza con múltiples herramientas que permiten crear ranuras de diferentes formas en la pieza de trabajo, lo que aumenta la flexibilidad en las formas. Por ejemplo, se utiliza una fresa de extremo para crear ranuras rectangulares y fresas de ranura en T para crear ranuras en forma de T.

Geometría de ranura precisa

Las razones por las que el fresado de ranuras proporciona una geometría de ranura precisa son el control del acoplamiento de la herramienta, la velocidad de eliminación de material predecible y la guía precisa de la herramienta.

Consejos y estudio de caso sobre el fresado de ranuras Tuofa:

Elegir las fresas adecuadas y determinar la estrategia de fresado correcta son fundamentales para fabricar una ranura de buena calidad. A continuación, presentamos algunos consejos prácticos de Tuofa para el mecanizado de ranuras:

¿Debe la fresa tener el mismo ancho que la ranura?

En realidad, no hay problema en que el ancho de la fresa seleccionada coincida con el de la ranura deseada. También puede fresar ranuras con éxito. Sin embargo, en la práctica, los ingenieros prefieren elegir una fresa de menor diámetro para fresar ranuras, ya que esto permite modificar el tamaño de la ranura. Además, de esta forma se facilita la evacuación de las virutas.

Tuofa mecanizó una ranura estrecha y profunda en acero inoxidable.

Tuofa fabricó un componente de fijación de acero inoxidable 316 según los requisitos de nuestro cliente.

Las dimensiones de la ranura deseada incluyen:

• Ancho de ranura: 6 mm
• Profundidad de ranura: 24 mm
• Longitud de la ranura: 55 mm
• Tolerancia de ancho: ±0.01 mm

La ranura terminada se mantuvo dentro de la tolerancia de ancho especificada de ±0.01 mm, sin marcas de vibración visibles en las paredes laterales. La tolerancia de precisión permite que el bloque de posicionamiento deslizante se mueva dentro de la ranura guía.

Conclusión

El fresado de ranuras forma parte del proceso de fresado CNC y se encarga de crear diferentes tipos de ranuras en las piezas. Estas ranuras presentan diversas formas, que varían según su geometría y aplicación. Cada forma depende de la fresa; por ejemplo, una ranura recta solo se puede crear con una fresa de extremo. Estas ranuras se utilizan para la gestión térmica, la reducción de peso, etc., y se emplean en industrias importantes como la de automoción y la de equipos de precisión. El avanzado sistema de fresado CNC de Tuofa es de última generación y le permite crear ranuras precisas y exactas para el montaje, la fijación o la reducción de peso.

Preguntas Frecuentes

¿Cuál es la profundidad de corte para fresado de ranuras?

La profundidad de corte varía según el material, el ancho de la ranura, el diámetro de la herramienta y la rigidez del montaje. Generalmente, el corte es de 1 x el diámetro de la herramienta por pasada.

¿Qué es la optimización de los parámetros del proceso de molienda?

La optimización de los parámetros de fresado, como la velocidad de corte, la velocidad de avance, etc., se realiza para maximizar la eficiencia, la calidad de la superficie y la vida útil de la herramienta.

¿Qué es el fresado?

Es un proceso de fabricación sustractiva en el que las herramientas de corte extraen el material de la pieza para lograr la forma deseada. Se utiliza generalmente para geometrías complejas.

¿Cuáles son las diferencias entre una fresa de extremo y una fresa de planear?

Ambas son herramientas de corte rotatorias. Una fresa de extremo puede remover el material en direcciones axiales o radiales. Una fresa de planear se utiliza para una alta tasa de remoción de material (MRR) y superficies planas.