Ángulo de posición y espesor de viruta en fresado

El ángulo de posición (KAPR) es el ángulo entre el filo principal de la plaquita y la superficie de la pieza. El ángulo de posición afecta al espesor de viruta, las fuerzas de corte y la vida útil de la herramienta.

Los ángulos de posición más habituales son los de 90 grados, 45 grados, 10 grados y los de las plaquitas redondas.

Al reducir el ángulo de posición, se reduce el espesor de viruta, h_ex, para un avance, f_z, específico. Este efecto de adelgazamiento de la viruta distribuye la cantidad de material por una mayor parte del filo.

Un ángulo de posición más pequeño ofrece una entrada en el corte más gradual, reduce la presión radial y protege el filo. La mayor fuerza axial de los ángulos de posición más reducidos incrementará la presión sobre la pieza.

Fresar con un ángulo de posición de 90 grados

El área de aplicación principal de una fresa de 90 grados es el fresado en escuadra.

Una fresa de 90 grados genera fuerzas radiales en el sentido del avance. Esto significa que la superficie que se mecaniza no queda expuesta a una gran presión axial, lo que supone una ventaja a la hora de fresar piezas de estructura débil o pared delgada y con fijaciones inestables.

Fresar con un ángulo de posición de 45 grados

Una fresa de 45 grados es una elección universal para planeado. Genera fuerzas de corte axiales y radiales bien equilibradas, lo que exige menos potencia de máquina.

Este tipo de fresa es especialmente indicado para fresar materiales de viruta corta que se astillan fácilmente si un exceso de fuerzas de corte radiales actúa en el escaso material restante al final del corte.

La entrada suave limita la tendencia a la vibración al fresar con voladizos largos o acoplamientos y portaherramientas más pequeños/débiles.

La formación de viruta más delgada ofrece una gran productividad en muchas aplicaciones, dada la oportunidad de aplicar mayores avances de mesa manteniendo una carga moderada en el filo.

Fresar con un ángulo de posición de 60–75 grados

Este tipo de herramienta suele ser una fresa de planear específica con una mayor capacidad de profundidad de corte que las fresas de planear universales. Las fuerzas axiales son inferiores frente a las de la fresa de planear de 45 grados y la resistencia del filo es mejor que la de una fresa de 90 grados.

Fresar con un ángulo de posición de 10 grados

El ángulo de posición de 10 grados se emplea con fresas de alto avance y de fresado en «plunge». Genera una viruta delgada que permite avances por diente muy elevados, f_z, a profundidades de corte reducidas y, por consiguiente, para avances de mesa, v_f, extremos.

Las fuerzas de corte axiales dominantes se dirigen hacia el husillo y lo estabilizan. Esto es favorable para reglajes largos y débiles dado que limita la tendencia a la vibración.

Este tipo de fresa es efectiva para mecanizado de agujeros con tres ejes, para fresado en «plunge» de cavidades o cuando sea necesario utilizar fresas extendidas.

Fresar con plaquitas redondas o fresas con radio de punta grande

La fresa de plaquita redonda está indicada para fresado general y es eficiente en operaciones de desbaste.

El radio de punta ofrece un filo muy robusto, indicado para avances de mesa grandes debido a la virutas delgadas generadas a lo largo del filo largo. El efecto de adelgazamiento de la viruta hace que estas fresas sean indicadas para mecanizado de titanio y aleaciones termorresistentes.

Dependiendo de las variaciones de la profundidad de corte, a_p, el ángulo de posición pasa de cero a 90 grados, modificando la dirección de las fuerzas de corte y, por consiguiente, la presión resultante durante la operación de fresado.

Espesor de viruta máximo en fresado

El espesor de viruta máximo es el parámetro más importante para conseguir un proceso de fresado productivo y fiable. Un mecanizado efectivo solo se producirá cuando el valor h_ex se corresponda con la fresa que se está empleando.

• Una viruta delgada con un valor h_ex demasiado bajo es la causa más habitual de un rendimiento deficiente que resulta en una baja productividad. Esto puede afectar negativamente a la vida útil de la herramienta y la formación de la viruta.
• Un valor h_ex demasiado grande sobrecargará el filo, lo que puede resultar en la rotura de la herramienta.

El adelgazamiento de la viruta permite emplear un mayor avance.

El avance por diente puede incrementarse en las tres siguientes situaciones debido al efecto de adelgazamiento de la viruta:

1. Al utilizar fresas de filo largo con ángulos de posición inferiores a 90°.
2. Al utilizar plaquitas redondas o de radio grande, a menor profundidad de corte, a_p.
3. Al aplicar fresado periférico con un empañe radial, a_e/D_e, pequeño.

Cálculos de espesor de viruta para plaquitas de filo largo

Con fresas de 90 grados el avance por diente equivale al máximo espesor de la viruta (f_z=h_ex). Al reducir el ángulo de posición, aumente el avance por diente para asegurarse de mantener el mismo espesor de viruta.

KAPR=90°

KAPR=45°

KAPR=10°

Ejemplo:
Si el h_ex máximo = 0.1 mm y KAPR = 45°
Avance recomendado, f_z = 1.4 x 0.1 = 0.14 mm/diente

Vea cuánto puede incrementar el avance por diente en la fresa de alto avance de 10 grados. Esto se debe a que la viruta se adelgaza por un factor de casi seis.

Cálculo de espesor de viruta para fresas de plaquita redonda y de radio

El espesor de viruta, h_ex, varía con plaquitas redondas y depende del ángulo de posición. Con índices de a_p/i C bajos, puede incrementarse considerablemente el avance para aumentar el espesor de viruta al nivel deseado.

El mejor rendimiento se consigue cuando el ángulo de posición se mantiene por debajo de 60 grados y con una profundidad de corte que no supere el 25% x diámetro de la plaquita. Para mayores profundidades de corte, es preferible utilizar una plaquita cuadrada de 45 grados.

Las plaquitas redondas tienen una mayor capacidad de espesor de la viruta que las soluciones de filo recto, debido a la forma más robusta de la plaquita y la mayor longitud de corte.

Las plaquitas redondas son especiales en cuanto a que el espesor de viruta cambia en función de la profundidad de corte. Por ello, a menor profundidad de corte es necesario aumentar el avance para obtener el espesor de viruta adecuado.

Cálculo del espesor de viruta para fresado periférico

El valor h_ex varía en función del diámetro de la fresa y el empañe de trabajo, además de la inmersión radial de la fresa, a_e/DC. Cuando es inferior al 50%, el espesor de viruta máximo se reduce en relación al f_z.

El avance se puede incrementar según el valor de modificación de la tabla siguiente en función de la relación a_e/DC.

Ejemplo:
DC 20 mm – a_e = 2 mm, a_e/DC = 10%
h_ex = 0.1 mm, f_z = 0.17 mm/diente