Longitud, saliente y rigidez de la fresa: las variables subestimadas en el corte con fresadora CNC
Índice
- ¿Por qué la rigidez es más importante en las fresadoras CNC que en las fresadoras?
- Longitud de la ranura frente a saliente frente a longitud sin soporte (lo que realmente se dobla)
- Por qué pequeños aumentos en la longitud tienen grandes consecuencias
- Por qué la «longitud mínima necesaria de la flauta» es una estrategia ganadora
- Ventajas y desventajas específicas del router: rigidez frente a evacuación de virutas
- Cómo interactúa la longitud de las ranuras con el número de ranuras
- Directrices prácticas sobre rigidez para fresadoras CNC
- Lista de verificación de rigidez (autocontrol rápido antes de cambiar los avances y velocidades)
- Lo más destacado
- Preguntas frecuentes
Cuando los cortes con fresadoras CNC salen mal (vibraciones, acabado superficial deficiente, herramientas rotas), los primeros sospechosos suelen ser los avances y velocidades, los recubrimientos o incluso la propia máquina.
Sin embargo, uno de los factores que más se pasa por alto en el rendimiento del corte, especialmente en las fresadoras CNC, es la rigidez de la herramienta y, más concretamente, la parte de la herramienta que no está sujeta.
En muchos casos, el simple hecho de elegir una fresa con una longitud de ranura más corta (o reducir la salida) puede suponer una diferencia mayor que cambiar los recubrimientos, el número de ranuras o las revoluciones por minuto.
Este artículo explica por qué la longitud de la ranura y el saliente son tan importantes en las fresadoras CNC, y cómo tener en cuenta la rigidez a la hora de seleccionar fresas.
¿Por qué la rigidez es más importante en las fresadoras CNC que en las fresadoras?
En comparación con los centros de mecanizado verticales, las fresadoras CNC suelen funcionar con:
- Velocidades más altas del husillo
- Menor masa y rigidez generales
- Mayor saliente de la herramienta
- Menor amortiguación inherente en el pórtico y el eje Z.
Como resultado, los routers son mucho más sensibles a la desviación y la vibración de las herramientas.
Cuando una fresa se flexiona bajo carga:
- El grosor de la viruta se vuelve irregular.
- Las fuerzas de corte fluctúan.
- Aparece el chateo.
- El acabado superficial se degrada.
- La vida útil de la herramienta disminuye.
Reducir la desviación suele ser la forma más rápida de estabilizar un corte, y la longitud de la herramienta sin soporte es uno de los factores que más contribuye a esa desviación.
Longitud de la ranura frente a saliente frente a longitud sin soporte (lo que realmente se dobla)
Estos términos se utilizan a menudo indistintamente, pero no son exactamente lo mismo.
- Longitud de la ranura: la parte cortante de la herramienta.
- Saliente: distancia a la que sobresale la herramienta del collarín.
- Longitud no soportada: la parte de la herramienta que puede flexionarse bajo la carga de corte.
La longitud no compatible incluye:
- Longitud de la ranura expuesta
- Cualquier parte expuesta del vástago por debajo del collarín.
- Cualquier cuello de diámetro reducido
Lo que se mide es el saliente.
La longitud sin soporte es lo que se dobla.
Al cortar aluminio con una fresadora CNC,es preferible utilizar longitudes de ranura más cortas, ya que la rigidez y el control de las vibraciones son mucho más importantes que el alcance.Por qué pequeños aumentos en la longitud tienen grandes consecuencias
Desde un punto de vista mecánico, la deflexión de la herramienta aumenta con el cubo de la longitud sin soporte.
En términos prácticos:
Duplicar la longitud no soportada de una fresa puede reducir la rigidez aproximadamente ocho veces.
Eso significa:
- Una herramienta con el doble de longitud expuesta no es «un poco» menos rígida, sino que es considerablemente menos rígida.
- Pequeños aumentos en la longitud de la ranura o en el saliente pueden tener efectos desmesurados en las vibraciones y el acabado.
Por eso, dos cortadores con el mismo diámetro pueden comportarse de forma totalmente diferente dependiendo de la parte de la herramienta que no esté apoyada.
Por qué la «longitud mínima necesaria de la flauta» es una estrategia ganadora
Un error común, especialmente entre los usuarios novatos de fresadoras, es elegir fresas con una longitud de ranura mucho mayor de la que realmente requiere el corte.
Ejemplos:
- Corte de placa de 6 mm con una ranura de 25 mm.
- Bolsillos poco profundos con herramientas de largo alcance
Longitud excesiva de la ranura:
- Reduce la rigidez.
- Fomenta la vibración.
- Hace que las fuerzas de corte sean más difíciles de controlar.
Un enfoque más eficaz es sencillo:
Elija la longitud de ranura más corta que permita alcanzar cómodamente la profundidad de corte requerida.
Muchos usuarios consideran que este único cambio:
- Reduce inmediatamente las vibraciones.
- Mejora el acabado de los bordes.
- Permite velocidades de avance más altas con la misma profundidad de corte.
Ventajas y desventajas específicas del router: rigidez frente a evacuación de virutas
Las fresas más cortas no son una solución universal. En las fresadoras CNC, aún se necesita:
- Evacuación adecuada de virutas
- Holgura para trayectorias de herramienta adaptativas o trocoidales
- Longitud suficiente de la flauta para evitar el roce con el vástago.
El objetivo no es conseguir la flauta más corta posible, sino la flauta más corta adecuada.
Por eso, los usuarios experimentados de routers suelen emparejarlos:
- Longitudes cortas de flauta
- Saliente mínimo
- Acoplamiento radial ligero
- Trayectorias de herramienta de contacto constante
Juntos, reducen los picos de fuerza de corte y mantienen la estabilidad.
Cómo interactúa la longitud de las ranuras con el número de ranuras
La longitud de la ranura también cambia el comportamiento del recuento de ranuras.
En routers CNC:
- Las herramientas de una sola ranura con ranuras cortas suelen resultar extremadamente estables.
- Las herramientas de múltiples canales se benefician de manera desproporcionada de la reducción de la longitud de los canales.
- Las ranuras más largas amplifican la vibración, especialmente en fresas de 2 y 3 ranuras.
Esto ayuda a explicar por qué algunos usuarios informan que las fresas de múltiples canales «resuenan mejor» en el aluminio, no necesariamente por el número de canales, sino porque ha mejorado la rigidez.
Las longitudes de ranura extralargas son comunes enlas fresas para cortar espuma, ya que la espuma ofrece una resistencia al corte muy baja, lo que permite realizar cortes profundos sin los problemas de rigidez que se observan en los metales. Estas herramientas están diseñadas para ofrecer alcance y holgura, no rigidez.Directrices prácticas sobre rigidez para fresadoras CNC
Aunque cada máquina y configuración es diferente, estos principios se aplican a muchas plataformas de enrutadores:
- Siempre que sea posible, opte por flautas cortas.
- Minimizar la salida de la herramienta de la pinza
- Utilice el diámetro de la herramienta para ganar rigidez antes de aumentar la profundidad de corte.
- Prefiere trayectorias de herramienta de compromiso constante en lugar de ranurado completo.
- Trata la rigidez como una variable de primer orden, no como algo secundario.
Una vez que se soluciona la rigidez, muchos usuarios descubren que:
- Las alimentaciones y velocidades se vuelven más tolerantes.
- Los recubrimientos son menos importantes para la estabilidad.
- La vida útil de la herramienta mejora de forma natural.
Lista de verificación de rigidez (autocontrol rápido antes de cambiar los avances y velocidades)
Utilice esta lista de verificación rápida para solucionar problemas de vibraciones, acabados deficientes o vida útil impredecible de las herramientas, especialmente en fresadoras CNC.
- ☐ Estoy utilizando la longitud de ranura más corta que permite alcanzar cómodamente la profundidad de corte requerida.
- ☐ Se minimiza la salida de la herramienta (solo lo necesario para el espacio libre y las trayectorias de la herramienta).
- ☐ La herramienta se sujeta en una pinza limpia y correctamente apretada (sin virutas, polvo ni residuos en el cono/pinza).
- ☐ Evito las herramientas de largo alcance o con cuello, a menos que la geometría realmente lo requiera.
- ☐ Si la rigidez es limitante, estoy considerando un diámetro de herramienta mayor antes de aumentar el DOC.
- ☐ Utilizo trayectorias de corte de contacto constante (adaptativas/trocoidales) siempre que es posible.
- ☐ Estoy limitando el ranurado a todo lo ancho y los cortes profundos en máquinas de baja rigidez.
- ☐ Estoy atento a los primeros signos de vibración y reduciendo las variables que aumentan los picos de carga (acoplamiento radial, saliente, longitud de la ranura).
- ☐ La evacuación de virutas está controlada (chorro de aire, vacío u otro método), por lo que las virutas no vuelven a cortar y amplifican la vibración.
Lo más destacado
En las fresadoras CNC, el rendimiento de corte suele estar limitado menos por la potencia del husillo y más por la estabilidad.
La longitud de la ranura y la longitud de la herramienta sin soporte desempeñan un papel fundamental en esa estabilidad, pero a menudo se pasan por alto en favor de los avances, las velocidades o los recubrimientos.
Antes de cambiar cualquiera de esas variables, vale la pena plantearse una pregunta más sencilla:
¿Mi cortador es tan corto y rígido como es razonablemente posible para este trabajo?
En muchos casos, eso por sí solo es suficiente para cambiar el resultado.
Preguntas frecuentes
¿Por qué es tan importante la longitud de la fresa en las fresadoras CNC?
La longitud de la ranura afecta a la parte de la herramienta que queda sin soporte y es capaz de flexionarse. En las fresadoras CNC, que suelen ser menos rígidas que las fresadoras, una mayor longitud sin soporte puede aumentar drásticamente la deflexión, las vibraciones y las oscilaciones.
¿La longitud de la ranura es igual a la salida de la herramienta?
No. La longitud de la ranura es la parte cortante de la herramienta, mientras que la salida es la distancia a la que se extiende la herramienta desde la pinza. Ambas contribuyen a la longitud sin soporte, que es la parte de la herramienta que puede doblarse bajo la carga de corte.
¿Por qué pequeños aumentos en la longitud de la ranura provocan grandes cambios en la vibración?
La deflexión de la herramienta aumenta con el cubo de la longitud sin soporte. En términos prácticos, duplicar la longitud sin soporte puede reducir la rigidez aproximadamente ocho veces, lo que hace que la herramienta sea mucho más propensa a la vibración.
¿Debo elegir siempre la longitud de flauta más corta posible?
Debe elegir la longitud de ranura más corta que permita alcanzar con seguridad la profundidad de corte requerida. Las ranuras demasiado cortas pueden provocar rozamiento en el vástago o una evacuación deficiente de las virutas, mientras que las ranuras excesivamente largas reducen la rigidez.
¿Cómo afecta la longitud de la flauta al acabado superficial?
Las herramientas más largas y menos rígidas son más propensas a la vibración y las vibraciones, lo que se traduce en una mala calidad del filo y un acabado superficial irregular. Las herramientas más cortas y rígidas tienden a cortar de forma más suave y predecible.
¿La reducción de la longitud de la ranura mejora la vida útil de la herramienta?
A menudo, sí. Una mayor rigidez conduce a fuerzas de corte más uniformes, menos vibraciones y menos astillamiento de los bordes, lo que puede prolongar la vida útil de las herramientas en las fresadoras CNC.
¿Cómo interactúa la longitud de las ranuras con el número de ranuras?
Las herramientas con múltiples canales son más sensibles a los problemas de rigidez. Los canales más cortos ayudan a estabilizar las fresas de 2 y 3 canales, mientras que los canales más largos pueden amplificar la vibración, especialmente en máquinas de menor rigidez.
¿Por qué algunos usuarios informan de mejores resultados con herramientas cortas y de mayor diámetro?
El aumento del diámetro de la herramienta mejora la rigidez, y si se combina con una longitud de ranura corta, se reduce aún más la deflexión. En las fresadoras, esto suele permitir velocidades de avance más altas y un mejor acabado sin aumentar las vibraciones.
¿Las ranuras cortas siempre son mejores para el aluminio?
Las ranuras cortas mejoran la rigidez, pero sigue siendo necesaria una longitud adecuada de las ranuras para la evacuación de virutas y el espacio libre de la trayectoria de la herramienta. El objetivo es lograr una longitud equilibrada de las ranuras, no la opción más corta posible.
¿Puede la estrategia de trayectoria de la herramienta reducir los problemas de rigidez?
Sí. Las trayectorias de herramienta adaptativas o de compromiso constante reducen los picos de carga repentinos y funcionan especialmente bien con herramientas cortas y rígidas en fresadoras CNC.
¿Debo cambiar los avances y las velocidades antes de abordar la longitud de la ranura y el saliente?
A menudo es más eficaz abordar primero la rigidez. Muchos problemas de corte mejoran inmediatamente cuando se reduce la longitud de la herramienta sin soporte, lo que facilita el ajuste posterior de los avances y las velocidades.
