Aprenda a optimizar el fresado eligiendo los cortadores correctos

Optimice el fresado eligiendo los cortadores correctos para aplicaciones en aluminio y superaleaciones.

Los cortadores verticales son versátiles y se pueden utilizar en una amplia variedad de materiales. Para seleccionar el cortador vertical correcto es necesario considerar el material del cortador, el tipo de mecanizado, el material a mecanizar y sus características, y el número de canales o flautas.

Elegir el cortador vertical adecuado es esencial para optimizar el fresado y mejorar la eficiencia y calidad del mecanizado. A continuación, le presentamos algunos factores a considerar y que fueron compartidos por el proveedor de herramientas de corte Herramientas Cleveland.

Conceptos generales sobre los cortadores verticales

Un cortador vertical tiene una gran versatilidad tanto en el maquinado convencional como en el mecanizado CNC. Vienen en una amplia variedad de construcciones en canales y filos de corte, lo que proporciona una extensa aplicación en materiales y de mecanizados, así como de tipos de industria.

Los materiales se pueden clasificar en tres áreas:

• Materiales suaves o blandos: su principal característica es que son materiales suaves, maleables y tienen una dureza menor a 25 Rockwell C. Ejemplos: plásticos, algunas maderas, cobre, aluminio, bronce, berilio y latón.
• Materiales de uso general o general purpose: su dureza está por arriba de los materiales suaves, en un rango de 25 a 35 Rockwell C. Dentro de este rubro están los aceros inoxidables, aceros al carbón, aceros tratados, aleaciones de aluminio, placa de acero y hierro fundido.
• Materiales duros: dureza elevada que supera los 35 Rockwell C y llega hasta los 50 Rockwell C o 55 Rockwell C. Estos materiales son difíciles de maquinar y están marcando tendencia en la industria debido a su aplicación en piezas que están sujetas a desgaste constante o a altas temperaturas, como lo son las turbinas para la industria aeroespacial, o la industria automotriz. Ejemplos: aleaciones de titanio, las superaleaciones, aleaciones de níquel, e Inconel.

¿Cómo seleccionar un cortador vertical?

Lo primero que hay que considerar es el material con el cual está fabricado el cortador vertical. En Herramientas Cleveland, por ejemplo, se utilizan dos tipos de materiales para la fabricación de estos cortadores: el acero a alta velocidad y el carburo de tungsteno.

El acero a alta velocidad, como su nombre lo dice, permite llevar el mecanizado a altas velocidades. El material tiene una dureza hasta de 68 Rockwell C y temperatura crítica de los filos de corte. ¿A qué se refiere la temperatura crítica? Es aquella donde los filos de corte alcanzan su máxima estabilidad antes de perder su filo. Para el caso de acero a alta velocidad, la temperatura crítica es de 650 Celsius.

El carburo de tungsteno tiene una dureza elevada entre 82 a 92 Rockwell A y una temperatura crítica entre 900 y 1100 grados Celsius. Aquí es importante aclarar que depende de la estructura del tipo de carburo de tungsteno con el cual se fabrique la herramienta de corte, ya que esto influye en el desempeño y vida útil del cortador vertical. En Herramientas Cleveland, por ejemplo, utilizan carburo de tungsteno de micrograno que asegura una estabilidad constante durante el mecanizado y una larga vida de los filos de corte.  

Como segundo aspecto hay que considerar el tipo de mecanizado. En general se habla de barrenado y ranurado; de fresado axial, donde el cortador simplemente tiene corte efectivo por su parte frontal; el rampeado, donde ya hay una fusión de dos movimientos durante el mecanizado de algún material; el vaciado, en el que se fusionan parte de las tres pasadas, porque lo que se busca es vaciar una pieza de un material X para obtener una cavidad dentro de ese material; el perfilado, que busca dejar una forma específica a través del corte lateral del cortador vertical; y el fresado lateral donde se le dan ciertas especificaciones o medidas al material para posteriormente darle un acabado o forma específica.

Como tercera consideración está el tipo de material que se va a mecanizar y, dentro de ello, la dureza y características de ese material determinan la selección del cortador.

El cuarto factor son los tipos de cortadores verticales. Estos se engloban en cuatro principales que cubren las operaciones mencionadas anteriormente.

• Cortador de punta recta: sus aplicaciones son de uso general. Debido a su forma y su construcción, permiten generar casi todas las operaciones de fresado, tales como el ranurado, el fresado axial y lateral, así como dar un buen acabado y remover una cantidad considerable de material durante el mecanizado.
• Cortador de esquinas radiales: tienen un radio específico que “mata” esa esquina. Durante el mecanizado, el esfuerzo o la concentración de esfuerzos en estos puntos son críticos para la herramienta, lo cual causa una ruptura del filo de corte y reduce la vida útil del cortador. Estos cortadores de esquinas radiales permiten aumentar la vida de los filos de corte, eliminan la vibración durante el maquinado y, debido a este filo radial, permiten mejorar el acabado superficial.
• Cortador punta redonda: también conocido como ball nose, este cortador tiene un radio en la punta, lo cual permite generar una gran variedad de formas, contornos o perfiles en superficies. Una de sus principales aplicaciones es la fabricación de moldes en donde se busca dar un contorno o generar una forma en específico.
• Cortadores tipo Rougher: estos cortadores tienen muescas o filos en los canales, diferentes a los otros tres cortadores. Este cortador tiene aplicaciones para cortes más agresivos. Básicamente, es un cortador para desbastar y remover una mayor cantidad de material.

El quinto factor es el número de canales o flautas. Aquí es importante destacar que el número de flautas o de canales seleccionados en el cortador permite una mayor remoción y salida de material donde se realiza el mecanizado. A mayor número de canales mejor acabado y menor desahogo de rebaba al momento de mecanizar. A menor número de canales se pueden maquinar materiales maleables o suaves y se obtiene una mayor remoción de material.

• Cortadores de dos canales: estos cortadores permiten atacar materiales suaves. Un material suave es un material maleable, lo cual lo hace que se adhiera en los filos de corte y en los canales al momento de ser removido. El espacio entre canales permite una mayor remoción de material durante el mecanizado. Las principales operaciones para este tipo de cortadores es el ranurado y el vaciado.
• Cortadores de tres canales: tienen mayor rigidez que uno de dos canales. Debido a que en este tipo de cortador hay un espacio disminuido entre los canales se reduce la cantidad de material removido durante el mecanizado. Se utiliza en aplicaciones con materiales suaves y de uso general y en operaciones de ranurado y vaciado.
• Cortadores de cuatro canales o multicanales: son cortadores más rígidos que permiten atacar materiales duros. Por su rigidez, permiten atacar a mayores avances, pero, debido al espacio reducido entre sus canales, ofrecen una menor remoción de material, lo cual se ve reflejado en el acabado del material. Sus principales operaciones son el fresado periférico y de acabado.

Características y aplicaciones de cortadores para aluminio

El aluminio es un material no ferroso, blando y maleable. Un material maleable tiende a adherirse a los canales y a los filos de corte, lo cual ocasiona que el cortador pierda filo y su vida útil sea reducida. El aluminio es altamente maquinable y tiene un amplio campo de aplicaciones.

Se clasifican en dos tipos:

• Aluminio fundido: es flexible y muy abrasivo lo que hace que se desgasten prematuramente los filos de corte del cortador.
• Aluminio forjado: mayor dureza y resistencia al calor.

Los cortadores verticales para aluminio, como los que fabrica Herramientas Cleveland, vienen en presentaciones de dos y tres canales para evitar el atascamiento de la rebaba.

Los dos canales en estos cortadores permiten generar operaciones con un mayor desbaste y son los más comunes para maquinar aluminio. La presentación de tres canales es aplicable para obtener un mejor acabado. Como recomendación, una buena selección dependerá de la operación, la rigidez del set up en la máquina y la cantidad de material que se quiere remover durante el mecanizado.

Estos cortadores, además del número de canales con el que cuentan, tienen una diferencia en la hélice que se genera entre el eje imaginario de la herramienta y los canales. Existen cortadores con hélice de 35, 40 y 45 grados. A mayor número o a mayor ángulo de hélice, mejor será el desahogo de rebaba.

Para un cortador vertical con hélice de 35 grados, las aplicaciones tienden a ser de desbaste. Una hélice de 40 grados permite generar operaciones de ranurado. Y finalmente, los de 45 grados, son ideales para aplicaciones de acabado debido a la salida rápida que se tiene durante el mecanizado y permite un mecanizado más agresivo.

Estos cortadores verticales que explica Herramientas Cleveland vienen con recubrimiento de zirconio que hace posible que la rebaba no se adhiera en los filos de corte y no se atasque en los canales durante el desahogo.

Características y aplicaciones de cortadores de alto rendimiento para superaleaciones

Para hablar de las características de los cortadores verticales de alto rendimiento hay que partir de qué es una superaleación. Las superaleaciones tienen buena resistencia mecánica y soportan altas temperaturas. Son materiales de difícil maquinabilidad y sus principales aplicaciones están en la industria aeroespacial, de energía, marítima y automotriz.

Las principales superaleaciones son el titanio, el níquel y el cobalto. Estos materiales son la base a las cuales se les agrega otro tipo de materiales para obtener las superaleaciones y conseguir ese tipo de características mecánicas que hacen tan importantes y destacados a este tipo de materiales.

En cuanto al cortador, estos están diseñados con espacios variables entre los canales que aportan una reducción en la vibración en el maquinado. Cuando se ataca un material más duro, los esfuerzos al momento de cortar el material aumentan, lo que genera una vibración durante el ataque de estos materiales.

Con el diseño de este tipo de cortadores, se reducen las vibraciones y se evita que algún vértice de corte o labio de corte tenga una ruptura. Además, se obtiene un mejor acabado y se aumenta la vida útil del cortador.

De igual manera, el ángulo de hélice interviene considerablemente a la hora de mecanizar materiales como superaleaciones. Estos cortadores están diseñados y construidos con una hélice a 35 grados con lo que se consigue una óptima combinación entre el espacio variable de los canales, y permite desalojar una mayor cantidad de rebaba.

Cortadores de alto avance o high feed

Un cortador vertical, debido a su longitud de corte, permite mecanizar profundidades mayores a media pulgada. Además, la velocidad de avance es relativamente baja si se consideran las profundidades de corte.

Por su parte, un cortador de alto avance permite elevar hasta cinco veces más las condiciones de mecanizado o los avances que un cortador vertical. ¿Por qué? La principal aplicación de estos estos cortadores es generar cortes de desbaste pequeños, de uno o dos milímetros. Esto permite elevar las condiciones de mecanizado y así poder generar operaciones en menor tiempo.

Si se trata de mecanizar una pieza o de hacer un desbaste en inmersión, donde se busca una profundidad de corte elevada a media pulgada, este tipo de cortadores no funcionan.

Sumado a ello, se logra una reducción en los tiempos ciclos de las operaciones, combinan un alto avance y revoluciones que prolongan la duración de filos de corte de los insertos, y se obtiene una alta rigidez en los maquinados de altas profundidades radiales.

Durante el mecanizado, la fuerza que generan estos cortadores es transmitida hacia el husillo, lo cual nos permite elevar la potencia y el avance de los cortes. Gracias al diseño de estos insertos, que permite transmitir el esfuerzo hacia el husillo y ser más agresivos al momento de mecanizar nuestras piezas, no es necesario modificar parámetros para lograr un buen semiacabado.

Sus principales aplicaciones son operaciones donde fusionan distintos tipos de operaciones básicas, como es la interpolación, el rampeado y los maquinados 3D.

En cuanto a usos industriales, son ideales para la fabricación de matrices y moldes; en la generación de energía donde las piezas están sujetas a elevadas temperaturas o desgaste; en la industria automotriz que demanda cada día más que las herramientas de corte sean más agresivas y tengan una mayor durabilidad; y en la industria aeroespacial y aeronáutica.

Estos son los factores para considerar en la selección de un cortador de alto avance.

• Material a mecanizar.
• Potencia de la máquina.
• Mecanizado.
• Características del inserto.
• Programación del set up.