En este artículo, la palabra "extremo" se utilizará para hacer referencia a todas las superficies de corte de las fresadoras CNC. En la industria, los diferentes tipos de extremos pueden denominarse extremos, brocas, fresas, cortadores o taladros (por nombrar algunos). Algunos de estos nombres son más apropiados para ciertos extremos, pero para mayor claridad, todos se denominarán colectivamente "extremos" en este artículo.
La elección de los materiales con los que se trabajará en una fresadora CNC requiere tener en cuenta factores que van más allá de la pieza final deseada. La fresadora afecta a los distintos materiales de distintas maneras, según el extremo utilizado y los ajustes de la máquina. La fresadora en sí, especialmente el extremo utilizado, se ve afectada por el material. Es importante comprender las opciones de materiales disponibles y poder hacer predicciones a partir del comportamiento de los materiales conocidos al decidir trabajar con un material no estándar.
Bosque
Hay muchos tipos de madera disponibles para trabajar en una fresadora CNC, y no se debe subestimar la variabilidad de sus propiedades. Varían en dureza, tenacidad, rigidez y densidad, entre otras propiedades. Sin embargo, toda la madera es un compuesto de polímeros naturales como la celulosa y la lignina, con algún contenido de savia o resina.
Es importante recordar que las propiedades cambian con el contenido de humedad de la madera. En general, la humedad hace que la madera sea más blanda, más flexible, más densa y más adhesiva. Las maderas que se utilizan con fresadoras siempre deben almacenarse en un entorno seco y cortarse cuando estén secas.
No es de sorprender que las maderas de todo el espectro de propiedades sean bastante ideales para su uso en una fresadora CNC. La madera tiene una dureza baja en comparación con los extremos de acero de las fresadoras normales, por lo que se produce poco desgaste en la máquina. La madera también tiene una ductilidad muy baja, por lo que la madera extraída se fracturará en pequeñas virutas que se arrojan o aspiran fácilmente del área de trabajo, lo que permite que el extremo se mantenga relativamente frío.
Tipos de maderas
• Maderas blandas: Pino, cedro, abeto.
• Maderas duras: Roble, arce, cerezo, nogal.
• Maderas de ingeniería: madera contrachapada, MDF (tablero de fibra de densidad media), tableros de partículas.
NOTA: Los operadores deben esperar disminuir las tasas de eliminación de material utilizadas en maderas más densas o más duras en consecuencia.
Laminados compuestos y madera contrachapada
Al cortar un material con cualquier método, primero se debe tener cuidado de considerar el mecanismo de falla del material. En el caso de los compuestos laminados (es decir, laminado de fibra de carbono, algunas fibras de vidrio y madera contrachapada), el mecanismo de falla que se debe tener en cuenta es la delaminación de las capas. Esto se puede probar en cualquier borde de un material intentando abrir el borde y observando el comportamiento de la grieta producida:
1. La grieta siempre se propaga a la superficie por el camino más corto: falla entre capas.
2. La grieta se extiende al plano de la chapa: falla por delaminación.
En el caso de los materiales que fallan por deslaminación, es probable que los bordes se desgarren y se doblen verticalmente durante el fresado. Para evitar este resultado, se recomienda el uso de un extremo de compresión.
Un extremo de compresión combina un borde de corte en espiral descendente en la parte superior con un borde de corte en espiral ascendente en la parte inferior. Esto significa que el material que se corta tiene sus superficies superior e inferior comprimidas hacia el centro durante el corte, lo que permite que la resistencia del material en compresión resista su debilidad ante la apertura de grietas en tensión.
Tenga en cuenta que los extremos de compresión empujan el material retirado lateralmente, no hacia arriba ni hacia abajo, por lo que el material solo se puede retirar a lo largo de un borde expuesto.
Tipos de compuestos
• Fibra de vidrio: Plástico reforzado.
• Fibra de carbono: alta relación resistencia-w8.
• Fenólico: Resistente al calor, duradero.
Recuerde que la zona de compresión entre las 2 direcciones de corte en el extremo debe estar centrada en el material.
- Los componentes de su compuesto deben considerarse tanto en conjunto como por separado.
- Si la matriz del compuesto es una resina polimérica, entonces se aplican las consideraciones propias de ese tipo de plástico.
- Si el compuesto contiene fibras o partículas abrasivas, utilice un extremo de enrutador adecuadamente endurecido y enfriamiento para reducir el desgaste.
Plásticos
Espumas
Las espumas poliméricas están disponibles para el fresado CNC y tienen la ventaja de no generar un desgaste perceptible en el extremo, al tiempo que permiten crear formas complejas para empaques personalizados, estética, geometría de prueba o para prácticas de bajo riesgo. La característica definitoria de estos materiales es su baja resistencia al corte, lo que permite cortarlos de manera rápida y sencilla.
Al elegir estos materiales, si la resistencia a la tracción de la espuma es incluso inferior a la resistencia al corte, es posible que se desprendan trozos en lugar de virutas cortadas de forma limpia. También es posible que se desprendan trozos de espuma relativamente resistente y flexible que se enrosquen alrededor del extremo de la fresadora.
En el caso de las espumas poco frecuentes que presentan este riesgo, asegúrese de utilizar extremos cortantes afilados a altas revoluciones por minuto con canales agresivos, y no extremos abrasivos o poco profundos. Sin embargo, las espumas rígidas se pueden desgastar en lugar de cortar para evitar que se deformen.
Plásticos blandos
Los plásticos blandos (como el polietileno de baja densidad) se definen por una medida relativa: son polímeros que producen "rizos", o virutas muy largas, cuando se cortan. Esto significa que son menos duros y probablemente más dúctiles. Tenga en cuenta que un plástico más blando también es probable que tenga un punto de fusión más bajo y pierda tolerancia dimensional al flexionarse en los cortes cuando está caliente. Reduzca esta tendencia con una temperatura ambiente fría, ventiladores y cortes poco profundos. Un extremo de corte con menos estrías o canales menos agresivos puede reducir los problemas causados por atascos con rizos largos.
Plásticos duros
Los plásticos duros (como el polimetilmetacrilato) se definen por una medida relativa: producen virutas cortas con extremos rotos al cortarlos. Esto significa que son más rígidos y se pueden cortar con extremos acanalados menos agresivos, ya que la eliminación de las partículas más pequeñas debería ser más sencilla. Sin embargo, el sobrecalentamiento puede seguir siendo un problema.
Los plásticos duros se deforman menos en masa cuando se calientan demasiado, pero pueden derretirse o degradarse justo en la superficie de corte, lo que hace que el material plástico quemado se acumule en el extremo de la fresadora e impida que corte. Reduzca esta tendencia con una temperatura ambiente fría, ventiladores y cortes superficiales.
Tipos de plásticos
• Acrílico: Transparente, colorido, fuerte.
• Policarbonato: Alta resistencia al impacto, transparente.
• PVC (cloruro de polivinilo): duradero y versátil.
• HDPE (Polietileno de alta densidad): Ligero, resistente a la humedad.
Metales
En la gran mayoría de los casos, el único metal que se debe cortar con una fresadora es el aluminio. Algunas aleaciones de aluminio con alto contenido de silicio son muy duras y solo se deben utilizar en fresadoras.
El aluminio produce rizos largos cuando se corta con extremos regulares, lo que a menudo provoca atascos si no se dispone de una gran cantidad de espacio libre. Cuando se debe cortar aluminio con poca tolerancia, se debe utilizar un extremo rompevirutas especial. Este tipo de extremo, con propiedades entre las de los extremos abrasivos y los extremos de corte con múltiples estrías, tiene un patrón de superficie romboédrica en forma de "diamante" que evita que una única superficie de corte permanezca en contacto con una gran cantidad de material durante una revolución de corte completa, rompiendo así el material extraído en muchas virutas discretas.
Tenga en cuenta que la dureza y el enfriamiento por difusión de un metal son sensibles a la temperatura ambiente, por lo que la configuración correcta de su enrutador puede cambiar si no controla la temperatura en su espacio de trabajo. Cuando se acumula calor, el extremo se desgasta a un ritmo acelerado debido al ablandamiento y la superficie del metal se vuelve más dúctil, lo que provoca una deformación por "manchas" en lugar de cortes limpios y precisos. Corte con relativa lentitud y utilice ventiladores de refrigeración.
En casos excepcionales, se pueden enrutar metales distintos del aluminio.
- Algunas aleaciones de latón son lo suficientemente blandas como para ser fresadas con sumo cuidado; elija extremos muy duros y trayectorias CNC específicamente diseñadas para ese propósito.
- Teóricamente también se pueden enrutar metales muy blandos como el cobre puro, el oro o el plomo.
- En el caso de un material denso y altamente maleable como los metales puros blandos, elija puntas de corte agresivas con pocas estrías.
- En el caso de un material denso y altamente maleable como los metales puros blandos, elija puntas de corte agresivas con pocas estrías.
Tipos de metales
• Aluminio: Ligero, resistente a la corrosión.
• Latón: Decorativo, fácil de cortar.
• Acero: Fuerte y duradero.
• Cobre: Conductor, blando.
Piedra y Cerámica
Los materiales muy rígidos, duros y de baja tenacidad, como la piedra sedimentaria y la cerámica común (granito, arenisca, baldosas), se pueden fresar con puntas abrasivas duras.
Estos extremos suelen estar hechos de un metal con partículas de diamante incrustadas como abrasivo. Para baldosas de muy baja tenacidad, puede ser adecuado un extremo poco profundo, densamente estriado o rompevirutas hecho de acero de alta velocidad o carburo.
Generalmente, se utiliza una fresadora CNC para estos materiales cuando se necesitan detalles en relieve o patrones de bordes complejos. Debido a la alta dureza y baja conductividad térmica de los materiales de piedra y cerámica, se genera una gran cantidad de calor y muy poco se elimina por la superficie y las partículas eliminadas. Esto significa que la acumulación de calor en el extremo de la fresadora es un problema importante. Se recomienda la refrigeración directa por agua.
Tipos de Piedra y Cerámica
• Mármol: Elegante, relativamente suave.
• Granito: Duro, duradero.
• Azulejos cerámicos: Duros y quebradizos.
Para lograr los resultados deseados en los proyectos de fresado CNC, el material adecuado es el elemento crucial. Cada material tiene propiedades únicas y requiere herramientas, velocidades y técnicas específicas. Si sigue las prácticas recomendadas que se describen en esta guía, podrá maximizar las capacidades de su fresadora CNC.
