I. Principios y factores influyentes del fresado ascendente y del fresado convencional en fresadoras CNC
(A) Principios e influencias relacionadas con el fresado ascendente
Durante el proceso de mecanizado de una fresadora CNC, el fresado ascendente es un método específico. Cuando la dirección de rotación de la pieza donde la fresa entra en contacto con la pieza coincide con la dirección de avance de esta, se denomina fresado ascendente. Este método de fresado está estrechamente relacionado con las características de la estructura mecánica de la fresadora, especialmente con la holgura entre la tuerca y el tornillo. En el caso del fresado ascendente, dado que la fuerza del componente de fresado horizontal cambia y existe una holgura entre el tornillo y la tuerca, la mesa de trabajo y el tornillo se mueven de izquierda a derecha. Este movimiento periódico es un problema importante del fresado ascendente, ya que hace que el movimiento de la mesa de trabajo sea extremadamente inestable. El daño a la herramienta de corte causado por este movimiento inestable es evidente y es fácil dañar los dientes de la herramienta de corte.
Durante el proceso de mecanizado de una fresadora CNC, el fresado ascendente es un método específico. Cuando la dirección de rotación de la pieza donde la fresa entra en contacto con la pieza coincide con la dirección de avance de esta, se denomina fresado ascendente. Este método de fresado está estrechamente relacionado con las características de la estructura mecánica de la fresadora, especialmente con la holgura entre la tuerca y el tornillo. En el caso del fresado ascendente, dado que la fuerza del componente de fresado horizontal cambia y existe una holgura entre el tornillo y la tuerca, la mesa de trabajo y el tornillo se mueven de izquierda a derecha. Este movimiento periódico es un problema importante del fresado ascendente, ya que hace que el movimiento de la mesa de trabajo sea extremadamente inestable. El daño a la herramienta de corte causado por este movimiento inestable es evidente y es fácil dañar los dientes de la herramienta de corte.
Sin embargo, el fresado ascendente también presenta ventajas únicas. La dirección de la fuerza del componente de fresado vertical durante el fresado ascendente presiona la pieza de trabajo sobre la mesa de trabajo. En este caso, el deslizamiento y la fricción entre los dientes de la herramienta de corte y la superficie mecanizada son relativamente bajos. Esto es fundamental para el proceso de mecanizado. En primer lugar, reduce el desgaste de los dientes de la herramienta de corte, lo que prolonga su vida útil y reduce el coste del mecanizado. En segundo lugar, esta fricción relativamente baja reduce el endurecimiento por acritud. Este endurecimiento aumenta la dureza del material de la pieza, lo que perjudica los procesos de mecanizado posteriores. Reducir el endurecimiento por acritud ayuda a garantizar la calidad del mecanizado de la pieza. Además, el fresado ascendente también reduce la rugosidad superficial, alisando la superficie de la pieza mecanizada, lo cual resulta muy ventajoso para el mecanizado de piezas con altos requisitos de calidad superficial.
Cabe señalar que la aplicación del fresado ascendente presenta ciertas limitaciones. Cuando la holgura entre el tornillo y la tuerca de la mesa de trabajo se puede ajustar a menos de 0,03 mm, se aprovechan mejor las ventajas del fresado ascendente, ya que el problema del movimiento se controla eficazmente. Además, al fresar piezas delgadas y largas, el fresado ascendente también es una mejor opción. Estas piezas requieren condiciones de mecanizado más estables durante el proceso. La fuerza del componente vertical del fresado ascendente ayuda a fijar la pieza y a reducir problemas como la deformación durante el mecanizado.
(B) Principios e influencias relacionadas con la molienda convencional
El fresado convencional es el opuesto al fresado ascendente. Cuando la dirección de rotación de la pieza donde la fresa entra en contacto con la pieza difiere del avance de esta, se denomina fresado convencional. Durante el fresado convencional, la dirección de la fuerza del componente de fresado vertical es para elevar la pieza, lo que aumenta la distancia de deslizamiento entre los dientes de la herramienta de corte y la superficie mecanizada, así como la fricción. Esta fricción relativamente alta conlleva una serie de problemas, como el aumento del desgaste de la herramienta de corte y la agravación del endurecimiento por acritud de la superficie mecanizada. El endurecimiento por acritud de la superficie mecanizada aumenta la dureza superficial, reduce la tenacidad del material y puede afectar la precisión y la calidad superficial de los procesos de mecanizado posteriores.
El fresado convencional es el opuesto al fresado ascendente. Cuando la dirección de rotación de la pieza donde la fresa entra en contacto con la pieza difiere del avance de esta, se denomina fresado convencional. Durante el fresado convencional, la dirección de la fuerza del componente de fresado vertical es para elevar la pieza, lo que aumenta la distancia de deslizamiento entre los dientes de la herramienta de corte y la superficie mecanizada, así como la fricción. Esta fricción relativamente alta conlleva una serie de problemas, como el aumento del desgaste de la herramienta de corte y la agravación del endurecimiento por acritud de la superficie mecanizada. El endurecimiento por acritud de la superficie mecanizada aumenta la dureza superficial, reduce la tenacidad del material y puede afectar la precisión y la calidad superficial de los procesos de mecanizado posteriores.
Sin embargo, el fresado convencional también presenta sus propias ventajas. La dirección de la fuerza del componente de fresado horizontal durante el fresado convencional es opuesta a la dirección del movimiento de avance de la pieza. Esta característica facilita el ajuste firme del tornillo y la tuerca. En este caso, el movimiento de la mesa de trabajo es relativamente estable. Al fresar piezas con dureza desigual, como piezas fundidas y forjadas, donde puede haber costras duras en la superficie y otras situaciones complejas, la estabilidad del fresado convencional puede reducir el desgaste de los dientes de la herramienta de corte. Esto se debe a que al mecanizar estas piezas, la herramienta de corte debe soportar fuerzas de corte relativamente altas y condiciones de corte complejas. Si el movimiento de la mesa de trabajo es inestable, agravará el daño a la herramienta de corte, y el fresado convencional puede aliviar esta situación en cierta medida.
II. Análisis detallado de las características del fresado ascendente y el fresado convencional en fresadoras CNC
(A) Análisis en profundidad de las características del fresado ascendente
- Cambios en el espesor de corte y el proceso de corte
Durante el fresado ascendente, el espesor de corte de cada diente de la herramienta muestra un patrón de aumento gradual de pequeño a grande. Cuando el diente de la herramienta entra en contacto con la pieza, el espesor de corte es cero. Esto significa que el diente se desliza sobre la superficie de corte dejada por el diente anterior en la etapa inicial. Solo cuando el diente se desliza una cierta distancia sobre esta superficie y el espesor de corte alcanza un valor determinado, comienza a cortar. Esta forma de cambiar el espesor de corte es significativamente diferente a la del fresado convencional. Bajo las mismas condiciones de corte, este método único de inicio de corte tiene un impacto importante en el desgaste de la herramienta. Dado que el diente de la herramienta se desliza antes de comenzar a cortar, el impacto en el filo es relativamente pequeño, lo que beneficia su protección. - Trayectoria de corte y desgaste de la herramienta
En comparación con el fresado convencional, el recorrido de los dientes de la herramienta de corte sobre la pieza durante el fresado ascendente es más corto. Esto se debe a que el método de corte del fresado ascendente hace que la trayectoria de contacto entre la herramienta de corte y la pieza de trabajo sea más directa. En tales circunstancias, bajo las mismas condiciones de corte, el desgaste de la herramienta de corte al utilizar el fresado ascendente es relativamente pequeño. Sin embargo, debe tenerse en cuenta que el fresado ascendente no es adecuado para todas las piezas de trabajo. Dado que los dientes de la herramienta de corte comienzan a cortar desde la superficie de la pieza de trabajo cada vez, si hay una costra dura en la superficie de la pieza de trabajo, como algunas piezas de trabajo después de la fundición o forja sin tratamiento, el fresado ascendente no es apropiado. Debido a que la dureza de la costra dura es relativamente alta, tendrá un impacto relativamente grande en los dientes de la herramienta de corte, acelerará el desgaste de la herramienta de corte e incluso puede dañarla. - Deformación de corte y consumo de energía
El espesor de corte promedio durante el fresado ascendente es grande, lo que reduce la deformación de corte. Una deformación de corte pequeña permite una distribución más uniforme de la tensión y la deformación del material de la pieza durante el proceso de corte, lo que reduce los problemas de mecanizado causados por la concentración local de tensiones. Al mismo tiempo, en comparación con el fresado convencional, el consumo de energía del fresado ascendente es menor. Esto se debe a que la distribución de la fuerza de corte entre la herramienta y la pieza durante el fresado ascendente es más razonable, lo que reduce las pérdidas de energía innecesarias y mejora la eficiencia del mecanizado. En entornos de producción o mecanizado a gran escala con requisitos de consumo energético, esta característica del fresado ascendente tiene una gran importancia económica.
(B) Análisis en profundidad de las características de la molienda convencional
- Estabilidad del movimiento de la mesa de trabajo
Durante el fresado convencional, dado que la dirección de la fuerza de corte horizontal ejercida por la fresa sobre la pieza es opuesta a la dirección de avance de esta, el tornillo y la tuerca de la mesa de trabajo siempre mantienen un lado de la rosca en estrecho contacto. Esta característica garantiza la relativa estabilidad del movimiento de la mesa de trabajo. Durante el proceso de mecanizado, la estabilidad del movimiento de la mesa de trabajo es un factor clave para garantizar la precisión del mecanizado. A diferencia del fresado ascendente, en este último, dado que la dirección de la fuerza de corte horizontal coincide con la dirección de avance de la pieza, cuando la fuerza ejercida por los dientes de la herramienta de corte sobre la pieza es relativamente grande, debido a la holgura entre el tornillo y la tuerca de la mesa de trabajo, esta se moverá hacia arriba y hacia abajo. Este movimiento no solo altera la estabilidad del proceso de corte y afecta la calidad del mecanizado de la pieza, sino que también puede dañar gravemente la herramienta de corte. Por lo tanto, en algunos escenarios de mecanizado con altos requisitos de precisión de mecanizado y requisitos estrictos de protección de herramientas, la ventaja de estabilidad del fresado convencional lo convierte en una opción más apropiada. - Calidad de la superficie mecanizada
Durante el fresado convencional, la fricción entre los dientes de la herramienta de corte y la pieza es relativamente alta, una característica destacada del fresado convencional. Esta fricción aumenta el endurecimiento por acritud de la superficie mecanizada. Este endurecimiento aumenta la dureza superficial, reduce la tenacidad del material y puede afectar la precisión y la calidad superficial de los procesos de mecanizado posteriores. Por ejemplo, en algunos mecanizados de piezas que requieren rectificado posterior o ensamblaje de alta precisión, la superficie endurecida por acritud tras el fresado convencional puede requerir tratamientos adicionales para eliminar la capa endurecida por acritud y cumplir con los requisitos de mecanizado. Sin embargo, en casos específicos, como cuando se requiere una dureza superficial específica para la pieza o el proceso de mecanizado posterior no es sensible a la capa endurecida por acritud superficial, también se puede aprovechar esta característica del fresado convencional.
III. Estrategias de selección de fresado ascendente y fresado convencional en el mecanizado real
En el mecanizado con fresadoras CNC, la elección entre fresado ascendente o fresado convencional debe considerar múltiples factores. En primer lugar, se deben considerar las características del material de la pieza. Si la dureza del material es relativamente alta y la superficie presenta una capa dura, como en el caso de algunas piezas fundidas y forjadas, el fresado convencional puede ser una mejor opción, ya que reduce el desgaste de la herramienta de corte en cierta medida y garantiza la estabilidad del proceso de mecanizado. Sin embargo, si la dureza del material es uniforme y se requieren altos requisitos de calidad superficial, como en el mecanizado de piezas mecánicas de precisión, el fresado ascendente ofrece mayores ventajas. Puede reducir eficazmente la rugosidad superficial y mejorar la calidad superficial de la pieza.
En el mecanizado con fresadoras CNC, la elección entre fresado ascendente o fresado convencional debe considerar múltiples factores. En primer lugar, se deben considerar las características del material de la pieza. Si la dureza del material es relativamente alta y la superficie presenta una capa dura, como en el caso de algunas piezas fundidas y forjadas, el fresado convencional puede ser una mejor opción, ya que reduce el desgaste de la herramienta de corte en cierta medida y garantiza la estabilidad del proceso de mecanizado. Sin embargo, si la dureza del material es uniforme y se requieren altos requisitos de calidad superficial, como en el mecanizado de piezas mecánicas de precisión, el fresado ascendente ofrece mayores ventajas. Puede reducir eficazmente la rugosidad superficial y mejorar la calidad superficial de la pieza.
La forma y el tamaño de la pieza también son factores importantes. Para piezas delgadas y largas, el fresado ascendente ayuda a reducir la deformación de la pieza durante el mecanizado, ya que la fuerza vertical del fresado ascendente puede presionar mejor la pieza sobre la mesa. Para piezas con formas complejas y grandes tamaños, es necesario considerar exhaustivamente la estabilidad del movimiento de la mesa y el desgaste de la herramienta de corte. Si el requisito de estabilidad del movimiento de la mesa durante el mecanizado es relativamente alto, el fresado convencional puede ser una opción más adecuada; si se prioriza la reducción del desgaste de la herramienta de corte y la mejora de la eficiencia del mecanizado, y en condiciones que cumplan con los requisitos, se puede considerar el fresado ascendente.
Además, el rendimiento mecánico de la fresadora también influye en la selección entre fresado ascendente y fresado convencional. Si la holgura entre el tornillo y la tuerca de la fresadora se puede ajustar con precisión a un valor relativamente pequeño, como menos de 0,03 mm, se pueden aprovechar mejor las ventajas del fresado ascendente. Sin embargo, si la precisión mecánica de la fresadora es limitada y el problema de la holgura no se puede controlar eficazmente, el fresado convencional puede ser una opción más segura para evitar problemas de calidad de mecanizado y daños en la herramienta causados por el movimiento de la mesa de trabajo. En conclusión, en el mecanizado con fresadoras CNC, el método de fresado más adecuado, ya sea fresado ascendente o fresado convencional, debe seleccionarse razonablemente según los requisitos específicos del mecanizado y las condiciones del equipo para lograr el mejor resultado.