En la industria metalúrgica, el aluminio se utiliza ampliamente en la industria aeroespacial, la fabricación de automóviles, la electrónica y otros sectores debido a sus propiedades de ligereza y facilidad de mecanizado. Sin embargo, la naturaleza de "fácil de mecanizar" del aluminio a menudo deja perplejos a ingenieros y operadores: con innumerables herramientas de fresado disponibles en el mercado, ¿cómo pueden seleccionar la correcta para garantizar la calidad del mecanizado, mejorar la eficiencia y evitar el desgaste innecesario de la herramienta y el desperdicio de material?

SPEED TIGER ha publicado una guía detallada sobre la selección de herramientas de fresado para el mecanizado de aluminio, con el objetivo de ayudar a los fabricantes e ingenieros a comprender mejor las características del aluminio y elegir las herramientas más adecuadas para las diferentes necesidades de mecanizado, optimizando así los procesos y reduciendo los costos de producción.

El aluminio es uno de los metales más abundantes en la Tierra, y su ligereza y maleabilidad lo hacen ideal para numerosas aplicaciones industriales. El aluminio es fácil de fresar, lo que lo convierte en el favorito de los fabricantes. El aluminio industrial se divide principalmente en aluminio fundido y aluminio forjado. El aluminio fundido tiene mayor flexibilidad y menor resistencia a la tracción, con menores costos de producción y mayor contenido de otros elementos como magnesio y silicio. El aluminio forjado, por otro lado, es un metal más puro con menor resistencia al desgaste, alta resistencia al calor y un rendimiento de corte superior en comparación con el aluminio fundido.

El principal desafío en el mecanizado del aluminio radica en la disipación del calor. El aluminio tiene un punto de fusión mucho más bajo que el acero, lo que puede provocar la fusión inducida por fricción entre la herramienta y el material, dañando tanto la pieza de trabajo como el equipo. Por lo tanto, es crucial seleccionar herramientas de fresado con la geometría, el recubrimiento, las ranuras y los ángulos correctos.

Una herramienta de fresado normalmente consta de un vástago, un cuello, ranuras y filos de corte. Las ranuras son la parte que contiene los filos de corte, que se extienden desde la punta de la herramienta hasta el vástago. El vástago es la sección metálica cilíndrica sin corte de la que se mecanizan las ranuras.

La geometría de una herramienta de fresado generalmente se refiere a su forma y diseño básicos. La elección de la forma depende más de la operación de mecanizado que del material en sí. Por ejemplo:

• Fresas de extremo plano (Fresas de extremo cuadrado): Adecuadas para fresado por inmersión, contorneado, ranurado y fresado lateral.
• Fresas de extremo de cuello largo: Reducen la interferencia entre la pieza de trabajo y la herramienta, a menudo utilizadas para el mecanizado de cavidades.
• Fresas de extremo de punta esférica: Ideales para crear contornos redondeados y cavidades de fondo plano.
• Fresas de extremo de radio de esquina: Comúnmente utilizadas para el fresado de moldes, ya que minimizan la necesidad de cambios frecuentes de herramientas al mecanizar bolsillos de fondo plano y perfiles redondeados.
• Fresas de extremo cónicas: Se utilizan para crear ranuras, agujeros y fresado lateral en ángulo.

Más allá de las formas básicas, existen varias opciones de herramientas disponibles para el fresado. Por ejemplo, las herramientas rompevirutas mejoran la evacuación de las virutas. Las fresas de extremo estándar de dos y tres ranuras tienen bordes dentados diseñados para recoger las virutas de la superficie de corte, lo que permite velocidades más altas para un mejor rendimiento de avance. La geometría del rompevirutas compensado reduce el tamaño de las virutas, mejorando la evacuación de las mismas mientras se mantiene una superficie semifinida.

Además, las fresas de extremo de alto equilibrio están diseñadas para lograr mayores velocidades de avance y RPM. Estas herramientas presentan formas de cabeza radicalmente alteradas, lo que permite velocidades de corte de hasta 33.000 RPM. Para controlar el calor, muchas fresas de extremo de alto equilibrio incorporan sistemas de refrigerante para reducir las temperaturas de las cuchillas. Algunas también están equipadas con rompevirutas para aplicaciones de fresado de alta eficiencia.

Los recubrimientos son tratamientos superficiales aplicados a las cabezas de las herramientas de fresado para mejorar la dureza, reducir el desgaste, prolongar la vida útil de la herramienta y crear una barrera térmica entre la herramienta y la pieza de trabajo. Algunos recubrimientos también mejoran la evacuación de las virutas, minimizando aún más el daño por fricción. Sin embargo, pocos materiales de recubrimiento son adecuados para el aluminio.

Dado que el aluminio es un metal blando, los recubrimientos de las herramientas no necesitan proporcionar una dureza adicional significativa. Las herramientas sin recubrimiento pueden taladrar aluminio de manera efectiva. Sin embargo, debido al bajo punto de fusión del aluminio, a veces pueden ser necesarios recubrimientos para reducir el exceso de calor.

• Recubrimiento de carbono amorfo tetraédrico (TB): Presenta un alto coeficiente de lubricación, lo que permite que las virutas se alejen del material y reduce la necesidad de refrigerante. Su dureza similar al diamante también prolonga la vida útil de la herramienta.
• Nitrido de cromo de aluminio + nitruro de silicio (nACRo): Adecuado para aplicaciones de alta temperatura. nACRo protege la cabeza de la herramienta del desgaste y puede soportar temperaturas de hasta 1100°C antes de descomponerse.

Generalmente, el nitruro de circonio (ZrN) se utiliza para aleaciones de aluminio abrasivas. Los recubrimientos de diamante amorfo mejoran la lubricación y la resistencia al desgaste, evitando el redondeo de los bordes y ofreciendo un rendimiento superior en aplicaciones no ferrosas.

Al seleccionar una herramienta de fresado para aluminio, la cantidad de ranuras es quizás la consideración más crítica. Las ranuras eliminan las virutas de aluminio de la pieza de trabajo, evitando la obstrucción.

Las ranuras se refieren al número de filos de corte que se enrollan hacia abajo por el cuerpo de la herramienta desde su punta. Por ejemplo, una fresa de extremo de una sola ranura tiene un filo de corte, mientras que una fresa de extremo de doble ranura tiene dos, y así sucesivamente.

El número de ranuras determina la rigidez de una herramienta, la capacidad de evacuación de virutas, el tiempo de desgaste, la precisión vertical y el rendimiento en materiales blandos y duros. Generalmente, más ranuras aumentan la rigidez pero reducen la evacuación de virutas. En comparación con una fresa de extremo de seis ranuras, una herramienta de una sola ranura tiene un tiempo de desgaste, una precisión vertical y una rugosidad superficial peores. Sin embargo, a menudo funcionan mejor en materiales más blandos como el aluminio.

Las fresas de extremo para aluminio suelen tener dos o tres ranuras. Menos ranuras conducen a un desgaste excesivo, mientras que más ranuras dificultan la evacuación de virutas durante la perforación a alta velocidad. Sin embargo, como se analiza a continuación, existen excepciones.

La elección entre fresas de extremo de dos y tres ranuras depende de la tarea. Las fresas de extremo de dos ranuras han sido el estándar para el fresado de aluminio durante mucho tiempo, mientras que las herramientas de tres ranuras son mejores para el acabado. En última instancia, la decisión se reduce a la preferencia y la experiencia. Una mayor rigidez mejora la resistencia al desgaste, mientras que menos ranuras mejoran las tasas de evacuación de virutas.

El ángulo de hélice es el ángulo entre la línea central de la herramienta y la tangente de su filo de corte. Las herramientas con ángulos de hélice más pequeños tienen filos de corte de enrollamiento más lento que las que tienen ángulos más grandes.

El ángulo de hélice es crucial para el mecanizado de aluminio. Para el corte de aluminio, los maquinistas suelen utilizar ángulos de hélice de 45°, 50° y 55°. Estos ángulos minimizan el traqueteo y logran el mejor equilibrio entre rigidez y evacuación de virutas. Algunos profesionales optan por herramientas de ángulo de hélice variable para una perforación de agujeros profundos más fiable.

Un ángulo de hélice poco profundo de 15° proporciona una excelente eliminación de virutas y par de corte, pero una tensión axial débil. Los ángulos más pronunciados por encima de 55° ofrecen una fuerte tensión axial, pero a menudo un par de corte insuficiente para muchas aplicaciones de aluminio.

Para el acabado, los maquinistas suelen elegir herramientas de 45°, ya que los filos de corte menos profundos eliminan el material de forma agresiva. La evacuación de virutas sigue siendo adecuada, mientras que la tensión axial es mayor.

SPEED TIGER ofrece una gama de fresas de extremo diseñadas específicamente para aluminio. Por ejemplo, la AP Square End Mill es una herramienta de corte de aluminio especializada fabricada en una fábrica con certificación ISO-9001. Su diseño de una sola ranura garantiza una evacuación de virutas superior, mientras que el exterior reforzado añade resistencia y durabilidad para aplicaciones de alta intensidad.

★ Características clave de la AP de una sola ranura:

1. Optimizado para mecanizado a alta velocidad y eliminación de material a granel.
2. Sobresale en el mecanizado de madera, aluminio, cobre, plásticos, latón, acero al carbono (~HB225), acero aleado (HB225–325) y acero preendurecido (hasta HRC45).
3. La geometría y los grandes bolsillos para virutas permiten una eliminación eficiente de las mismas, lo que permite mayores velocidades de avance y tiempos de ciclo más cortos.

SPEED TIGER también ofrece la Serie N para aplicaciones no ferrosas como el aluminio. El AL Carbide Drill mejora la precisión al reducir el espacio entre la punta del taladro y el filo de corte.

★ Diseño especial del AL Drill:

1. Doble margen: el segundo margen también tiene un filo de corte, lo que garantiza una perforación de superficie lisa y cortes rectos de alta precisión.
2. Diseño de alta rigidez y espacio de eliminación de virutas ampliado.
3. Posicionamiento superior de margen mejorado para una mayor precisión de perforación.

El ALC Carbide Drill comparte el filo de corte de doble margen del AL para cortes rectos de alta precisión y perforación de superficie lisa. Además, cuenta con un orificio de refrigerante para reducir las temperaturas en aplicaciones de altas RPM. El posicionamiento superior de margen mejorado mejora la precisión del agujero en piezas de trabajo de aleación de aluminio y cobre.

Los taladros de la serie N son adecuados para varias aleaciones de aluminio, incluyendo A7075, AlZnCu1.5, AC, ADC y A1070.

★ Diseño especial del taladro ALC con refrigerante pasante:

1. Doble margen para perforación de superficie lisa y cortes rectos de alta precisión.
2. Diseño de alta rigidez y espacio de eliminación de virutas ampliado.
3. Posicionamiento superior de margen mejorado para una mayor precisión de perforación.

El AUE High-Feed U-Type fresa de extremo mejora significativamente la tasa de eliminación de material (MRR) y el acabado superficial debido a la efectiva evacuación de virutas a altas velocidades. Sus dientes robustos y el ángulo de alivio doble garantizan una productividad excepcional, con un aumento del 100% gracias a la mayor dureza de los dientes.

★ Características clave de la fresa de extremo de carburo AUE:

1. Mayores velocidades de corte debido a un MRR superior, especialmente en el ranurado.
2. El diseño de tipo U de alta alimentación lo hace ideal para aleaciones de aluminio y cobre.
3. Dientes robustos y ángulo de alivio doble: la mayor dureza de los dientes aumenta la productividad.
4. Diseño de dientes optimizado para aleaciones: ya sea desbaste o acabado, el acabado superficial se mejora en gran medida mediante la eliminación eficiente de virutas.