En fresado, una realidad incuestionable

Las tecnologías novedosas suelen dar lugar a conceptos que se ponen de moda y que muchas veces no son más que simples reclamos comerciales, bien para vender máquinas o proyectos de I+D. De esta forma vamos a comenzar este trabajo repasando algunos conceptos que se entremezclan en la situación tecnológica actual:

1. HSM, High Speed Machining, fresado a alta velocidad, aquel que busca multiplicar por 5-10 veces la velocidad de corte, respecto a lo que se estimaba como convencional hace cinco, diez años. Es un término de uso general que en un resumen telegráfico suele implicar más de 12.000 rpm en el cabezal de la máquina. El High Speed Milling, es decir, fresado a alta velocidad es el caso más distintivo dentro del mecanizado a alta velocidad.
2. HPC, High Performance Cutting, literalmente “mecanizado de alto rendimiento”, suele referirse a emplear alta velocidad junto a elevadas profundidades axial y radial. Sería un caso del fresado a alta velocidad cuando la máquina además posee potencia suficiente para eliminar una elevada sección de viruta. Este sería el caso del fresado de aluminio, que puede realizarse en las máquinas de alta velocidad metiendo pasadas de más de 10 milímetros de profundidad axial y la mitad del diámetro de radial, a más de 15.000 rpm de giro del cabezal.
3. Fresado de alto avance, High feed milling, técnica de fresado que consiste en aplicar avances por diente muy grandes, incluso superiores al milímetro, pero con profundidades axiales muy pequeñas. Deben emplearse plaquitas especiales para este fin. Es muy interesante porque elimina escalones en las piezas y, por tanto, puede pasarse del desbaste al acabado sin pasar por el semiacabado. Casi todos los fabricantes de fresas poseen hoy día un tipo de plaquitas para realizar esta operación.
4. Fresado plunge o Desbaste en taladrado o por penetración, que consiste en utilizar una fresa de gran diámetro y desbastar taladrando con la misma. Tiene como ventaja la elevada tasa de arranque de viruta, además de actuar sobre la dirección más rígida de la máquina, en el caso de las fresadoras el eje Z.
5. Near to dry machining, mecanizado casi en seco, con eliminación de lubricantes, o con uso de la técnica de mínima lubricación que emplea aire a presión con aceite pulverizado. Suele conocerse como MQL (Minimum Quantity of Lubricant).
6. Dry machining, mecanizado sin utilizar nada de taladrina. Es el óptimo desde el punto de vista ambiental, pero casi imposible por ahora en el caso de materiales de baja maquinabilidad.
7. Multiaxis machining,suele referirse al fresado en cinco ejes, aunque también se refiere a los tornos multihusillos. Respecto al primer sentido, es un término que implica dos aspectos, la necesidad de un control numérico potente instalado en una máquina multieje y de un sistema de programación avanzado, tipo CAM o sistema de asistencia a la programación.
8. Multitasking, hace referencia al uso de máquinas que combinan cabezales de torno y de fresado. Es un campo que en los últimos diez años ha revolucionado el mercado de la máquina-herramienta.
9. Factory in a machine, además del mecanizado, otras funciones como el templado, inspección, etc., pueden integrase en el mismo sistema o máquina. Es un concepto de uso no industrial, acuñado en Japón y solo de uso en ambientes tecnológicos.
10. Green Manufacturing (o machining), dícese de aquel tipo de fabricación donde se pone el énfasis en reducir el impacto ambiental de la producción. Engloba a la eliminación o reducción de taladrinas y aceites de corte, y a la reducción del consumo eléctrico de las máquinas-herramienta. También puede denominarse mecanizado ecoeficiente.
11. Lean Manufacturing, fabricación ajustada. Concepto de la producción donde se busca adaptar los medios a la necesidad de cada momento, realizando una producción ágil. Es un término de moda a fecha de hoy y de clara inspiración japonesa.

En este ocasión nos vamos a centrar en el fresado a alta velocidad, que ya es un término de uso común hoy día. Sin embargo, existen dos variantes de este concepto, que a veces se mezclan en la bibliografía sin mucha claridad. Por este motivo comenzaremos por definir con exactitud los dos significados.

Dos procesos de alta velocidad

Existen dos posibles procesos de alta velocidad, atendiendo a la naturaleza termofísica de la forma de arrancar y arrastrar la viruta. Así el significado del término será diferente según sea aplicado a) en el mundo del acero y aleaciones de baja maquinabilidad o b) en el mundo de las aleaciones ligeras.

Sin embargo, en términos generales sí puede decirse que con el aumento de la velocidad de corte ocurren dos consecuencias en todo proceso de arranque de viruta:

1. Si aumenta la velocidad de corte disminuye la fuerza de mecanizado, aproximadamente en un 10% para el caso de doblar la velocidad (en el tramo de valores convencionales de velocidad, o medios). La razón de ser de este hecho es que el calor producido en la zona de cizalladura primaria reblandece el material y, por tanto, es más sencilla su deformación.
2. Si aumenta la velocidad de corte aumenta la temperatura máxima que sufre el filo y, por tanto, se acelera el desgaste de la herramienta. Este hecho se conoce desde que el americano F.W. Taylor plantease sus curvas de vida de herramienta-velocidad de corte para los aceros, allá por 1903.

Sin embargo solamente en el caso de las aleaciones ligeras (aluminio, cobre, magnesio) estos efectos serán muy importantes, a velocidades superiores a 1000 m/min.