Calidad de la superficie: ¿Acabado espejo o pulido?

En el ejemplo, las piezas de prueba eran inserciones para una herramienta de conformado de chapa metálica fabricada en acero para trabajo en frío con una dureza de 48 HRC. Se fresaron dos piezas a partir de material sólido en un centro de fresado de 5 ejes Röders RXP 601 DSH utilizando diferentes estrategias CAM y herramientas de fresado.

Para la primera pieza, se seleccionaron herramientas y estrategias de fresado acordes con las prácticas actuales en la fabricación de moldes. Esto se conoce como el enfoque "clásico". En cambio, para la segunda pieza se aprovecharon al máximo las posibilidades que ofrecen las eficientes estrategias CAM, el moderno fresado HSC de 5 ejes y los nuevos diseños de herramientas.

Sin embargo, este enfoque "moderno" requierió un esfuerzo de programación significativamente mayor, especialmente para la fase de acabado. El objetivo en ambos casos era alcanzar el resultado óptimo en precisión geométrica y calidad de superficie. 

Acabado y calidad de las superficies "Por desgracia, las estrategias de acabado rara vez se centran en la calidad de la superficie", afirma Fuest. La fresa seleccionada suele ser demasiado grande, lo que genera material residual que debe eliminarse en operaciones posteriores y que requieren mucho tiempo. Aunque la diferencia entre el paso lateral de una fresa de bola D16 y una D12 es mínima, se necesita mucho más tiempo del que se ahorra con el paso mayor para mecanizar después las zonas de material residual. En la práctica, una pieza a menudo se mecaniza primero en modo Z-constante de 3 ejes y después en modo eje-paralelo de 3 ejes para minimizar la generación de material residual. Aunque la programación es más rápida y fácil, requiere mucho más tiempo de mecanizado. Además, las opciones de evitación de 5 ejes o de evitación de colisiones rara vez se implementan debido al esfuerzo de programación que exigen.

El fresado en 5 ejes es indispensable para conseguir mejor calidad de las superficies y, sobre todo, superficies brillantes sin necesidad de repasarlas manualmente. En este caso, la trayectoria de fresado debe seguir la superficie y la herramienta debe engranar siempre en ángulo para evitar un corte centrado.

Necesidad: Centro de fresado robusto y preciso"Para conseguir una alta eficiencia de costes es necesario que todas las operaciones se realicen con una única configuración de la máquina", afirma el Dr. Oliver Gossel, Jefe de Ventas de Röders GmbH en Soltau, Alemania. "Además de rendimiento en el desbaste, la máquina debe ser capaz de alcanzar la precisión y la calidad de acabado de superficies requeridas". La Röders RXP 601 DSH de 5 ejes utilizada para las pruebas es extremadamente robusta y puede realizar tanto el desbaste como el acabado.  El cabezal HSC alcanza velocidades de hasta 30.000 rpm, y el diseño de grúa y los ejes giratorios con contracojinetes de alta carga garantizan la máxima rigidez. Para una precisión óptima, todos los ejes utilizan accionamientos directos sin fricción apoyados por compensación de peso sin fricción en el eje Z.

Otra característica de esta máquina son los cambios de dirección, críticos para el mecanizado de precisión. El elevado "jerk" (es decir, ritmo de cambio de la aceleración) de los accionamientos permite mantener la velocidad de avance deseada durante el mayor tiempo posible, incluso en superficies muy curvadas. La sofisticada gestión de la temperatura también es crucial. Dado que el calor es enemigo de la precisión, todos los componentes clave del sistema tienen su propio control de temperatura.

La temperatura del medio termorregulador que circula por él se mantiene estable con una precisión de +/- 0,1 Kelvin. Uno de los puntos fuertes de los sistemas Röders es su sistema de control de desarrollo interno.

Un tiempo de procesamiento de bloques inferior a 0,1 milisegundos y una previsión de  de 10.000 bloques proporcionan una precisión y una calidad de superficie óptimas. Destaca la velocidad de control, excepcionalmente alta, con una frecuencia de reloj de 32 kHz en todos los ejes. Lo que implica que la trayectoria de la herramienta se corrijan cada 0,03 milisegundos.