Introducción a selección de herramienta en CNC

Un router o enrutador, es una máquina que puede seguir una ruta mientras realiza una acción como talar o lijar. Es muy similar a un taladro o a un dremel, básicamente es un motor que rota un material a alta velocidad; existen routers manuales y otros controlados por computadora (CNC), ambos tienen el mismo principio para la selección de herramienta adecuada.

El mercado está saturado con variedades de herramientas para routers, con distintas formas, parámetros, material, marcas, etc, por lo que para alguién que se está iniciando en este mundo, no va a tener idea por donde empezar. Encontrarás que para estas herramientas se utilizan los términos: fresas, brocas, puntas y bits indistinguiblemente, aunque no siempre lo sean.
Lo que se debe tener claro a lo hora de escoger, es que es lo que se desea, si es que nuestro proposito es perforar o más bien tallar, o quizar rebajar o calar, cortar, fresar, etc.

Sujeción

Lo primero en que nos debemos fijar es la toma o sujeción, el agarre que tiene con respecto a la máquina. Para esto se utiliza un collet y su tuerca correspondiente, de estos hay distintos tipos pero uno de los sistemas más útilizados es el Collet ER:

Los collets tienen distintos tamaños que se miden generalmente en pulgadas, y se deben intercambiar cada vez que cambiemos el diametro del vástago de la herramienta a utilizar.

También podemos encontrar distintas variedades para la tuerca que sujeta al collet.

Algunas tuercas tienen mejoras, por ejemplo tienen un sistema de rodamientos o un sistema mejorado de apriete, lo mejor es leer que ventajas ofrece cada proveedor. Lo ideal es que la herramienta oscile lo mínimo, unos micrometros más y se notará en el resultado final.

Terminología

Velocidad de rotación

Es la velocidad en que rota la herramienta, si el motor va directamente conectado, entonces es la velocidad del motor, se mide en revoluciones por minuto (RPM).

Velocidad de Avanze (feed rate)

Es la velocidad en que la herramienta traza la ruta, es decir progresa en el corte, se mide en mm/min.

Flutes o Ranuras

Corresponde a los cortes laterales que se pueden encontrar en las brocas, su funcionalidad es extraer el material que se va cortando (viruta), en general vienen con dos ranuras, pero se pueden encontrar hasta 6. mientras más ranuras el corte es más limpio, pero a la vez más viruta genera por rotación, por lo que la velocidad de avance debe ser mucho mayor para poder extraer el material generado, con menos ranuras es mayor la cantidad de desperdicio que puede sacar, y pueden trabajar con velocidades de avance mucho menores, el trabajo toma más tiempo pero es compatible con la mayoría de las CNC.

Ranura en espiral
La ranura gira en torno al núcleo de la broca, como si fuese una hebra de ADN.
este corte permite el flujo de desperdicio ya sea en forma ascendente o descendente.

Ranura lisa
Tal como se intuye, la ranura lisa es paralela a la broca, no puede extraer el material eficientemente como lo hace una esprial, pero son más baratas y el resultado es más limpio.

Viruta

Es el material que corta herramienta en cada rotación, este se debe extraer del proceso, ya que en caso de que se quede ahí, se volvera a cortar, conviertiendose en polvillo y subiendo la temperatura, por lo que se quemará, arruinando el resultado y desgastando irreversiblemente la herramienta.
La cantidad de material que extrae la broca es mensurable y se conoce como Chip Load

Chip Load

Se calcula según cantidad de ranuras por las revoluciones del motor por el feed rate (tasa de alimentación). Aquí les dejo un link para realizar el calculo online fácilmente.
Este valor con unidad pulgadas por minuto (IPM) les ayudará a escoger el diametro tamaño adecuado de la herramienta ya que el proveedor en general indica un Chip load adecuado. Tener presente que los parámetros de las brocas también indican la velocidad nominal en que se recomienda su uso. Algunas brocas necesitan velocidades sobre 1800 IPM, Tener presente que solamente algunas máquinas CNC tope de gama alcanzan estas velocidad, si tu CNC es para uso domestico, debes descartarlas inmediatamente.

Materiales

Acero de alta velocidad (HSS)

Tiene resistencia a la temperatura, al desgaste y de alta dureza, tiene menor vida útil que las basadas en carburo, se utilizan mayormente para cortar espumas de alta densidad.

Carburo Solido (SC)

Son muy robustas y resistentes al desgaste con gran vida útil. En el mercado se encuentran con un rango de precios muy variado según sus variaciones (carburo de tungsteno, carburo de berilio, de silicio etc.).
También son frágiles y se pueden quebrar con un golpe, o un cambio de temperatura brusco.

Punta de carburo

Una forma de reducir el costo y obtener las cualidades tanto del acero como del carburo es solamente tener la punta de carburo y el núcleo de acero.

carburo de tungsteno sólido.

Son mucho más fuertes y permanecen afiladas por mucho más tiempo.

Diamantadas (PCD),

Las particulas de diamantes se conocen por ser lo más duro en el mercado. resiste a la abración y es capaz de cortar cualquier material.

Tipos de Corte

Ascendente (UP CUT)

Brocas con las ranuras en el sentido horario, tienen el filo en la parte superior. Son las más comunes, y preferibles para retirar el material de desperdicio.
El acabado en la superficie puede no ser el mejor, pero en la parte inferior de tu trabajo será limpio y pulido.

Descendente (DOWN CUT)

contrario a la anterior. las ranuras van en sentido anti-horario y el filo está en la parte inferior. en vez de retirar el material lo empuja hacia adentro.
Con esta no se puede perforar ya que se puede incendiar al aumentar bruscamente la temperatura.
El acabo en la superficie es mucho más limpio y pulido, pero en la parte inferior la calidad disminuye.

De compresión (COMPRESSION CUT)

Es una broca descendente pero la punta es ascendente. El acabado es muy limpio y de buena calidad tanto en la parte inferior como superior, ya que empuja el material hacia abajo en la punta, pero extraer el desperdicio sobrante en el resto del trabajo.
Tampoco se puede perforar con esta broca, ya que la fricción podría provocar un incendio. debe haber un movimiento lateral durante el corte del material.

Tipos de puntas.

Hay un sinfin de estilos, segun lo que se desee realizar, por ejemplo se puede aplanar, viselar, perforar. etc.

Broca

las más tipicas, las mismas que se utilizan en un taladro, son de tipo UPCUT. y su unica función es realizar un hoyo derecho, mover la broca lateralmente podría romperla inmediatamente.

Avellanadora (CounterSink)

Se utiliza en general donde se desea dejar tornillería. deja un corte en v en la superficie por sobre el agujero perforado anteriormente.

Punta en V

Existen de distintos angulos desde los más agudos a más obtusos, y de distinto diametro. Dejarán un trabajo con un viselado.
Con un mayor ángulo, a mayor penetración mayor será diametro de material retirado.
Se utiliza mucho para realizar letras, ya que deja un acabo legible y elegante y puedes reducir el nivel de penetración si tu material a trabajar no es muy grueso.

Aplanamiento

Son brocas planas que el filo solo se encuentra en los extremos pero el centro está libre. al pasarlo horizontalmente el acabo será una superficie lisa.

Punta circular

Como se esperaria el acabo será concavo, ideal para redondear esquinas internas y eliminar cortes rectos bruscos.

Bueno eso es todo por ahora, hay mucho que aprender y mucho por abarcar, si alguien quiere dejar su experiencia u opinion con distintas brocas, o también si tienes consultas para algun trabajo en particular, deja tu comentario.