El fresado en el trabajo con la madera

Definición y explicación de la técnica de fabricación
El fresado es un proceso de fabricación por arranque de viruta: una herramienta giratoria con varios filos retira material mientras la herramienta y la pieza de trabajo se desplazan una respecto a la otra. En el trabajo con madera, a veces es la herramienta la que se desplaza sobre la pieza de trabajo —como ocurre con la fresadora manual—, y otras veces es la pieza de trabajo la que se desplaza sobre la herramienta fija, como en la mesa de fresado y en la fresadora de mesa.

Chaflanes en la mesa de fresado « RUWI »

Ranuras, rebajes, perfiles, cavidades, superficies completas… Apenas hay ningún otro proceso en el taller de carpintería que abarque tantas tareas. En este artículo descubrirás cómo funciona el fresado, qué es lo importante en cuanto a velocidad de giro, avance y profundidad de corte, qué herramienta sirve para cada cosa… y por qué hay algunas normas que son innegociables a la hora de utilizar la fresadora.

Índice

• Significado: El fresado explicado de forma sencilla
• ¿Qué tipos de fresado existen en el trabajo con madera?
• Fundamentos técnicos del fresado
• Herramientas de fresado para el fresado de madera
• Seguridad en el fresado
• Materiales de fresado utilizados
• Aplicaciones prácticas: ¿Qué se puede fresar?
• Errores típicos en el fresado
• El fresado en los oficios relacionados con la madera
• Antecedentes históricos del fresado

Significado: El fresado explicado de forma sencilla

El fresado es un proceso de mecanizado por arranque de viruta que permite dar forma a prácticamente cualquier material sólido. Se caracteriza por el movimiento de corte circular: los filos de corte se encuentran en la periferia de una herramienta giratoria y, con cada vuelta, arrancan una viruta. En esto se diferencia el fresado del serrado, que solo corta una pieza a lo largo de una línea, y del taladrado, en el que la herramienta penetra en el material en dirección a su eje de rotación. La fresa trabaja transversalmente a su eje y, por lo tanto, puede seguir cualquier contorno.

Al fresar, se eliminan los contornos que se deseen de una pieza de trabajo, por ejemplo, bordes y perfiles circundantes, ranuras, rebajes, escalones, cavidades o patrones de agujeros. También se pueden fresar superficies irregulares o agrietadas para dejarlas planas. Y, en sentido estricto, fresas más a menudo de lo que crees: incluso las cepilladoras y las cepilladoras de espesor funcionan con un eje de cuchillas giratorio; desde el punto de vista de la técnica de fabricación, se trata de fresado circunferencial.

Para fresar madera basta con máquinas de diseño relativamente sencillo; sin embargo, eso no significa que la fresadora de mesa sea fácil de manejar. Casi ninguna máquina para trabajar la madera exige tantos conocimientos sobre herramientas, guías y sentido de desplazamiento. De eso precisamente se trata en los siguientes apartados.

¿Qué tipos de fresado existen en el trabajo con madera?

Existen numerosos tipos de fresado, por ejemplo, según la dirección de avance, el material o la forma deseada. Un aspecto fundamental es siempre la elección entre el fresado en el mismo sentido o en sentido contrario, ya que de ello depende la seguridad.

Resumen de los procesos de fresado

En el fresado se distingue entre el proceso manual y el proceso CNC:

• Fresado manual: se mueve la pieza de trabajo o la fresa a mano. Puede tratarse de trabajar con una fresadora manual o de guiar la pieza de trabajo en una máquina fija.
• Fresado CNC: en este proceso, la pieza de trabajo se sujeta en una máquina y se guía mediante un sistema automatizado. Las trayectorias se generan mediante el software, mientras que el avance se realiza de forma mecánica y constante; por eso, una máquina CNC puede trabajar en sincronía, algo que resulta imposible de hacer a mano.

En el ámbito manual, además, puedes distinguir entre:

• Fresado a mano alzada: con la fresadora manual, guiada mediante un anillo de apoyo, un manguito de copiado o un riel guía. En la fresadora de mesa no se trabaja a mano alzada: allí, el guiado lo realizan el tope, el anillo de apoyo y el tope curvo.
• Fresado con plantilla: se utiliza una plantilla de fresado (por ejemplo, en el fresado plano, de forma o de perfil).

Métodos de fresado según la dirección de avance

Fresado en sentido contrario: el filo se desplaza en sentido contrario al avance en el punto de contacto. Cada viruta comienza siendo fina y se va haciendo más gruesa a medida que sale; de este modo, la fuerza de corte actúa en contra de la dirección de empuje, la pieza de trabajo se mantiene bajo control y se nota inmediatamente si algo cambia. En el avance manual, esa es la dirección de trabajo: no es una recomendación, sino una norma.

Fresado en paralelo: la fuerza de corte y el avance apuntan en la misma dirección. El filo se hunde inmediatamente con todo el espesor de la viruta y atrae por sí mismo la pieza de trabajo. Este avance automático no se puede controlar con el avance manual, ni siquiera con práctica. En el artículo «Fresado en paralelo» se explica cuándo y en qué condiciones es admisible el fresado en paralelo.

Unidad 3D en la mesa de fresado « RUWI » con fresa redondeadora

Fundamentos técnicos del fresado

Para fresar necesitas una fresadora. En el trabajo con madera, suele tratarse de una fresadora vertical —que se maneja a mano alzada o se monta boca abajo en una mesa de fresado— o de una fresadora de mesa. El resultado depende de tres parámetros que están relacionados entre sí: la velocidad de giro, el avance y la profundidad de corte.

Régimen y velocidad de corte

La velocidad de corte es la velocidad a la que el filo recorre la madera. Depende del diámetro de la fresa y de la velocidad de giro: cuanto mayor sea el diámetro, más rápido se desplaza el filo por la parte exterior y, por lo tanto, menor debe ser la velocidad de giro. Como valores orientativos para la fresadora vertical:

• Hasta Ø 25 mm: altas velocidades de giro de hasta unos 24 000 rpm
• Ø de 25 a 50 mm: entre 16 000 y 18 000 rpm aproximadamente
• Más de 50 mm de diámetro: entre 12.000 y 16.000 rpm aproximadamente; estos diámetros deben trabajarse en la mesa de fresado o en la fresadora de mesa, no en la máquina de mano.

Hay dos reglas que prevalecen sobre cualquier valor orientativo: nunca se debe superar la velocidad máxima indicada en la herramienta. Y si tienes dudas, elige el ajuste más lento y haz una prueba con un trozo sobrante: te llevará un minuto, pero una pieza quemada te costará más.

Movimiento de avance

La velocidad de avance indica la rapidez con la que la herramienta y la pieza de trabajo se desplazan una respecto a la otra. Si el avance es demasiado rápido, la fibra se rompe y la superficie queda rugosa. Un avance demasiado lento es igualmente incorrecto: los filos rozan en lugar de cortar, la madera presenta marcas de quemaduras y la fresa se desafila debido al calor. El objetivo es un avance uniforme y rápido sin interrupciones; por el ruido del motor y la resistencia podrás percibir si la velocidad es la adecuada. Los materiales más duros y las fresas de mayor diámetro requieren una velocidad de avance menor.

Ancho de alimentación y de corte

La profundidad total de fresado en una sola pasada sobrecarga la herramienta y la máquina, y el borde se agrieta. Como regla general para la fresadora vertical: en cada pasada, no fresar más de la mitad del diámetro de la fresa aproximadamente; en madera blanda, con una fresa de ranura de 8 mm, esto supone unos 4 mm, mientras que en madera dura, más bien entre 2 y 3 mm. La última pasada solo retira entre uno y dos milímetros, lo que permite obtener una superficie limpia. Si fresas en el centro del material, por ejemplo, una ranura, el diámetro de la fresa determina la anchura de corte.

Ten en cuenta la dirección de las fibras

La madera no es un material homogéneo: en la madera de cabeza, el borde tiende a romperse al salir la fresa. Por eso, al mecanizar bordes de forma circunferencial, hay que seguir un orden fijo: primero los dos lados de la madera de cabeza, transversalmente a la fibra, y después los lados longitudinales. De este modo, los posibles desgarros en las esquinas se eliminan directamente en el segundo paso. Si solo fresas un único borde transversal, resulta útil utilizar una pieza de madera de sacrificio que se sujete a ras en el punto de salida.

Herramientas de fresado para el fresado de madera

La pieza más importante es la propia fresa. Hay cientos de diseños y tipos diferentes; estos son los que más se ven en el taller de carpintería:

• Fresas para ranuras: ranuras rectas, recortes y cavidades: la fresa que más se suele utilizar en el portabrocas
• Fresas para ranuras en V: ranuras en forma de V, inscripciones y líneas decorativas
• Fresas para ranuras: para realizar ranuras estrechas partiendo del borde, por ejemplo, para resortes o clavijas planas
• Fresas para ranuras: ranuras para paneles traseros, bases o junquillos de cristal
• Fresas para biselar: biselar y romper cantos, normalmente a 45°
• Fresas de redondeo: radios de arista en una sola pasada, desde un redondeo suave hasta un radio pronunciado
• Fresas para perfiles: perfiles decorativos como molduras cóncavas o cornisas
• Fresa de corte a ras: fresa los salientes hasta dejarlos a ras de la superficie; con el cojinete de apoyo, también es la herramienta ideal para trabajar con plantillas
• Fresas de desbaste y de acabado: trabajos de superficies y de formato; la fresa de desbaste elimina gran cantidad de material, mientras que la fresa de acabado da un acabado fino a la superficie.
• Fresadora de letras: grabados, letras y contornos finos
• Fresa de taladrado: penetra verticalmente como un taladro y luego continúa fresando lateralmente, por ejemplo, para realizar recortes en la superficie
• Fresas con plaquitas o cuchillas intercambiables: las cuchillas desgastadas se giran o se sustituyen en lugar de rectificarse, con lo que la geometría de corte se mantiene constante durante toda su vida útil.

Merece la pena fijarse en el material de corte: el acero rápido (HS) realiza cortes muy finos y se puede reafilar para mantener el filo, aunque se desgasta rápidamente en materiales laminados abrasivos. El metal duro (HW) es el estándar para la madera maciza y los materiales derivados de la madera. Las herramientas con puntas de diamante (DP) son las que más duran y resultan especialmente rentables en la producción en serie. A la hora de sujetar la fresa, hay que tener en cuenta lo siguiente: el vástago debe introducirse en la pinza de sujeción hasta la marca indicada por el fabricante de la fresa —ni más corto, ni hasta el tope—, ya que, de lo contrario, la fresa podría aflojarse debido a las vibraciones. Si no hay ninguna marca, el vástago debe ocupar todo el espacio de la pinza de sujeción.

Elige la herramienta adecuada para cada paso del trabajo: eso es fundamental tanto para el resultado como para la seguridad. En el siguiente apartado podrás leer qué herramientas se pueden utilizar en la fresadora de mesa.

Seguridad en el fresado

Casi ninguna máquina del taller de carpintería exige tantos conocimientos sobre herramientas, sentido de marcha y guiado de la pieza de trabajo como la fresadora de mesa. Las siguientes normas se basan en la experiencia profesional y en las directrices de la Asociación Profesional de la Madera y el Metal; son válidas tanto en el taller de formación como en el garaje:

• Trabajar en sentido contrario: en el avance manual, el fresado se realiza exclusivamente en sentido contrario al de giro de la herramienta. El motivo se explica más arriba, en el apartado sobre el sentido de giro.
• Solo herramientas homologadas: en las fresadoras de mesa, en el avance manual solo pueden utilizarse herramientas homologadas para ello, identificables por las indicaciones «MAN» o «HANDVORSCHUB» según la norma DIN EN 847-1 o por el sello de homologación BG-TEST. Esto también se aplica al trabajar con un dispositivo de avance o un carro deslizante, ya que ambos se consideran avance manual. Por el contrario, las herramientas con la inscripción «MEC» no deben utilizarse en la fresadora de mesa.
• Comprobar el estado de la herramienta: afilada, sin restos de resina, bien sujeta y respetando la velocidad máxima. Una fresa roma ejerce presión en lugar de cortar, lo que hace que la pieza de trabajo se mueva de forma irregular y sea más difícil de guiar.
• Guiar en lugar de sujetar: el tope, el anillo de guía con tope curvo o la plantilla se encargan de la guía. El espacio entre los topes se mantiene lo más reducido posible y la fresa queda oculta en la medida de lo posible.
• Nunca introduzcas piezas pequeñas sin sujeción: utiliza resortes de presión, una tabla deslizante o una bandeja de alimentación para mantener las manos alejadas de la herramienta. Al hacer avanzar la pieza, las manos deben estar apoyadas en posición plana sobre ella y los dedos deben permanecer cerrados.
• Conectar el sistema de aspiración: el polvo de madera irrita las vías respiratorias; los polvos de roble y haya se consideran cancerígenos. En el ámbito profesional, el uso del sistema de aspiración es obligatorio —con un aspirador de, como mínimo, la clase de polvo M—; en el taller particular también resulta muy recomendable.
• En el cuerpo: llevar protección auditiva y gafas de seguridad, quitarse las joyas, llevar ropa ajustada y no usar guantes con herramientas giratorias, ya que pueden quedar atrapados.

Esta guía general no sustituye a ninguna formación ni a ningún manual de instrucciones. Sin embargo, te muestra lo que es importante y por qué los carpinteros experimentados no dejan nada al azar cuando trabajan con la fresadora.

Materiales de fresado utilizados

Las máquinas para trabajar la madera están diseñadas para la madera y algunos plásticos; el metal o los materiales minerales requieren equipos especializados. En una fresadora para madera se suelen mecanizar:

• Madera maciza: las maderas blandas, como el abeto, se fresan con facilidad; las maderas duras, como el roble o el haya, requieren cuchillas afiladas y un avance menor.
• Materiales derivados de la madera: MDF, contrachapado y tablero aglomerado; las colas que contienen tienen un efecto abrasivo, y es aquí donde el metal duro demuestra su durabilidad.
• Plásticos: dependiendo del material, a una velocidad reducida para que el borde de corte no se derrita
• Metales ligeros como el aluminio: solo con herramientas y máquinas diseñadas específicamente para ello; en el día a día del taller, esto es una excepción.

Aplicaciones prácticas: ¿Qué se puede fresar?

El fresado abarca un amplio campo en el trabajo con la madera. Las tareas típicas de fresado son:

• Fresado plano: nivelar superficies, por ejemplo, alisar madera rugosa o discos de árbol
• Fresado de formato: ajustar una pieza a la cota final y darle la angularidad deseada
• Fresado de perfiles o perfilado: biselar o redondear cantos, o fabricar perfiles decorativos
• Fresado estructural: patrones de orificios, cavidades o rebajes en la superficie
• Fresado de ranuras: realizar ranuras y rebajes, por ejemplo, para uniones de lengüeta y ranura

Precisamente con un dispositivo de fresado o una mesa de fresado se trabaja con precisión repetitiva: el tope y el soporte se encargan del guiado, y la altura ajustada se mantiene constante a lo largo de toda la serie; así, la trigésima pieza queda tan precisa como la primera.

Fresado de varillas redondas con la fresadora vertical

Errores típicos en el fresado

La mayoría de los resultados erróneos se deben a un puñado de causas, y casi todas pueden solucionarse:

• Profundidad total en una sola pasada: sobrecarga la fresa y la máquina, y el borde se rompe. Es mejor hacer varias pasadas, la última de forma precisa.
• Avance en el mismo sentido: la herramienta arrastra la pieza de trabajo y tú pierdes el control. En el avance manual, se trabaja en sentido contrario, sin excepción.
• Avance demasiado lento: marcas de quemaduras en la madera, filos resinosos. Avanzar con rapidez y de forma uniforme, sin detenerse.
• Una fresa desafilada se queda en la máquina: superficie rugosa, mayor esfuerzo y vibraciones en la pieza de trabajo. Afílala o cámbiala en cuanto el resultado empeore.
• Madera de corazón fresada por última vez: desgarros en las esquinas. Al fresar todo el contorno, primero en sentido transversal a la fibra y luego en sentido longitudinal.
• Se trabaja sin guía: la fresa se desplaza libremente. El tope, el anillo de guía o la plantilla guían la pieza de trabajo, no solo la mano.

El fresado en los oficios relacionados con la madera

El fresado es uno de los procesos de modelado más importantes en el sector de la madera. Se utiliza en casi todos los oficios relacionados con la madera, por ejemplo:

• Carpintero o ebanista
• Carpinteros
• Fabricante de juguetes
• constructor de barcos
• Luthier
• Fabricante de escaleras
• diseñador de interiores

Precisamente en el arte de la carpintería, el fresado está cobrando cada vez más importancia, por ejemplo, para realizar espigas y agujeros de espiga precisos en las vigas. Ya se trate de una marquetería en la puerta de un armario o de un trozo de tronco en el dispositivo de fresado plano, el fresado se utiliza en todos aquellos casos en los que la forma y el ajuste son fundamentales.

Antecedentes históricos del fresado

Las herramientas de fresado giratorias aparecieron en la ingeniería mecánica a principios del siglo XIX. El fresado llegó a los talleres de carpintería con la industrialización: cuando la energía de vapor y las correas de transmisión complementaron el trabajo manual, la fresadora de mesa se consolidó como un elemento imprescindible en la carpintería, en un primer momento para perfiles y ranuras, que antes se realizaban laboriosamente a mano con cepillos perfiladores. En el siglo XX, la fresadora eléctrica manual hizo que el proceso fuera más versátil; hoy en día, los centros de mecanizado CNC complementan el taller en la producción en serie. El principio se ha mantenido igual durante más de dos siglos: una cuchilla giratoria y una pieza de trabajo guiada con precisión.