Técnicas de fresado en el trabajo de la madera

Fresado plano, fresado de perfiles, movimiento en sentido contrario, CNC… En el ámbito del fresado circulan muchos términos, y se mezclan alegremente: los procesos, las máquinas y los sistemas de control acaban todos en el mismo saco, incluso en los catálogos. Quien elija entonces el proceso incorrecto o la dirección de avance equivocada, se encontrará con desgarros y marcas de quemaduras; o, en el peor de los casos, con una pieza de trabajo que se le escapará de las manos.

Este artículo aclara los conceptos. Descubrirás qué métodos de fresado existen y en qué se diferencian, por qué el fresado CNC no es un método en sí mismo, qué hay detrás de los términos «marcha inversa» y «marcha en el mismo sentido», y cómo saber qué método se adapta mejor a tu tarea. La mayor parte de esta información es válida para cualquier máquina: tanto para la fresadora vertical como para la fresadora de mesa o el centro de mecanizado CNC.

Índice

• Definición
• Resumen de los procesos de fresado
• Proceso, máquina, sistema de control
• Subdivisión
• El proceso de fresado en detalle
• Métodos de fresado según la dirección de avance
• Lo que hay que tener en cuenta al fresar
• ¿Qué procedimiento se utiliza para cada caso?
• Preguntas frecuentes

Definición: ¿Qué son los procesos de fresado?

El fresado es un proceso de fabricación por arranque de viruta: una herramienta giratoria, que suele tener varios filos, retira material de la pieza de trabajo. El movimiento de corte es circular, mientras que el movimiento de avance se produce transversalmente al eje de rotación; esto es lo que distingue al fresado del taladrado, en el que el avance se produce en la dirección del eje. Cada filo se hunde en la madera y vuelve a salir en cada vuelta. Este corte intermitente genera el ruido típico del fresado y explica por qué el afilado, la velocidad de giro y el avance son factores tan determinantes para el acabado de la superficie.

Un «método de fresado» es una variante concreta del fresado, clasificada en función de la superficie que se desea obtener, la forma en que la herramienta incide y la relación entre el sentido de giro y el avance. El fresado se aplica a la madera, el metal y el plástico. En el trabajo con madera, el fresado es el procedimiento utilizado para casi todo lo que va más allá del corte recto: perfiles en cantos y listones, ranuras y rebajes, uniones de madera, superficies planas en piezas que no caben en el cepillo, y formas libres en la fabricación de muebles, el diseño de interiores y la construcción de ventanas.

Resumen: ¿Qué métodos de fresado existen?

La norma DIN 8589-3 clasifica el fresado, según la superficie que se desea obtener, en seis procedimientos: fresado plano, fresado cilíndrico, fresado roscado, fresado por generación, fresado de perfiles y fresado de formas. El fresado roscado y el fresado por generación producen roscas y dentados: eso es «Metallwelt». Para el taller de carpintería quedan cuatro procedimientos, a los que se suma un grupo de aplicaciones con nombre propio:

• Fresado plano: creación de superficies planas
• Fresado de perfiles: el contorno está en la herramienta
• Fresado de formas: la forma reside en el movimiento de avance
• Fresado circular: superficies cilíndricas y redondeos
• Fresado de uniones: lengüetas, ranura y lengüeta, perfil de contrapresión

El fresado CNC y el fresado 3D no figuran en esta lista a propósito; en el siguiente apartado se explica el motivo.

Proceso, máquina, control: tres niveles que a menudo se confunden

Muchas de las cosas que en el día a día se denominan «procesos de fresado» no lo son, en sentido estricto. Es útil distinguir entre tres niveles:

• El proceso describe lo que ocurre en la pieza de trabajo: se crea una superficie plana (fresado plano), un perfil (fresado de perfiles), una forma libre (fresado de formas) o una superficie cilíndrica (fresado cilíndrico).
• La máquina describe con qué trabajas: fresadora vertical, fresadora de cantos, fresadora de mesa, mesa de fresado o centro de mecanizado CNC. Cada una de estas máquinas permite realizar varios procesos.
• El sistema de control determina quién realiza el movimiento de avance: tu mano, un dispositivo de avance mecánico o un programa informático (CNC, «Control Numérico Computadorizado»).

Por lo tanto, el «fresado CNC» no es un proceso de fresado en sí mismo, sino un tipo de control: se sigue realizando fresado plano, de perfil o de forma, solo que controlado por ordenador. Y el «fresado 3D» es un término técnico de taller que se refiere al fresado de formas con movimiento controlado en tres ejes. Quien distinga estos tres planos, leerá los catálogos y las fichas técnicas mucho más rápido, y se dará cuenta de que los principios básicos son los mismos tanto en una fresadora vertical como en un centro de mecanizado.

Consejo: Entre la fresadora manual y la fresadora de pie se encuentra el trabajo semiestacionario: la mesa de fresado «RUWI » es una fresadora de mesa móvil; el trabajo de fresado pasa de la máquina guiada a mano alzada a una mesa estable con tope.

Fresado en la mesa de fresado « RUWI »

¿En qué categorías se clasifican los procesos de fresado?

El tema se divide en tres apartados. El primero ya lo conoces por el resumen: la superficie que se va a crear —plana, redonda, perfilada o de forma libre—. A esto se suman otros dos:

Según el tipo de contacto de la herramienta. En el fresado periférico, los filos de corte actúan en la periferia de la herramienta y la superficie mecanizada queda paralela al eje de giro; así se crean perfiles de cantos y ranuras en la fresadora de mesa. En el fresado frontal, corta la cara frontal de la herramienta y la superficie queda perpendicular al eje; así funciona una fresa plana. En el ranurado con fresa de vástago, intervienen conjuntamente la periferia y la cara frontal: fresado frontal-periférico.

Según la dirección de avance. Los términos «fresado en sentido contrario» y «fresado en el mismo sentido» describen la relación entre el sentido de giro de la herramienta y la dirección de avance. Esta distinción es determinante para la seguridad en el avance manual; por ello, se le dedica un apartado específico más adelante.

Los procesos de fresado en el trabajo con madera, al detalle

Fresado plano

En el fresado de aplanado, se va eliminando material de una superficie irregular mediante pasadas superpuestas hasta que quede plana. En el trabajo con madera, es el método indicado para piezas que no caben en la cepilladora de rectificado ni en la cepilladora de espesor —por ser demasiado anchas, irregulares o no rectangulares—: rodajas de árbol, tableros ensamblados anchos, superficies de madera de cabeza. Lo fundamental es un avance reducido en cada pasada y pasadas que se superpongan limpiamente; del resto se encarga el lijado.

Fresado de perfiles

En el fresado de perfiles, el contorno está integrado en la herramienta: el filo presenta el perfil en negativo, y al pasar por la pieza de trabajo este se transfiere a ella. Las aplicaciones típicas son los perfiles de cantos, como los biseles y los redondeos, los perfiles decorativos en molduras y frentes, así como los perfiles de ventanas; los radios habituales oscilan entre 4 y 18 mm. Las ranuras y las juntas también se crean de esta manera: la forma de la herramienta determina la sección transversal. Dado que la precisión reside en la herramienta, lo que determina el resultado son, sobre todo, el afilado del filo y un avance uniforme.

Fresado de formas

En el fresado de formas ocurre lo contrario: la forma no está en la herramienta, sino en el movimiento de avance. Una herramienta sencilla se guía a lo largo de una trayectoria, y esta trayectoria genera el contorno: marcos curvos, piezas curvadas, recortes. En la artesanía, la guía la realiza una plantilla con anillo de apoyo o manguito de copiado; en el CNC, el programa. El fresado por copiado, es decir, la reproducción de una pieza modelo existente, también pertenece a este grupo.

Fresado circular

El fresado circular permite crear superficies cilíndricas: espigas redondas, redondeos exteriores e interiores y el acabado de cortes redondos de sierra. Como proceso independiente, es menos habitual en la madera; normalmente, un dispositivo se encarga del movimiento giratorio de la pieza de trabajo o guía la herramienta por la trayectoria circular. En otro artículo te mostramos cómo fresar redondeos en la madera.

Fresado de unión

Las uniones de madera también se realizan mediante fresado: fresas de espiga y de cola de milano para uniones en esquina en cajones, perfiles de ranura y lengüeta para fondos y paneles traseros, y juegos de perfiles complementarios para puertas con marco. Técnicamente, se trata en su mayoría de fresado de perfiles; en el taller, el grupo tiene su propio nombre, ya que aquí dos perfiles deben encajar entre sí. Precisamente por eso es importante comprar el perfil y el contraprofil como un juego coordinado y mandarlos afilar juntos; de lo contrario, el acoplamiento ya no encajará más adelante.

¿Y el fresado CNC y el fresado 3D?

Ambos, tal y como se ha indicado anteriormente, no son procesos en sí mismos, sino la ejecución controlada por ordenador del fresado de planos, perfiles y formas. Su punto fuerte es la precisión de repetición: una vez programado, la centésima pieza sale igual que la primera; por eso, el CNC destaca en series, piezas repetitivas y formas libres que serían prácticamente imposibles de realizar a mano. Pero también hay que reconocer que, para piezas únicas, la máquina de alimentación manual suele ser más rápida, ya que se prescinde de la programación y la preparación. Ambos mundos utilizan los mismos procedimientos y los mismos principios físicos.

Métodos de fresado según la dirección de avance

La dirección de corte viene determinada por la relación entre la dirección de avance y el sentido de giro de la herramienta. No es lo mismo que la dirección de las fibras de la madera: ambas influyen en el resultado, pero de forma independiente entre sí. Se distingue entre:

Fresado en sentido contrario

El filo se desplaza en sentido contrario al avance en el punto de contacto. La viruta comienza siendo delgada y se va engrosando a medida que avanza hacia la salida; la fase de fricción al inicio del corte genera calor y reduce la vida útil de la herramienta. A cambio, la fuerza de corte actúa en sentido contrario a la dirección de empuje, lo que permite mantener el control sobre la pieza de trabajo. En el caso del avance manual, esa es la dirección de trabajo.

Fresado en paralelo

El sentido de giro de la fresa y el avance coinciden; la fuerza de corte actúa en la dirección del avance. La propia herramienta atrae la pieza de trabajo. Este avance automático no se puede controlar en el avance manual, independientemente de la experiencia del operario. Por lo tanto, el avance sincronizado corresponde al avance mecánico, en el que la pieza de trabajo está guiada de forma forzada, por ejemplo, en máquinas de paso continuo o en instalaciones CNC. Importante: según las normas de la mutua profesional, el dispositivo de avance de la fresadora de mesa también se considera un avance manual. El artículo «Fresado con sincronización» aclara cuándo y en qué condiciones está permitido el fresado con sincronización.

Proceso de fresado en la mesa de fresado « RUWI »

La dirección de marcha no coincide con la dirección de las fibras

Las astillas se producen cuando el filo sale de la fibra en lugar de cortarla. Por eso, siempre que sea posible, hay que fresar en el sentido de la fibra y, en el mecanizado circunferencial, primero los bordes de la cabeza de la veta y luego los bordes longitudinales: la segunda pasada elimina al mismo tiempo las astillas de la primera.

En el caso de la fresadora manual, el principio de movimiento en sentido contrario se traduce en una sencilla regla de dirección: en los bordes exteriores, debes guiar la máquina —vista desde arriba— en sentido antihorario alrededor de la pieza de trabajo; en los recortes interiores, en sentido horario. De este modo, la cuchilla trabaja siempre en sentido contrario a tu avance.

Lo que realmente importa en el fresado

Sea cual sea el proceso: en cualquier máquina de alimentación manual, son los mismos factores los que determinan la superficie, la vida útil y la seguridad.

Afilado. Un filo romo ya no corta, sino que empuja y frota, lo que provoca superficies rugosas, marcas de quemaduras y desgarros. Para la madera maciza, el metal duro (HW) es el estándar; el acero rápido (HS) corta con mayor precisión, pero se desafila más rápido. En materiales de tablero abrasivos, como el MDF o los tableros revestidos, el diamante (DP) tiene una vida útil mucho mayor que la del metal duro.

Velocidad de giro y diámetro. En el filo, lo que importa es la velocidad periférica, y esta depende conjuntamente de la velocidad de giro y del diámetro de la fresa. Un cabezal de fresado grande en una fresadora de mesa alcanza, a varios miles de revoluciones por minuto, la misma velocidad de corte que una fresa de vástago pequeña en una fresadora vertical a más de 20 000 revoluciones por minuto. Siempre es vinculante la velocidad máxima indicada en la herramienta.

Avance. La distancia que recorre la pieza de trabajo por cada pasada del filo determina el aspecto de la superficie: cada filo deja una pequeña marca, y cuanto mayor sea el avance por filo, más visibles serán las ondulaciones. Si el avance es demasiado rápido, la superficie queda rugosa; si es demasiado lento, el filo roza y quema la madera. La regla es hacerlo de forma uniforme y rápida: la superficie te indicará cómo lo estás haciendo.

Avance. Divide el arranque de material en dos fases: primero un arranque grueso y, después, una última viruta fina. La pasada de acabado, con un avance reducido, proporciona una superficie limpia y alivia la carga sobre la herramienta y el motor.

Calor. A diferencia de lo que ocurre con el metal, en el fresado de madera no se utiliza líquido para la refrigeración. El calor debe eliminarse a través de las virutas y el sistema de aspiración, lo que supone una razón más para utilizar cuchillas afiladas y un avance rápido, especialmente en maderas duras y materiales ricos en resina.

Marcado de las herramientas. Las herramientas de fresado para avance manual llevan, según la norma EN 847-1, la marca «MAN» —en las herramientas más antiguas aparece «HANDVORSCHUB» o el símbolo BG-TEST— y están diseñadas con un espesor de corte limitado: el filo solo puede cortar una pequeña cantidad de material de una vez, lo que limita la fuerza de un retroceso. Las herramientas con la marca «MEC» deben utilizarse exclusivamente en máquinas con avance mecánico; no deben utilizarse en máquinas de alimentación manual, ni siquiera con un dispositivo de avance acoplado.

¿Qué método de fresado se debe utilizar para cada tarea?

A modo de breve resumen desde el taller:

• Superficie plana en una pieza de trabajo que no cabe en la cepilladora: fresado plano en pasadas superpuestas.
• Perfil de borde, ranura o reborde: fresado de perfiles. La herramienta determina la forma; tú controlas el avance.
• Uniones en esquina, marcos, suelo: fresado de uniones con el juego de fresas adecuado.
• Piezas sinuosas y curvadas: fresado de formas con plantilla o mediante programa en el CNC.
• Conos redondos y superficies cilíndricas: fresado circular con dispositivo.
• Piezas repetitivas y series: los mismos procesos, controlados por CNC.

En cualquier caso, se aplica lo siguiente: en el avance manual, se trabaja en sentido contrario y con herramientas específicas para ello; el avance en el mismo sentido corresponde al avance mecánico. Si quieres profundizar más: el fresado en sentido contrario y el fresado en el mismo sentido analizan en detalle la dirección de avance, mientras que el fresado plano y el fresado de perfiles profundizan en cada uno de estos procedimientos.

Preguntas frecuentes

¿Qué métodos de fresado existen?

La norma DIN 8589-3 distingue seis procedimientos en función de la superficie resultante: fresado plano, fresado cilíndrico, fresado helicoidal, fresado por rodadura, fresado de perfiles y fresado de formas. En el trabajo de la madera, el fresado plano, el fresado de perfiles, el fresado de formas y el fresado cilíndrico desempeñan un papel fundamental; a ello se suma el fresado de unión como grupo de aplicaciones independiente.

¿El fresado CNC es un proceso de fresado independiente?

No. CNC se refiere al sistema de control, no al proceso: el ordenador controla el movimiento de avance, pero lo que se lleva a cabo sigue siendo el fresado plano, de perfil o de forma. Lo mismo ocurre con el «fresado 3D», que en la jerga del taller se refiere al fresado de forma controlado por ordenador.

¿Cuál es la diferencia entre el fresado en sentido contrario y el fresado en el mismo sentido?

En el fresado en sentido contrario, el filo se desplaza en dirección opuesta al avance, la fuerza de corte actúa en contra de la dirección de empuje, lo que permite mantener el control sobre la pieza de trabajo. En el fresado en el mismo sentido, la fuerza de corte actúa en la dirección del avance y arrastra la pieza de trabajo hacia dentro por sí sola. Por eso, en el avance manual se trabaja en sentido contrario; el avance en el mismo sentido se utiliza en el avance mecánico.

¿Cuál es la velocidad de giro adecuada para el fresado?

Eso depende del diámetro de la fresa: lo que importa en el filo es la velocidad periférica, por lo que las fresas pequeñas necesitan revoluciones altas y los cabezales de fresado grandes, revoluciones bajas. Es obligatorio respetar la velocidad máxima indicada en la herramienta; no se debe superar.