¿Cuál es la diferencia entre una máquina de corte, un plotter y una máquina de grabado? Diferentes personas usan estos términos indistintamente, con frecuencia en la misma máquina. De hecho, las tareas de estas máquinas a menudo se superponen, pero esta no es la regla general. Por lo general, definimos una máquina fresadora como una máquina pesada de hierro fundido con una mesa de coordenadas y un rango de velocidad del cabezal de varias docenas a varios miles de revoluciones por minuto, lo que permite fresar con cabezales de dimensiones considerables. Los pares alcanzados a través del engranaje (generalmente dentado) son varios cientos de newton metros (N-m). Estos reductores son una de las razones de la velocidad máxima relativamente baja de los cabezales de fresado. Las fresadoras y los centros de fresado se utilizan principalmente para fresar con fresas de múltiples filos o plaquitas con diámetros de hasta 300 mm, fresado con fresas de dedo con diámetros: 3-50 mm, taladrado con brocas con diámetros: 3-40 mm, mandrinado, escariado. Se utilizan principalmente para el mecanizado en desbaste y semi acabado de estructuras de Máquina Herramienta, moldes, matrices, troqueles, etc…
Una fresadora-grabadora es una fresadora ligera con velocidades del cabezal que alcanzan las 24.000 rpm o 40.000 r.p.m. Para trabajos de grabado es necesario usar herramientas con diámetros mucho más pequeños (de 0.05 mm) y que requieren velocidades del cabezal mucho más altas. Un sistema de cabezal motor-husillo convencional con engranaje no se utiliza aquí como cabezal o husillo principal, pero hay cabezales electrohusillos integrados en una carcasa y hay un husillo y un motor de accionamiento, generalmente inductivo, en un eje. La ventaja de esta solución es un funcionamiento suave y silencioso a altas velocidades y la falta de cepillos en el motor. La desventaja es el par relativamente bajo, que se debe a la falta de engranajes. Por lo tanto, los diámetros de las herramientas utilizadas en las máquinas de fresado y grabado no superan los 16 mm en metales y los 100 mm en otros materiales. La solución a las desventajas asociadas con el bajo par del cabezal electrohusillo es usar un exceso considerable de su potencia nominal (al menos 7kW con la fresa de 10 mm en acero), que a menudo puede causar el asombro de un comprador potencial. Aun así, el asunto debe explicarse a fondo.
Los cabezales electrohusillos de inducción, además de muchas ventajas innegables, tienen un inconveniente grave: un par constante. Si necesitamos reducir la velocidad (por ejemplo, para un cabezal grande) en husillos con engranaje, cambiamos la relación de engranaje a una más baja, lo que aumenta simultáneamente el par. En electrohusillos inductivos, la rotación está regulada por el inversor. Las características u / f del motor muestran que el par es casi independiente de la rotación (hay inversores que permiten aumentar el par a bajas velocidades, pero no más del 200% del valor nominal). Por lo tanto, el cabezal electrohusillo con el valor de 7kW en su placa de identificación puede lograr esta potencia a una velocidad determinada (no necesariamente la velocidad máxima indicada en la placa), que se denomina velocidad nominal. Digamos que nuestra velocidad nominal es de 18.000 rpm. La potencia es el par por la velocidad, lo que significa que, si configura la velocidad a 9.000 rpm, la potencia disponible es igual a 3.5kW, y a 1.800rpm la potencia es de solo 700W.
Sin embargo, resulta reconfortante el hecho de que, durante el funcionamiento, la potencia promedio consumida por el cabezal electrohusillo del ejemplo no supera los cientos de vatios. Debido a que las altas revoluciones que permiten dar alta potencia se usan solo para herramientas con diámetros pequeños, no pueden obtener dicha potencia, mientras que a bajas velocidades y herramientas grandes la potencia que alcanza el cabezal es pequeña, lo que resulta en baja potencia consumo. Resumiendo, las observaciones anteriores, siempre debe elegir el cabezal electrohusillo con una potencia nominal mucho mayor que la resultante de la demanda de potencia calculada para una herramienta específica.
Las máquinas de fresado y grabado equipadas con cabezales electrohusillos son cada vez más aplicables en la producción de moldes de inyección, matrices, troqueles, punzones, electrodos de cobre y electrodos de grafito, gracias a la disponibilidad de una amplia gama de herramientas hechas de metal duro carburo sinterizado monolítico. Estas herramientas pueden mecanizarse a velocidades muchas veces mayores que las herramientas de acero rápido HSS existentes, lo que combinado con la posibilidad de obtener altas velocidades en máquinas equipadas con cabezales electrohusillos inductivos, se convierte en la herramienta ideal para muchas aplicaciones en cada empresa o taller de mecanizado.
Las máquinas de grabado CNC son incluso más livianas que las fresadoras. Se utilizan en particular para hacer frente a herramientas muy pequeñas, generalmente con geometría cónica de la punta con un diámetro de 0,02 mm. Debido al diámetro muy pequeño de la herramienta de grabado, la potencia del cabezal o husillo principal no necesita ser alta (hasta 2.2kW). Pero la estabilidad, la rigidez y la resolución del posicionamiento y las prestaciones del sistema de control dinámico deberían estar al más alto nivel. En este caso, la resolución de posicionamiento es absolutamente importante porque el grabado implica trabajos que no son visibles a simple vista. El aumento unitario más pequeño de la posición, que se denomina resolución de posicionamiento, no debe exceder 0.001 mm con la reacción de todo el sistema de transmisión no exceder 0.005 mm. De lo contrario, verá las imperfecciones superficiales «dientes» que a menudo descalifican la posibilidad de utilizar una máquina para trabajos más precisos.
En el grabado CNC, también existe una función del sistema de control que no está disponible en otras máquinas, pero que es indispensable para este trabajo. Se refiere a la posibilidad de fresar esquinas automáticas con una fresa de grabado. Esto es de particular importancia si aplicamos letras en relieve que parecen estar «levantadas» del material, producidas por la eliminación de la superficie de fondo dejando las letras que sobresalen por encima de la superficie. Si no existe tal función, cada esquina interna afilada se mecanizará solo en la parte inferior, mientras que el arco del radio de la herramienta en la altura máxima de la señal no se mecanizará en la superficie.
Los plotters de fresado a menudo llamados fresadoras máquinas router probablemente deben su nombre a las primeras construcciones que se construyeron en máquinas comunes. Pero eso es historia. Hoy en día, los plotters de fresado son máquinas CNC modernas y multiuso que son más relevantes en la industria publicitaria, para cortar, taladrar – perforar, grabar placas en plástico, aluminio o materiales compuestos, para cortar papel de aluminio, cartón o papel. En las versiones en 3D, los plotters se utilizan para modelar relieves, hacer maquetas espaciales y presentaciones tridimensionales. Estas son las máquinas CNC más baratas del mercado. Se construyen principalmente en la versión con una puerta de enlace móvil, que es óptima en relación con el uso de la superficie con áreas de trabajo relativamente grandes (hasta 3 x 8 m). Las mesas para plotter de fresado generalmente están fabricadas con ranuras en T, lo que brinda una gran versatilidad para sujeción de piezas, ya sea por presión negativa o sistema de vacío para mantener sujeto el material, lo que reduce la versatilidad, pero facilita enormemente la fijación de tableros grandes y delgados. También hay una versión híbrida, una mesa cubierta con ranuras en T adicionalmente equipadas con un sistema de baja presión, dependiendo del tratamiento que podamos usar con uno u otro sistema de montaje. En los plotters de fresado se utiliza el cabezal de 0.8k – 18 kW. Opcionalmente, puede equiparlos con un sistema de base, un escáner láser o táctil, el eje de rotación o divisor, cabezales de corte, cabezales angulares y sierras circulares, etc.
Las fresadoras de pórtico ligero son dispositivos similares a los plotters de fresado, pero son mucho más rígidos, más pesados y de mayor precisión. Se utilizan principalmente en empresas industriales, o donde existe la necesidad de procesar grandes áreas o superficies, con grandes herramientas y con alta eficiencia. Las capacidades de los cabezales instalados en fresadoras de pórtico ligero comienzan con 7 kW.