Pasadas en Z en una fresadora CNC: cómo repetir un contorno automáticamente
Cuando nos enfrentamos al mecanizado de un contorno profundo o de un material con cierta dureza, intentar bajar toda la pasada en Z de una sola vez es el camino más directo para mellar las plaquitas, romper la fresa por acumulación de viruta o dejar un mal acabado en las paredes.
La solución pasa por dividir la profundidad total en varias pasadas en el eje Z.
Sin embargo, el problema en el taller aparece al programar: copiar y pegar cincuenta veces las mismas líneas de contorno cambiando solo la coordenada Z genera programas interminables, difíciles de editar y propensos a errores de tecleo.
Para evitar esto, el control numérico ofrece recursos de programación como la combinación de coordenadas incrementales (G91) con llamadas de repetición (RPT, subprogramas o bucles). En este artículo vamos a ver paso a paso cómo automatizar el mecanizado por niveles en Z de forma limpia, eficiente y segura.
¿Por qué debemos fraccionar la profundidad de corte?
Dividir un mecanizado en varias pasadas en Z no es una limitación del software, sino una cuestión de física aplicada a las condiciones de corte y a la rigidez del conjunto máquina-herramienta-pieza.
Al mecanizar un perfil, la fuerza de corte genera una flexión sobre la fresa. Si la profundidad de pasada Z es excesiva para el diámetro o el voladizo de la herramienta, se producen vibraciones (chatter) que arruinan la tolerancia dimensional y aceleran el desgaste del filo.
Factores principales a evaluar antes de definir el paso en Z:
- Estructura y estado de la fresadora. Una máquina pesada de bancada prismática absorbe los impactos mejor que un centro de mecanizado ligero.
- Material a cortar. No requiere el mismo esfuerzo un aluminio 7075 que un acero inoxidable AISI 304 o un acero tratado a 60 HRC.
- Voladizo de la herramienta. A mayor longitud fuera del portaherramientas, mayor es la flexión lateral; por tanto, conviene reducir la bajada por pasadas en Z.
- Evacuación de la viruta. En ranurados o cajeras profundas, la viruta re-mecanizada rompe los filos antes que el propio desgaste por fricción.
Repetición de contornos mediante programación incremental (G91) y RPT
La forma clásica de evitar duplicar líneas de código consiste en alternar entre el sistema de coordenadas absolutas (G90) y el sistema incremental (G91).
Mientras que en G90 todas las cotas se refieren al cero pieza, en G91 cada movimiento se calcula tomando como referencia la posición actual de la herramienta.
Funcionamiento de las etiquetas y la función RPT
Para repetir un perfil en controles tipo Fagor o similares que empleen esta sintaxis, se delimita el bloque de contorno mediante dos etiquetas de salto (por ejemplo, N10 y N20) y se invoca la función de repetición RPT N10, N20, N_ veces.
Cálculo exacto del número de repeticiones
Un fallo habitual al programar con RPT es realizar una pasada más o una pasada menos de las requeridas por descuido en la lógica de ejecución:
- La primera bajada de Z-2. ejecuta el bloque entre N10 y N20 por primera vez.
- Al llegar a la instrucción RPT N10, N20, 4, el control vuelve a ejecutar ese bloque 4 veces adicionales.
- Resultado: 1 ejecución inicial + 4 repeticiones = 5 pasadas totales de 2 mm = Z -10 mm.
Unos consejos cuando vayas a mecanizar con pasadas en Z
Errores habituales en el taller y cómo evitarlos
- Olvidar restablecer el modo absoluto (G90). Si el programa sale de la rutina de repetición en modo G91 y el siguiente movimiento manda la máquina a Z100, el eje sumará 100 mm a su posición actual en lugar de ir a la cota segura, lo que puede provocar una colisión en el límite de carrera superior o en movimientos posteriores.
- Marcas en las paredes por entrada directa. Bajar en Z rozando la pared del perfil genera una línea vertical por la fricción del filo. Es recomendable aproximar y salir del contorno utilizando arcos de entrada y salida tangenciales en cada nivel.
- Entrada a plomo en material lleno. Clavar la herramienta directamente en Z somete la punta a un esfuerzo axial excesivo. Siempre que la pieza lo permita, la bajada debe realizarse fuera del material o en rampa helicoidal.
- Acumulación de viruta en el fondo. Al cortar en profundidad dentro de un canal o cajera, la viruta cae al nivel inferior y es triturada por la herramienta. Debe mantenerse la zona limpia usando aire a presión o taladrina con buena presión interna.
Consejos prácticos de mecanizado
- Reserva un sobrematerial para acabado. En lugar de hacer todas las pasadas a la cota definitiva de la pared, deja entre 0,2 mm y 0,5 mm de demasía en XY. Una vez alcanzada la Z final, realiza una pasada completa a profundidad total con una fresa limpia para eliminar las marcas entre niveles.
- Revisa las compensaciones de radio (G41/G42). Asegúrate de activar y desactivar la compensación en movimientos vectoriales limpios (fuera del perfil) dentro o fuera del bucle de repetición, evitando que el control genere trayectorias erróneas durante el salto en Z.
- Comprobación en gráfico antes de arrancar. Verifica la simulación en la pantalla del control observando los valores máximos alcanzados en el eje Z antes de pulsar el botón de marcha en automático.
Preguntas frecuentes de mis alumnos (FAQ)
¿Cómo evito que la fresa deje marcas en la pared al cambiar de nivel en Z?
Las marcas verticales en las paredes se evitan realizando las bajadas en Z fuera de la pieza o despegando la herramienta mediante una salida tangencial en arco antes de descender al siguiente nivel.
¿Qué diferencia hay entre usar RPT y un subprograma M98?
La función RPT repite un bloque de código definido dentro del mismo programa mediante etiquetas. Un subprograma (M98 en Fanuc o CALL PGM en Heidenhain) llama a un archivo independiente. La lógica de trabajo en G91 para controlar la Z es la misma en ambos casos.
¿Puedo combinar pasadas de desbaste más profundas y una última de acabado más fina?
Sí. Si utilizas programación paramétrica por variables, puedes establecer una condición para que, cuando la cota Z esté próxima a la profundidad final, el paso de la última bajada sea menor (por ejemplo, pasadas de 2 mm y una última de 0,5 mm para ajustar el fondo).
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