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PROCESOS INDUSTRIALES


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Velocidad de avance y profundidad de corte en las operaciones de torneado

Por: legpolar | Publicado: 17/02/2011 21:26 | | #Cont:6




Velocidad de corte

Artículo principal: Velocidad de corte

Se define como velocidad de corte la velocidad lineal de la periferia de la pieza que está en contacto con la herramienta. La velocidad de corte, que se expresa en metros por minuto (m/min), tiene que ser elegida antes de iniciar el mecanizado y su valor adecuado depende de muchos factores, especialmente de la calidad y tipo de herramienta que se utilice, de la profundidad de pasada, de la dureza y la maquinabilidad que tenga el material que se mecanice y de la velocidad de avance empleada. Las limitaciones principales de la máquina son su gama de velocidades, la potencia de los motores y de la rigidez de la fijación de la pieza y de la herramienta.


A partir de la determinación de la velocidad de corte se puede determinar las revoluciones por minuto que tendrá el cabezal del torno, según la siguiente fórmula:

V_c left ( mathrm {m over min} 
ight)  = frac{n mathrm{(min^{-1})} 	imes pi 	imes mathrm{D_c (mm)}}{1000 left ( {mm over m} 
ight) }

Donde Vc es la velocidad de corte, n es la velocidad de rotación de la herramienta y Dc es el diámetro de la pieza.

La velocidad de corte es el factor principal que determina la duración de la herramienta. Una alta velocidad de corte permite realizar el mecanizado en menos tiempo pero acelera el desgaste de la herramienta. Los fabricantes de herramientas y prontuarios de mecanizado, ofrecen datos orientativos sobre la velocidad de corte adecuada de las herramientas para una duración determinada de la herramienta, por ejemplo, 15 minutos. En ocasiones, es deseable ajustar la velocidad de corte para una duración diferente de la herramienta, para lo cual, los valores de la velocidad de corte se multiplican por un factor de corrección. La relación entre este factor de corrección y la duración de la herramienta en operación de corte no es lineal.7

La velocidad de corte excesiva puede dar lugar a:

  • Desgaste muy rápido del filo de corte de la herramienta.
  • Deformación plástica del filo de corte con pérdida de tolerancia del mecanizado.
  • Calidad del mecanizado deficiente.

La velocidad de corte demasiado baja puede dar lugar a:

  • Formación de filo de aportación en la herramienta.
  • Efecto negativo sobre la evacuación de viruta.
  • Baja productividad.
  • Coste elevado del mecanizado.

[editar]Velocidad de rotación de la pieza

La velocidad de rotación del cabezal del torno se expresa habitualmente en revoluciones por minuto (rpm). En los tornos convencionales hay una gama limitada de velocidades, que dependen de la velocidad de giro del motor principal y del número de velocidades de la caja de cambios de la máquina. En los tornos de control numérico, esta velocidad es controlada con un sistema de realimentación que habitualmente utiliza un variador de frecuencia y puede seleccionarse una velocidad cualquiera dentro de un rango de velocidades, hasta una velocidad máxima.

La velocidad de rotación de la herramienta es directamente proporcional a la velocidad de corte e inversamente proporcional al diámetro de la pieza.

n (min^{-1})= {V_c left ({m over min} 
ight )*1000 left ({mm over m} 
ight ) over pi * D_c (mm)}

[editar]Velocidad de avance

Artículo principal: avance

El avance o velocidad de avance en el torneado es la velocidad relativa entre la pieza y la herramienta, es decir, la velocidad con la que progresa el corte. El avance de la herramienta de corte es un factor muy importante en el proceso de torneado.

Cada herramienta puede cortar adecuadamente en un rango de velocidades de avance por cada revolución de la pieza , denominado avance por revolución (fz). Este rango depende fundamentalmente del diámetro de la pieza , de la profundidad de pasada , y de la calidad de la herramienta . Este rango de velocidades se determina experimentalmente y se encuentra en los catálogos de los fabricantes de herramientas. Además esta velocidad está limitada por las rigideces de las sujeciones de la pieza y de la herramienta y por la potencia del motor de avance de la máquina. El grosor máximo de viruta en mm es el indicador de limitación más importante para una herramienta. El filo de corte de las herramientas se prueba para que tenga un valor determinado entre un mínimo y un máximo de grosor de la viruta.

La velocidad de avance es el producto del avance por revolución por la velocidad de rotación de la pieza.

F mathrm{(mm/minuto)} = N mathrm{(rpm)} 	imes F mathrm{(mm/revoluciacute on)}


Al igual que con la velocidad de rotación de la herramienta, en los tornos convencionales la velocidad de avance se selecciona de una gama de velocidades disponibles, mientras que los tornos de control numérico pueden trabajar con cualquier velocidad de avance hasta la máxima velocidad de avance de la máquina.

Efectos de la velocidad de avance

  • Decisiva para la formación de viruta
  • Afecta al consumo de potencia
  • Contribuye a la tensión mecánica y térmica

La elevada velocidad de avance da lugar a:

  • Buen control de viruta
  • Menor tiempo de corte
  • Menor desgaste de la herramienta
  • Riesgo más alto de rotura de la herramienta
  • Elevada rugosidad superficial del mecanizado.

La velocidad de avance baja da lugar a:

  • Viruta más larga
  • Mejora de la calidad del mecanizado
  • Desgaste acelerado de la herramienta
  • Mayor duración del tiempo de mecanizado
  • Mayor coste del mecanizado

[editar]Tiempo de torneado

Es el tiempo que tarda la herramienta en efectuar una pasada.

T mathrm{(minutos)} = frac{mathrm{ Longitud de pasada (mm)}}{F mathrm{(mm/minuto)}}

[editar]Fuerza específica de corte

La fuerza de corte es un parámetro necesario para poder calcular la potencia necesaria para efectuar un determinado mecanizado. Este parámetro está en función del avance de la herramienta, de la profundidad de pasada, de la velocidad de corte, de la maquinabilidad del material, de la dureza del material, de las características de la herramienta y del espesor medio de la viruta. Todos estos factores se engloban en un coeficiente denominadoKx. La fuerza específica de corte se expresa en N/mm2.8

[editar]Potencia de corte

La potencia de corte Pc necesaria para efectuar un determinado mecanizado se calcula a partir del valor del volumen de arranque de viruta, la fuerza específica de corte y del rendimiento que tenga la máquina . Se expresa en kilovatios (kW).


Esta fuerza específica de corte Fc, es una constante que se determina por el tipo de material que se está mecanizando, geometría de la herramienta, espesor de viruta, etc.

Para poder obtener el valor de potencia correcto, el valor obtenido tiene que dividirse por un determinado valor (ρ) que tiene en cuenta la eficiencia de la máquina. Este valor es el porcentaje de la potencia del motor que está disponible en la herramienta puesta en el husillo.

P_c = {A_c * p * f * F_c over 60 * 10^6 * 
ho}

donde

  • Pc es la potencia de corte (kW)
  • Ac es el diámetro de la pieza (mm)
  • f es la velocidad de avance (mm/min)
  • Fc es la fuerza específica de corte (N/mm2)
  • ρ es el rendimiento o la eficiencia de el máquina

[editar]Factores que influyen en las condiciones tecnológicas del torneado

  • Diseño y limitaciones de la pieza: tamaño, tolerancias del torneado, tendencia a vibraciones, sistemas de sujeción, acabado superficial, etc.
  • Operaciones de torneado a realizar: cilindrados exteriores o interiores, refrentados, ranurados, desbaste, acabados, optimización para realizar varias operaciones de forma simultánea, etc.
  • Estabilidad y condiciones de mecanizado: cortes intermitentes, voladizo de la pieza, forma y estado de la pieza, estado, potencia y accionamiento de la máquina, etc.
  • Disponibilidad y selección del tipo de torno: posibilidad de automatizar el mecanizado, poder realizar varias operaciones de forma simultánea, serie de piezas a mecanizar, calidad y cantidad del refrigerante, etc.
  • Material de la pieza: dureza, estado, resistencia, maquinabilidad, barra, fundición, forja, mecanizado en seco o con refrigerante, etc.
  • Disponibilidad de herramientas: calidad de las herramientas, sistema de sujeción de la herramienta, acceso al distribuidor de herramientas, servicio técnico de herramientas, asesoramiento técnico.
  • Aspectos económicos del mecanizado: optimización del mecanizado, duración de la herramienta, precio de la herramienta, precio del tiempo de mecanizado.

Aspectos especiales de las herramientas para mandrinar: se debe seleccionar el mayor diámetro de la barra posible y asegurarse una buena evacuación de la viruta. Seleccionar el menor voladizo posible de la barra. Seleccionar herramientas de la mayor tenacidad posible.9

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