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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

Artculo principal: Velocidad de corte

Se define como velocidad de corte la velocidad lineal de la periferia de la pieza que est 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 mquina son su gama de velocidades, la potencia de los motores y de la rigidez de la fijacin de la pieza y de la herramienta.


A partir de la determinacin de la velocidad de corte se puede determinar las revoluciones por minuto que tendr el cabezal del torno, segn la siguiente frmula:

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 rotacin de la herramienta y Dc es el dimetro de la pieza.

La velocidad de corte es el factor principal que determina la duracin 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 duracin determinada de la herramienta, por ejemplo, 15 minutos. En ocasiones, es deseable ajustar la velocidad de corte para una duracin diferente de la herramienta, para lo cual, los valores de la velocidad de corte se multiplican por un factor de correccin. La relacin entre este factor de correccin y la duracin de la herramienta en operacin de corte no es lineal.7

La velocidad de corte excesiva puede dar lugar a:

  • Desgaste muy rpido del filo de corte de la herramienta.
  • Deformacin plstica del filo de corte con pérdida de tolerancia del mecanizado.
  • Calidad del mecanizado deficiente.

La velocidad de corte demasiado baja puede dar lugar a:

  • Formacin de filo de aportacin en la herramienta.
  • Efecto negativo sobre la evacuacin de viruta.
  • Baja productividad.
  • Coste elevado del mecanizado.

[editar]Velocidad de rotacin de la pieza

La velocidad de rotacin 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 nmero de velocidades de la caja de cambios de la mquina. En los tornos de control numérico, esta velocidad es controlada con un sistema de realimentacin que habitualmente utiliza un variador de frecuencia y puede seleccionarse una velocidad cualquiera dentro de un rango de velocidades, hasta una velocidad mxima.

La velocidad de rotacin de la herramienta es directamente proporcional a la velocidad de corte e inversamente proporcional al dimetro 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

Artculo 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 revolucin de la pieza , denominado avance por revolucin (fz). Este rango depende fundamentalmente del dimetro 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 catlogos de los fabricantes de herramientas. Adems esta velocidad est limitada por las rigideces de las sujeciones de la pieza y de la herramienta y por la potencia del motor de avance de la mquina. El grosor mximo de viruta en mm es el indicador de limitacin ms importante para una herramienta. El filo de corte de las herramientas se prueba para que tenga un valor determinado entre un mnimo y un mximo de grosor de la viruta.

La velocidad de avance es el producto del avance por revolucin por la velocidad de rotacin de la pieza.

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


Al igual que con la velocidad de rotacin 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 mxima velocidad de avance de la mquina.

Efectos de la velocidad de avance

  • Decisiva para la formacin de viruta
  • Afecta al consumo de potencia
  • Contribuye a la tensin mecnica y térmica

La elevada velocidad de avance da lugar a:

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

La velocidad de avance baja da lugar a:

  • Viruta ms larga
  • Mejora de la calidad del mecanizado
  • Desgaste acelerado de la herramienta
  • Mayor duracin 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 especfica de corte

La fuerza de corte es un parmetro necesario para poder calcular la potencia necesaria para efectuar un determinado mecanizado. Este parmetro est en funcin 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 caractersticas de la herramienta y del espesor medio de la viruta. Todos estos factores se engloban en un coeficiente denominadoKx. La fuerza especfica 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 especfica de corte y del rendimiento que tenga la mquina . Se expresa en kilovatios (kW).


Esta fuerza especfica de corte Fc, es una constante que se determina por el tipo de material que se est mecanizando, geometra 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 mquina. Este valor es el porcentaje de la potencia del motor que est 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 dimetro de la pieza (mm)
  • f es la velocidad de avance (mm/min)
  • Fc es la fuerza especfica de corte (N/mm2)
  • ρ es el rendimiento o la eficiencia de el mquina

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

  • Diseo y limitaciones de la pieza: tamao, tolerancias del torneado, tendencia a vibraciones, sistemas de sujecin, acabado superficial, etc.
  • Operaciones de torneado a realizar: cilindrados exteriores o interiores, refrentados, ranurados, desbaste, acabados, optimizacin para realizar varias operaciones de forma simultnea, etc.
  • Estabilidad y condiciones de mecanizado: cortes intermitentes, voladizo de la pieza, forma y estado de la pieza, estado, potencia y accionamiento de la mquina, etc.
  • Disponibilidad y seleccin del tipo de torno: posibilidad de automatizar el mecanizado, poder realizar varias operaciones de forma simultnea, serie de piezas a mecanizar, calidad y cantidad del refrigerante, etc.
  • Material de la pieza: dureza, estado, resistencia, maquinabilidad, barra, fundicin, forja, mecanizado en seco o con refrigerante, etc.
  • Disponibilidad de herramientas: calidad de las herramientas, sistema de sujecin de la herramienta, acceso al distribuidor de herramientas, servicio técnico de herramientas, asesoramiento técnico.
  • Aspectos econmicos del mecanizado: optimizacin del mecanizado, duracin de la herramienta, precio de la herramienta, precio del tiempo de mecanizado.

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

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