Procesos de Maquinados

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2.2 Procesos de manufactura: maquinados maquinados

De acuerdo con Groover (2007), los procesos de manufactura pueden dividirse en dos tipos básicos: operaciones de proceso y operaciones de ensamble. Una operación de proceso transforma un material de trabajo de una etapa a otra más avanzada, lo que sitúa al material de trabajo más cerca del estado final deseado para el producto. Esto le agrega valor al cambiar la geometría, las propiedades o la apariencia del material inicial. Por lo general, las operaciones de proceso se ejecutan sobre partes discretas de trabajo, pero algunas de ellas se aplican también a artículos ensamblados. Una operación de ensamble une dos o más componentes para crear una nueva entidad llamada ensamble, subensamble o cualquier otra manera que se refiera al proceso de unir. En la figura 2.1 se presenta una clasificación de procesos de manufactura. Para la presente investigación es de interés la categoría de remoción de materiales, razón por la cual se resalta en la figura 2.1. Profundizando en la categoría de remoción de materiales, en la figura 2.2 se muestra la clasificación general de este proceso. La rama más importante de la familia es el maquinado convencional , , en el que una herramienta aguda de corte se utiliza para cortar mecánicamente el material para que alcance la forma deseada. Los tres procesos principales de maquinado son el torneado, el taladrado y el fresado, las otras operaciones de maquinado incluyen el perfilado, el cepillado, el escariado y el aserrado. El maquinado es un proceso de manufactura en el cual se usa una herramienta de corte para remover el exceso de material de una pieza de trabajo, de tal manera que el material remanente sea la forma de la pieza deseada. La acción predominante del corte involucra la deformación cortante del material de trabajo para formar la viruta: al removerse la viruta, queda expuesta una nueva superficie. El maquinado se aplica más frecuentemente para formar metales (Groover, 2007). El proceso se ilustra en el diagrama de la figura 2.3.

Héctor Jesús Juan Santiago

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE POZA RICA INGENIERÍA INDUSTRIAL Sistemas de manufactura flexible Fundición, moldeado, etc.

Procesamiento de partículas Procesos de formado

Procesos de deformación

Remoción de materiales

Operaciones de procesamiento

Procesos de mejora de propiedades

Operaciones de procesamiento de superficies

Tratamiento térmico

Limpieza y tratamiento de superficies

Recubrimiento y procesos de deposición Procesos de manufactura Soldadura autógena

Procesos de unión permanente

Soldadura fuerte y soldadura blanda

Unión mediante adhesivos

Operaciones de ensamble

Sujetadores roscados Ensamble mecánico Métodos de unión permanente

Figura 2.1 Clasificación de los procesos de manufactura (Groover, 2007)


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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE POZA RICA INGENIERÍA INDUSTRIAL Sistemas de manufactura flexible Torneado y operaciones relacionadas

Taladrado y operaciones relacionadas Maquinado convencional

Fresado

Otras operaciones de maquinado

Procesos de remoción de material

Operaciones de molido Procesos abrasivos Otros procesos abrasivos

Procesos de energía mecánica

Maquinado no convencional

Maquinado electromecánico Procesos de energía térmica Maquinado químico

Figura 2. 2 Clasificación de los procesos de remoción de material (Groover, 2007).

Figura 2. 3 a)Sección transversal de proceso de maquinado- Herramienta con ángulo de inclinación positivo, b)Herramienta con ángulo de inclinación negativo (Groover, 2007).

El maquinado es uno de los procesos de manufactura más importantes. La Revolución Industrial y el crecimiento de las economías basadas en la manufactura de todo el mundo se pueden describir en gran parte por el desarrollo de varias operaciones de maquinado.


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Según Groover (2007) las siguientes razones explican la importancia de las operaciones de maquinado desde el punto de vista comercial y tecnológico: 

Amplia gama de materiales de trabajo.

El maquinado se puede aplicar a una

amplia variedad de materiales de trabajo. Prácticamente todos los metales sólidos se pueden maquinar. 

Variedad de formas y características geométricas.

El maquinado se puede usar

para generar cualquier forma geométrica regular, como superficies planas, agujeros redondos y cilindros. Mediante la introducción de variaciones en las trayectorias y formas de las herramientas, se pueden crear formas geométricas irregulares, como cuerdas de tornillos y ranuras. Combinando varías operaciones de maquinado en secuencia, se puede producir formas de complejidad y variedad ilimitada. 

Precisión dimensional.

El maquinado puede producir dimensiones con tolerancias

muy estrechas de menos de ±0.025 mm (±0.001 in). 

Acabados superficiales de calidad.

El maquinado es capaz de crear acabados

superficiales muy tersos que pueden llegar a ser mejores que 0.4 micras. Algunos procesos abrasivos pueden lograr mejores acabados aún. Por otro lado, existen ciertas desventajas asociadas con el maquinado y otros procesos de remoción de material: 

Desperdicio de material.

En el maquinado es inherentemente un desperdicio de

material. La viruta que se genera en la operación de maquinado es material de desperdicio. Aunque en general esta viruta puede reciclarse, en términos de la operación unitaria el material que se remueve significa desperdicio. 

Consumo de tiempo.

Una operación de maquinado, en general, toma más tiempo

en formar una pieza determinada que los procesos de formado alternos como el fundido o el forjado. Debido a sus características, el maquinado se realiza generalmente después de otros procesos de manufactura, como fundición o deformación volumétrica (por ejemplo, forjado y estirado de barras). Otros procesos crean la forma general de la pieza y el maquinado produce la forma final, las dimensiones y el acabado. Héctor Jesús Juan Santiago

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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE POZA RICA INGENIERÍA INDUSTRIAL Sistemas de manufactura flexible 2.2.1 Panorama general de la tecnología del maquinado

El maquinado no es solamente un proceso, sino una familia de procesos. La característica común es el uso de una herramienta de corte que forma una viruta, la cual se remueve de la pieza de trabajo. Para realizar la operación, se requiere movimiento relativo entre la herramienta y el material de trabajo. Este movimiento relativo se logra en la mayoría de las operaciones de maquinado por medio de un movimiento primario, llamado velocidad de corte (Vc), y un movimiento secundario denominado el avance. La forma de la herramienta y su penetración en la superficie del trabajo, combinada con estos movimientos, produce la forma deseada de la superficie resultante del trabajo. Hay muchas clases de operaciones de maquinado, cada una de las cuales es capaz de generar una cierta configuración geométrica y textura superficial. A continuación se identifican y definen los tres tipos más comunes: torneado, taladrado y fresado (figura 2.4):

Figura 2.4 Los tres procesos más comunes de maquinado: a)torneado, b)taladrado y dos formas de fresado: c)fresado periférico y d)fresado de frente (Groover, 1997a).



Torneado.

En el torneado se usa una herramienta de corte con un borde cortante

simple destinado a remover material de una pieza de trabajo giratoria para dar forma Héctor Jesús Juan Santiago

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a un cilindro, como se ilustra en la figura 2.4ª. El movimiento de velocidad del torneado lo proporciona la pieza de trabajo giratoria y el movimiento de avance lo realiza la herramienta de corte moviéndose lentamente en una dirección paralela al eje de rotación de la pieza de trabajo. 

Taladrado.

El taladrado se usa para crear un agujero redondo. Esto se realiza

generalmente con una herramienta giratoria que tiene dos filos cortantes. La herramienta avanza en una dirección paralela a su eje de rotación dentro de la pieza de trabajo para formar el agujero redondo como se ilustra en la figura 2.4b. 

Fresado.

En el fresado, una herramienta rotatoria con múltiples filos cortantes se

mueve lentamente sobre el material para generar un plano o superficie recta. La dirección del movimiento de avance es perpendicular al eje de rotación. El movimiento de velocidad lo proporciona la fresa rotatoria. Hay varias formas de fresado; las dos básicas son el fresado periférico y el fresado de frente, como se muestra en la figura 2.4c y 2.4d. Además de estas 3 operaciones, existen otras operaciones convencionales de maquinado: perfilado, cepillado, escariado y aserrado. 2.2.2 Condiciones de corte

De acuerdo con Groover (2007), para realizar una operación de maquinado se requiere el movimiento relativo de la herramienta y el trabajo. El movimiento primario se realiza a una cierta velocidad de corte (Vc). Además, la herramienta debe moverse lateralmente a través del trabajo. Éste es un movimiento mucho más lento, llamado el avance ( f ). La dimensión restante del corte es la penetración de la herramienta de corte dentro de la superficie original del trabajo, llamada profundidad de corte (d ). Al conjunto de velocidad, avance y profundidad de corte se le llama condiciones de corte. Las operaciones de maquinado se dividen normalmente en dos categorías, distinguidas por el propósito y las condiciones de corte: 

Cortes para desbaste primario (burdo)


6

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Cortes de acabado.

Los cortes para desbaste primario se usan para remover grandes cantidades de material de la pieza de trabajo inicial tan rápido como sea posible a fin de producir una forma cercana a la requerida, pero dejando algún material en la pieza para una operación posterior de acabado. Los cortes de acabado se usan para completar la pieza y alcanzar las dimensiones finales, las tolerancias y el acabado de la superficie. En los trabajos de maquinado para producción se realizan uno o más cortes para desbaste, seguidos de uno o más cortes de acabado. Las operaciones para desbaste se realizan a altas velocidades y profundidades. Las operaciones de acabado se realizan a bajas velocidades de avance y a bajas profundidades. Las velocidades de corte son más bajas en el trabajo de desbaste que en el de acabado. Para enfriar o lubricar la herramienta de corte se aplica frecuentemente un fluido de corte en la operación de maquinado. La determinación de usar o no un fluido de corte y, en caso afirmativo, la elección del fluido apropiado se incluyen generalmente dentro del panorama de las condiciones de corte. La selección de estas condiciones, junto con el material de trabajo y las herramientas, determina el éxito de una operación de maquinado. 2.2.3 Máquinas herramienta

Se usa una máquina herramienta para sostener la pieza de trabajo, poner en posición la herramienta respecto al trabajo y proporcionar la potencia para el proceso de maquinado a la velocidad, avance y profundidad que se han establecido. El control de la herramienta, las condiciones de corte de trabajo y de la máquina herramienta permite fabricar piezas con gran precisión y repetitividad. El término máquina herramienta se aplica a cualquier máquina accionada por fuerza motriz que realice operaciones de maquinado. El término también se aplica frecuentemente a máquinas que realizan operaciones de formado de metal Héctor Jesús Juan Santiago

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y prensado. Las máquinas herramientas usadas tradicionalmente para realizar el torneado, taladrado y fresado son los tornos, prensas taladradoras y máquinas fresadoras, respectivamente. Las máquinas-herramienta convencionales las maneja usualmente un trabajador, quien carga y descarga las piezas de trabajo, cambia las herramientas de corte y establece las condiciones de corte. Muchas de las máquinas herramienta modernas están frecuentemente diseñadas para realizar sus procesos con un alto grado de automatización, conocido como control numérico por computadora. De las 3 principales operaciones de maquinado identificadas; sólo se analizaron a detalle las operaciones de taladrado y de fresado, porque son las que se utilizaran en el desarrollo de esta investigación. 2.2.4 La materia prima en las operaciones de maquinado y las máquinas herramienta

El maquinado es el más versátil y preciso de todos los procesos de manufactura por su capacidad de producir una diversidad de piezas y características geométricas (por ejemplo, roscas de tornillos, dientes de engrane, superficies lisas). La fundición también puede producir una variedad de formas, pero carece de la precisión y exactitud del maquinado. La materia prima es una de los elementos principales en todas la operaciones de maquinado, ya que es el elemento que va a sufrir la transformación de producto inicial a producto final. Para las piezas que serán objeto de maquinado, existen 2 clasificaciones generales (Figura 2.5): 



Rotacionales. No rotacionales.

Una pieza de trabajo rotacional (Figura 2.5ª) tiene la forma de cilindro o disco. En la operación característica que produce estas formas, una herramienta de corte elimina material de una pieza de trabajo giratoria. Los ejemplos incluyen el torneado y el perforado. El taladro se relaciona estrechamente, sólo que en la mayoría de las operaciones de


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taladrado se crea una forma cilíndrica interna y la herramienta es la que gira (en lugar del trabajo).

a) b) c) Figura 2. 5 Las piezas maquinadas se clasifican en: a)rotacionales o b)no rotacionales (Groover, 1997a).

Una pieza de trabajo no rotacional (Figura 2.5b y 2.5c) es una pieza en forma de bloque o placa. Esta forma se logra por movimientos lineales de la pieza de trabajo combinada con movimientos lineales o rotatorios de la herramienta. Las operaciones en esta categoría incluyen fresado, perfilado, cepillado y aserrado. 2.2.5 Taladrado

El taladrado es una operación de maquinado que se usa para crear agujeros redondos en una pieza de trabajo, y se realiza por lo general con una herramienta cilíndrica rotatoria llamada broca. Esta herramienta tiene dos bordes cortantes en su extremo. La broca avanza dentro de la pieza de trabajo estacionaria para formar un agujero cuyo diámetro está determinado por el diámetro de la broca. El taladrado se realiza en una prensa taladradora, aunque otras máquinas herramienta puedan ejecutar esta operación, como una fresadora de CNC. 2.2.5.1 Operaciones relacionadas con el taladrado.

Varias operaciones se relacionan con el taladrado. Dichas operaciones se muestran en la figura 2.6 y se describen en a continuación:


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El escariado se usa para agrandar ligeramente un agujero, suministrar una mejor tolerancia en su diámetro y mejorar su acabado superficial. La herramienta se llama escariador y, por lo general, tiene ranuras rectas (Figura 2.6ª).



El roscado interior es una operación que se realiza por medio de un machuelo y se usa para cortar una rosca interior en un agujero existente (Figura 2.6b).



En el abocardado se produce un agujero escalonado en el cual un diámetro más grande sigue a un diámetro más pequeño parcialmente dentro del agujero. Se usa un agujero abocardado para asentar las cabezas de los pernos dentro de un agujero, de manera que no sobresalgan de la superficie (Figura 2.6c).



El avellanado es una operación similar al abocardado, salvo que el escalón en el agujero tiene forma de cono para tornillos y pernos de cabeza plana (Figura 2.6d).



En el centrado, también llamado taladrado central, se taladra un agujero inicial para establecer con precisión el lugar donde se taladrará el siguiente agujero. La herramienta se llama broca de centros (Figura 2.6e).



El refrenteado es una operación similar al fresado que se usa para suministrar una superficie maquinada plana en la pieza de trabajo en un área localizada (Figura 2.6f).

Las operaciones de escariado, roscado interior, abocardado y avellanado son posteriores al taladrado, ya que primero debe hacerse un agujero por taladrado y después modificarse por alguna de las operaciones citadas. El centrado y el refrenteado son operaciones en donde no es necesario realizar un agujero por taladro previo a la operación. 2.2.6 Fresado

El fresado es una operación de maquinado en la cual se hace pasar una pieza de trabajo enfrente de una herramienta cilíndrica rotatoria con múltiples bordes o filos cortantes. El eje de rotación de la herramienta cortante es perpendicular a la dirección de avance. La orientación entre el eje de la herramienta y la dirección del avance es la característica que distingue al fresado del taladrado. En el taladrado, la herramienta de corte avanza en dirección paralela a su eje de rotación. La herramienta de corte en fresado se llama fresa o Héctor Jesús Juan Santiago

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cortador para fresadora y los bordes cortantes se llaman dientes. La máquina herramienta que ejecuta tradicionalmente esta operación es una fresadora o una fresadora de CNC.

a) b) c) d) e) f) Figura 2. 6 Operaciones de maquinado relacionadas con el taladrado: a)escariado, b)roscado interior, c)abocardado, d)avellanado, e)centrado y f)refrenteado (Groover, 1997a).

La forma geométrica creada por el fresado es una superficie plana. Se pueden crear otras formas mediante la trayectoria de la herramienta de corte o la forma de dicha herramienta. Debido a la variedad de formas posibles y a sus altas velocidades de producción, el fresado es una de las operaciones de maquinado más versátiles y ampliamente usadas. El fresado es una operación de corte interrumpido, los dientes de la fresa entran y salen del trabajo durante cada revolución. Esto interrumpe la acción de corte y sujeta los dientes a un ciclo de fuerza de impacto y choque térmico en cada rotación. El material de la herramienta y la forma del cortador deben diseñarse para soportar estas condiciones. 2.2.6.1 Tipos de operaciones de fresado

Hay dos tipos básicos de operaciones de fresado, como se muestra en la figura 2.7: fresado periférico y fresado frontal. 

En el fresado periférico, también llamado fresado plano, el eje de la herramienta es paralelo a la superficie que se está maquinando y la operación se realiza por los bordes de corte en la periferia exterior del cortador.



En el fresado frontal, también llamado fresado de cara, el eje de la fresa es perpendicular a la superficie de trabajo y el maquinado se ejecuta cortando las orillas, tanto en el extremo como fuera de la periferia de la fresa. Existen diversas


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formas de fresado frontal, a continuación se mencionan las más importantes (Figura 2.8):

a) b) Figura 2. 7 Dos tipos básicos de la operación de fresado: a)fresado periférico y b)fresado frontal (Groover, 1997a).

o

En el fresado frontal convencional el diámetro de la fresa es más grande que el ancho de la pieza de trabajo de tal manera que la fresa sobrepasa al trabajo en ambos lados (Figura 2.8ª).

o

En el fresado frontal parcial, la fresa sobrepasa al trabajo solamente en un lado (Figura 2.8b).

o

En el fresado terminal, el diámetro de la fresa es menor que el ancho del trabajo de manera que se corta una ranura dentro de la pieza (Figura 2.8c).

o

El fresado de perfiles es una forma de fresado terminal en el cual se corta una pieza plana de la periferia (Figura 2.8d).

o

El fresado de cavidades es otra forma de fresado terminal, comúnmente usado para fresar cavidades poco profundas en piezas planas (Figura 2.8e).

o

En el fresado de contorno superficial una fresa con punta de bola (en lugar de una fresa cuadrada) se hace avanzar hacia delante y hacia atrás, y hacia un lado y otro del trabajo a lo largo de una trayectoria curvilínea a pequeños intervalos para crear una superficie tridimensional. Se requiere el mismo control básico para maquinar los contornos de moldes y troqueles en cuyo caso esta operación se llama tallado o contorneado de troqueles (Figura 2.8f).


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a)

b)

c)

d) e) f) Figura 2. 8 Fresado frontal: a)fresado frontal convencional, b)fresado frontal parcial, c)fresado terminal, d)fresado de perfiles, e)fresado de cavidades y f)fresado de contorno superficial (Groover, 1997a).

2.3 Teoría del mecanizado de metales

El mecanizado de metales es un proceso de manufactura en el cual se utiliza una herramienta de corte para remover el exceso de material de una pieza específica, con la finalidad de obtener una nueva pieza con dimensiones y características geométricas especiales, las cuales son determinadas durante el proceso de diseño de la pieza final (Moore y Kibbey, 2009). El maquinado es, en el mejor de los casos, un procedimiento costoso cuando se compara en términos generales con la mayoría de otros procesos de manufactura. Cuando se usa para hacer sólo una o pocas partes, la mayoría del costo proviene de la habilidad y el ajuste. El tiempo real de corte puede ser un pequeño porcentaje del tiempo total requerido. Bajo estas condiciones, la vida de la herramienta es de importancia relativamente pequeña y los aceros rápidos para herramienta se usan predominantemente debido a su costo inicial más bajo y facilidad para darle forma y esmerilarlos. Pueden usarse bajas velocidades de corte sin aumentar el costo de la parte terminada, sin embargo, en operaciones de producción, la habilitación de una máquina llega a ser permanente o semipermanente, y la mayor parte del Héctor Jesús Juan Santiago

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tiempo da manufactura con frecuencia es el tiempo real de corte. Bajo estas condiciones, el costo final de la parte está influenciado más directamente por la velocidad de corte, lo cual en casi todos los casos, tiene una relación directa con la vida de la herramienta. El mecanizado de metales, también conocido como “maquinado”, es uno de los procesos

más importantes de manufactura, ya que la revolución industrial y el crecimiento de las economías mundiales basadas en la manufactura se pueden describir en gran medida por el desarrollo de las operaciones de maquinado, por tal motivo, éstas operaciones son muy importantes desde el punto de vista comercial y tecnológico gracias a las siguientes características (Groover, 1997b): 

El mecanizado de metales se puede aplicar a una amplia variedad de materiales de trabajo: metales, plásticos y algunos cerámicos especiales.



El maquinado permite generar casi cualquier forma geométrica regular, como superficies planas, barrenos, cilindros, y formas de complejidad y variedad limitada.



El maquinado es capaz de producir dimensiones con tolerancias muy pequeñas, de menos de 0.025mm, por tal motivo se considera uno de los procesos más precisos dentro de los procesos de manufactura.



El mecanizado de metales es capaz de crear acabados superficiales muy tersos, denominados como acabados espejo.

El mecanizado generalmente se realiza después de otros procesos de manufactura como fundición, forjado, estirado, etc., y, en la mayoría de las ocasiones, suele ser el último de los procesos de transformación ya que éste produce la geometría final, las dimensiones y el acabado superficial. Las elecciones del maquinado adecuado son extremadamente complejas. Antes de 1900, el maquinado era principalmente del estilo de cuarto de herramientas, pero con el desarrollo de la producción en gran escala de artículos de consumo que tienen superficies maquinadas, la demanda para corte más económico se incrementó. En la mayoría de los casos, la economía más grande depende no sólo de la elección del mejor material de herramienta, Héctor Jesús Juan Santiago

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sino también en la elección apropiada y el control de muchos otros factores. La complejidad del problema y la dificultad de determinar las condiciones óptimas se hacen evidentes cuando se observa que todas las siguientes variables (Tabla 2. 1) han mostrado que tienen efecto significativo en la vida de la herramienta, en el acabado del trabajo y la exactitud. Tabla 2.1 Variables que afectan la elección del maquinado (Moore y Kibbey, 2009). Variables de trabajo      



Composición Microestructura Dureza Tamaño Forma Condición de la superficie Temperatura

Variables de la herramienta   



   

Composición Rigidez del montaje Ángulo del lado de la arista Ángulo del extremo de la arista Forma de la punta Ángulo de inclinación Filo de la arista cortante Ángulo de la superficie

Condiciones de corte     

   

Velocidad de corte Alimentación Profundidad de corte Material refrigerante Aplicación del refrigerante Condiciones de impacto Rigidez de la máquina Movimiento del corte Movimiento de alimentación

Muchos de los factores son importantes debido a que afectan la cantidad y tipo de vibración que ocurre. Uno de los más importantes de éstos, el cual siempre tiene un gran efecto y sobre el cual usualmente hay cierto control, es la velocidad de corte. 2.3.1 Condiciones de corte en el mecanizado de metales

Para realizar una operación de maquinado se requiere el movimiento relativo de una herramienta de corte y de la pieza de trabajo. Existen tres movimientos relativos en el corte de metales: velocidad de corte, avance y profundidad de corte (Schärer, 1994). Para aumentar la productividad, se deben establecer velocidades de corte y avances máximos y mínimos para todas las operaciones a realizar con diferentes herramientas y materiales a cortar. Este análisis no sólo determina las velocidades de corte y los avances, sino también que operación requiere los mayores torques del husillo y las fuerzas máximas de avance (Bawa, 2007).


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INSTITUTO TECNOLÓGICO SUPERIOR DE POZA RICA INGENIERÍA INDUSTRIAL Sistemas de manufactura flexible 2.3.1.1 Velocidad de corte

Uno de los factores con mayor importancia que afectan la eficiencia de una operación de fresado es la Vc de la fresa. La Vc de un metal se puede definir como la velocidad, en pies por minutos o metros por minuto a la cual el metal puede maquinar con eficiencia una pieza de trabajo deseada (Feirer, 2004). En vista que los distintos tipos de metales varían en su dureza, estructura y maquinabilidad, deben utilizarse diferentes velocidades de corte para cada tipo de metal y para varios materiales de la herramienta. Se deben considerar varios factores al momento de determinar las revoluciones/minuto a las cuales maquinar una pieza; los de mayor importancia son (Cutter, 2011): 

El tipo de material de trabajo.



El material de la herramienta.



El diámetro de la herramienta.



El acabado superficial que se requiere.



La profundidad de corte seleccionada.



La rigidez de la máquina.



El montaje de la pieza.

Si se realiza una operación de maquinado con una Vc demasiado lenta, se desperdiciara tiempo valioso; en tanto una Vc excesiva resultara en pérdida de tiempo al reemplazar y volver a afilar las herramientas. En algún punto entre estos 2 extremos, se encuentra el valor óptimo de la Vc para el material que se esté maquinando. La velocidad de corte es inherente a cada tipo de material, por tal motivo este movimiento varía de un material a otro. La Vc se expresa en pies por minuto o milímetros por segundo y se puede calcular a través de la siguiente fórmula (Casillas, 1988).

V c


D *  * n 

1000

……………………………. Ecuación 3.1

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Dónde: V c = Velocidad de corte en mts/min D = Diámetro de la herramienta (o de la pieza de trabajo) en mm. π

= Constante Pi (3.14159265…..).

n = Revoluciones por minuto.

2.3.1.2 Avance o alimentación

El avance o alimentación ( f ) es el desplazamiento relativo que realiza la pieza con respecto a la herramienta o viceversa (Schärer, 1994), es decir, es la distancia que recorre la herramienta de corte a lo largo o hacia el interior de una superficie en un pieza. En la mayor parte de las fresadoras, el avance está controlado en milímetros por minuto y es independiente de la velocidad del husillo. Esta disposición permite avances más rápidos para fresas grandes que están girando. La velocidad de avance utilizada en una máquina fresadora depende de una diversidad de factores, como (Cutter, 2011): 

La profundidad y ancho del corte.



El diseño o tipo de fresa.



Lo afilado de la fresa.



El material de la pieza de trabajo.



La resistencia y uniformidad de la pieza de trabajo.



El tipo de acabado y precisión requeridos.



La potencia y rigidez de la máquina, del dispositivo de sujeción y del arreglo de sujeción de herramienta.

El avance de la pieza frente a la fresa es importante, si avanza demasiado lento se desperdicia tiempo y se acorta la vida útil de la herramienta. Si se avanza demasiado rápido, los dientes de la herramienta se pueden romper. Por esta razón, al igual que la velocidad de corte, se documentaron en diferentes fuentes algunos avances recomendados para operaciones de maquinado.


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Como se mencionó anteriormente, el avance se expresa generalmente en milímetros por revolución o en milímetros por diente para la operación de fresado. Éste avance se puede convertir a velocidad de avance lineal, en pulgadas por minutos o milímetros por minuto, mediante la fórmula (Casillas, 1988): f r



fn ……………………………… Ecuación 3.2

Dónde: f r = Velocidad de avance en pul/min o mm/min. f = Velocidad de avance en pul/rev o mm/rev. n = Revoluciones por minuto.

Para el caso de la operación de fresado se emplea la siguiente fórmula: f r



( f t )tn ……………………………… Ecuación 3.3

Dónde: f r = Velocidad de avance en pulg/min o mm/min f t = Velocidad de avance en pulg/diente o mm/diente t = Número de dientes de la fresa n = Revoluciones por minuto

2.3.1.3 Profundidad de corte

La profundidad de corte (d ) es la penetración de la herramienta dentro de la pieza de trabajo y se mide en ángulo recto desde el fondo del corte a la superficie de la pieza. Generalmente éste movimiento es expresado en milímetros (Teruel, 2005). 2.3.1.4 Factores para determinar la velocidad de corte, avance y profundidad

Para determinar las condiciones de corte en los maquinados es necesario considerar los siguiente factores (Ortiz, 2010): 1. Tipo de material.

El tipo de material es uno de los factores que mayor impacto

tiene en la determinación de las condiciones de corte, debido a que existen materiales extremadamente duros o demasiado maleables dependiendo de su Héctor Jesús Juan Santiago

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contenido de carbono y otras aleaciones. Así mismo la rigidez en la sujeción del material también afectan la velocidad de corte, ya que ningún material debe trabajarse si causa vibraciones en sí mismo. 2. Tipo de operación que se está realizando.

Las operaciones de maquinado se

dividen generalmente en dos categorías: cortes de desbaste primario (burdo) y cortes de acabo. Los cortes primarios se utilizan para remover grandes cantidades de material de forma rápida con la finalidad de aproximar la pieza a sus dimensiones finales, mientras que para los cortes de acabado se requiere mayor tiempo de operación para alcanzar las dimensiones, tolerancias y acabados finales (Groover, 1997b). En la tabla 3.2 se muestra la relación de las condiciones de corte para las operaciones de acabado y desbaste. 3. Rigidez de la máquina. Si

la herramienta y la pieza de trabajo causan vibraciones

en la máquina al entrar en contacto una con otra se deben ajustar las condiciones de corte, ya que las vibraciones ocasionan rugosidades en las piezas de trabajo y desajustes en las máquinas. 4. Material del cortador.

Los cortadores se manufacturan en diferentes tipos de

materiales, y algunos soportan mayor velocidad que otros; los cortadores que por su dureza son más resistentes al desgaste y al mismo tiempo tienen mayor resistencia a la ruptura son los que están construidos con carburo cementado, nitruro cúbico de boro, diamante policristalino y diamante natural (Groover, 1997b). La tabla 3.3 muestra las características de algunas de éstas herramientas. 5. Tipo de herramienta empleada.

Las herramientas como machuelos, fresas,

avellanadores, rimas; que son costosas y difíciles de afilar, deben trabajarse con velocidades que permitan prolongar su vida útil.


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Procesos de Maquinados

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