MAQUINA Y HERRAMIENTAS
TORNO
La herramienta de corte va montada sobre un carro principal
que se desplaza sobre unas guías o rieles paralelos al eje de giro de la pieza
que se tornea, llamado eje Z; sobre este carro hay otro que se mueve según el
eje X, en dirección radial a la pieza que se tornea, y puede haber un tercer
carro llamado charriot que se puede inclinar, para hacer conos, y donde se
apoya la torreta portaherramientas. Cuando el carro principal desplaza la
herramienta a lo largo del eje de rotación, produce el cilindrado de la pieza,
y cuando el carro transversal se desplaza de forma perpendicular al eje de
simetría de la pieza se realiza la operación denominada refrentado.
Tipos de tornos
Actualmente se utilizan en la industria del mecanizado varios
tipos de tornos, cuya aplicación depende de la cantidad de piezas a mecanizar
por serie, de la complejidad de las piezas y de la envergadura de las piezas.
Ø Torno paralelo
El torno paralelo o mecánico es el tipo de torno que
evolucionó partiendo de los tornos antiguos cuando se le fueron incorporando
nuevos equipamientos que lograron convertirlo en una de las máquinas
herramientas más importante que han existido. Sin embargo, en la actualidad este
tipo de torno está quedando relegado a realizar tareas poco importantes, a
utilizarse en los talleres de aprendices y en los talleres de mantenimiento
para realizar trabajos puntuales o especiales.
Para la fabricación en serie y de precisión han sido sustituidos
por tornos copiadores, revólver, automáticos y de CNC. Para manejar bien estos
tornos se requiere la pericia de profesionales muy bien calificados, ya que el
manejo manual de sus carros puede ocasionar errores a menudo en la geometría de
las piezas torneadas
Ø Torno copiador
Se llama torno copiador a
una tipo de torno que operando con un dispositivo hidráulico y electrónico
permite el torneado de piezas de acuerdo a las características de la misma
siguiendo el perfil de una plantilla que reproduce una replica igual a la guía.
Este tipo de tornos se
utiliza para el torneado de aquellas piezas que tienen diferentes escalones de
diámetros, que han sido previamente forjadas o fundidas y que tienen poco material excedente. También son muy
utilizados estos tornos en el trabajo de la madera y del mármol artístico para
dar forma a las columnas embellecedoras. La preparación para el mecanizado en
un torno copiador es muy sencilla y rápida y por eso estas máquinas son muy
útiles para mecanizar lotes o series de piezas que no sean muy grandes.
Las condiciones tecnológicas del mecanizado son comunes a las
de los demás tornos, solamente hay que prever una herramienta que permita bien
la evacuación de la viruta y un sistema de lubricación y refrigeración eficaz
del filo de corte de las herramientas mediante abundante aceite de corte o
taladrina.
Ø Torno revólver
El torno revólver es una variedad de torno diseñado para
mecanizar piezas sobre las que sea posible el trabajo simultáneo de varias
herramientas con el fin de disminuir el tiempo total de mecanizado. Las piezas
que presentan esa condición son aquellas que, partiendo de barras, tienen una
forma final de casquillo o similar. Una vez que la barra queda bien sujeta
mediante pinzas o con un plato de garras, se va taladrando, mandrinando,
roscando o escariando la parte interior mecanizada y a la vez se puede ir
cilindrando, refrentando, ranurando, roscando y cortando con herramientas de
torneado exterior.
El torno revólver lleva un carro con una torreta giratoria en
la que se insertan las diferentes herramientas que realizan el mecanizado de la
pieza. También se pueden mecanizar piezas de forma individual, fijándolas a un
plato de garras de accionamiento hidráulico.
Ø Torno automático
Se llama torno automático a un tipo de torno cuyo proceso de
trabajo está enteramente automatizado. La alimentación de la barra necesaria
para cada pieza se hace también de forma automática, a partir de una barra
larga que se inserta por un tubo que tiene el cabezal y se sujeta mediante pinzas
de apriete hidráulico.
Estos tornos pueden ser de un solo husillo o de varios
husillos:
Los de un solo husillo se emplean básicamente para el
mecanizado de piezas pequeñas que requieran grandes series de producción.
Cuando se trata de mecanizar piezas de dimensiones mayores se
utilizan los tornos automáticos multihusillos donde de forma programada en cada
husillo se va realizando una parte del mecanizado de la pieza. Como los
husillos van cambiando de posición, el mecanizado final de la pieza resulta muy
rápido porque todos los husillos mecanizan la misma pieza de forma simultánea.
La puesta a punto de estos tornos es muy laboriosa y por eso
se utilizan principalmente para grandes series de producción. El movimiento de
todas las herramientas está automatizado por un sistema de excéntricas y
reguladores electrónicos que regulan el ciclo y los topes de final de carrera.
Un tipo de torno automático es el conocido como "tipo
suizo", capaz de mecanizar piezas muy pequeñas con tolerancias muy
estrechas.
Ø Torno vertical
El torno vertical es una variedad de torno, de eje vertical,
diseñado para mecanizar piezas de gran tamaño, que van sujetas al plato de
garras u otros operadores y que por sus dimensiones o peso harían difícil su
fijación en un torno horizontal.
Los tornos verticales no tienen contrapunto sino que el único
punto de sujeción de las piezas es el plato horizontal sobre el cual van
apoyadas. La manipulación de las piezas para fijarlas en el plato se hace
mediante grúas de puente o polipastos.
Ø Torno CNC
El torno CNC es un torno dirigido por control numérico por
computadora.
Ofrece una gran capacidad de producción y precisión en el
mecanizado por su estructura funcional y porque la trayectoria de la
herramienta de torneado es controlada por un ordenador que lleva incorporado,
el cual procesa las órdenes de ejecución contenidas en un software que
previamente ha confeccionado un programador conocedor de la tecnología de
mecanizado en torno. Es una máquina que resulta rentable para el mecanizado de
grandes series de piezas sencillas, sobre todo piezas de revolución, y permite
mecanizar con precisión superficies curvas coordinando los movimientos axial y
radial para el avance de la herramienta.
PARTES DEL TORNO
PARALELO
Torno paralelo en funcionamiento.
El torno tiene cinco
componentes principales:
1.
Bancada:
sirve de soporte para las otras unidades del torno. En su parte superior lleva unas guías por las que se desplaza el cabezal móvil o contrapunto y el carro principal.
sirve de soporte para las otras unidades del torno. En su parte superior lleva unas guías por las que se desplaza el cabezal móvil o contrapunto y el carro principal.
2.
Cabezal fijo:
contiene los engranajes o poleas que impulsan la pieza de trabajo y las unidades de avance. Incluye el motor, el husillo, el selector de velocidad, el selector de unidad de avance y el selector de sentido de avance. Además sirve para soporte y rotación de la pieza de trabajo que se apoya en el husillo.
contiene los engranajes o poleas que impulsan la pieza de trabajo y las unidades de avance. Incluye el motor, el husillo, el selector de velocidad, el selector de unidad de avance y el selector de sentido de avance. Además sirve para soporte y rotación de la pieza de trabajo que se apoya en el husillo.
3.
Contrapunto:
el contrapunto es el elemento que se utiliza para servir de apoyo y poder colocar las piezas que son torneadas entre puntos, así como otros elementos tales como portabrocas o brocas para hacer taladros en el centro de los ejes. Este contrapunto puede moverse y fijarse en diversas posiciones a lo largo de la bancada.
el contrapunto es el elemento que se utiliza para servir de apoyo y poder colocar las piezas que son torneadas entre puntos, así como otros elementos tales como portabrocas o brocas para hacer taladros en el centro de los ejes. Este contrapunto puede moverse y fijarse en diversas posiciones a lo largo de la bancada.
4.
Carro portátil:
consta del carro principal, que produce los movimientos de la herramienta en dirección axial; y del carro transversal, que se desliza transversalmente sobre el carro principal en dirección radial. En los tornos paralelos hay además un carro superior orientable, formado a su vez por tres piezas: la base, el charriot y la torreta portaherramientas. Su base está apoyada sobre una plataforma giratoria para orientarlo en cualquier dirección.
consta del carro principal, que produce los movimientos de la herramienta en dirección axial; y del carro transversal, que se desliza transversalmente sobre el carro principal en dirección radial. En los tornos paralelos hay además un carro superior orientable, formado a su vez por tres piezas: la base, el charriot y la torreta portaherramientas. Su base está apoyada sobre una plataforma giratoria para orientarlo en cualquier dirección.
5.
Cabezal giratorio o chuck:
su función consiste en sujetar la pieza a mecanizar. Hay varios tipos, como el chuck independiente de cuatro mordazas o el universal, mayoritariamente empleado en el taller mecánico, al igual que hay chucks magnéticos y de seis mordazas.
su función consiste en sujetar la pieza a mecanizar. Hay varios tipos, como el chuck independiente de cuatro mordazas o el universal, mayoritariamente empleado en el taller mecánico, al igual que hay chucks magnéticos y de seis mordazas.
Equipos auxiliares
del torno paralelo
Se requieren ciertos accesorios, como sujetadores para la
pieza de trabajo, soportes y portaherramientas. Algunos accesorios comunes
incluyen:
Ø Plato de sujeción de garras universal: sujeta la pieza de trabajo en el
cabezal y transmite el movimiento.
Ø Plato de sujeción de garras blandas: sujeta la pieza de trabajo en el
cabezal a través de una superficie ya acabada. Son mecanizadas para un diámetro
especifico no siendo válidas para otros.
Ø Centros o puntos: soportan la pieza de trabajo en el cabezal y en la
contrapunta.
Ø Perno de arrastre: Se fija en el plato de torno y en la pieza de trabajo y le
transmite el movimiento a la pieza cuando está montada entre centros.
Ø Soporte fijo o luneta fija: soporta el extremo extendido de la
pieza de trabajo cuando no puede usarse la contrapunta.
Ø Soporte móvil o luneta móvil: se monta en el carro y permite
soportar piezas de trabajo largas cerca del punto de corte.
Ø Torreta portaherramientas con
alineación múltiple.
Ø Plato de arrastre: para amarrar piezas de difícil sujeción.
Ø Plato de garras independientes: tiene 4 garras que actúan de forma
independiente unas de otras.
Herramientas de
Torneado
Las herramientas de torneado se diferencian en dos
factores, el material del que están constituidas y el tipo de operación que
realizan. Según el material constituyente, las herramientas pueden ser de acero rápido, metal duro
soldado o plaquitas de metal duro (widia)
intercambiables.
La tipología de las herramientas de metal duro está
normalizada de acuerdo con el material que se mecanice, puesto que cada material
ofrece unas resistencias diferentes. El código ISO para
herramientas de metal duro se recoge en la tabla más abajo.
Cuando la herramienta es de acero rápido o tiene la
plaquita de metal duro soldada en el portaherramientas, cada vez que el filo se
desgasta hay que desmontarla y afilarla correctamente con los ángulos de corte
específicos en una afiladora. Esto
ralentiza bastante el trabajo Porque la herramienta se tiene que enfriar
constante mente y verificar que el Angulo de incidencia del corte este
correcto.
Por ello, cuando se mecanizan piezas en serie lo normal
es utilizar portaherramientas con plaquitas intercambiables, que tienen varias
caras de corte de usar y tirar y se reemplazan de forma muy rápida.
Especificaciones
técnicas de los tornos
Principales especificaciones técnicas de los tornos
convencionales:
Capacidad
Ø Altura entre puntos;
Ø distancia entre puntos;
Ø diámetro admitido sobre bancada;
Ø diámetro admitido sobre escote;
Ø diámetro admitido sobre carro
transversal;
Ø ancho de la bancada;
Ø longitud del escote delante del plato
liso.
Cabezal
Ø Diámetro del agujero del husillo
principal;
Ø nariz del husillo principal;
Ø cono Morse del husillo principal;
Ø gama de velocidades del cabezal
(habitualmente en rpm);
Ø número de velocidades.
Carros
Ø Recorrido del carro transversal;
Ø recorrido del charriot o carro
superior;
Ø dimensiones máximas de la
herramienta,
Ø gama de avances longitudinales;
Ø gama de avances transversales.
Ø recorrido del avance automático
(carro longitudinal)
Ø recorrido del avance automático
(carro transversal)
Roscado
Ø Gama de pasos métricos;
Ø gama de pasos Witworth;
Ø gama de pasos modulares;
Ø gama de pasos Diametral Pitch;
Ø paso del husillo patrón.
Cabezal móvil
El cabezal móvil está compuesto por dos piezas, que en
general son de fundición. Una de ellas, el soporte, se apoya sobre las guías
principales del torno, sobre las que se puede fijar o trasladar desde el
extremo opuesto al cabezal. La otra pieza se ubica sobre la anterior y tiene un
husillo que se acciona con una manivela para el desplazamiento longitudinal del
contrapunto, encajándolo con la presión adecuada en un agujero cónico ciego,
denominado punto de centrado, practicado sobre el extremo de la pieza opuesto
al cabezal fijo.
Motores
Potencia del motor principal (habitualmente en kW);
potencia de la motobomba de refrigerante (en kW).
Lunetas
No todos los tipos de tornos tienen las mismas
especificaciones técnicas. Por ejemplo los tornos verticales no tienen
contrapunto y solo se mecanizan las piezas sujetas al aire. El roscado a
máquina con Caja Norton solo lo tienen los tornos paralelos.
Movimientos de trabajo en la operación de torneado
Movimiento de corte: por lo general se imparte a la
pieza que gira rotacionalmente sobre su eje principal. Este movimiento lo
imprime un motor eléctrico que transmite su giro al husillo principal mediante
un sistema de poleas o engranajes. El husillo principal tiene acoplado a su
extremo distintos sistemas de sujeción (platos de garras, pinzas, mandrinos
auxiliares u otros), los cuales sujetan la pieza a mecanizar. Los tornos
tradicionales tienen una gama fija de velocidades de giro, sin embargo los
tornos modernos de Control Numérico la velocidad de giro del cabezal es
variable y programable y se adapta a las condiciones óptimas que el mecanizado
permite.
Movimiento de avance: es el movimiento de la herramienta
de corte en la dirección del eje de la pieza que se está trabajando. En
combinación con el giro impartido al husillo, determina el espacio recorrido
por la herramienta por cada vuelta que da la pieza. Este movimiento también
puede no ser paralelo al eje, produciéndose así conos. En ese caso se gira el
carro charriot, ajustando en una escala graduada el ángulo requerido, que será
la mitad de la conicidad deseada. Los tornos convencionales tiene una gama fija
de avances, mientras que los tornos de Control Numérico los avances son
programables de acuerdo a las condiciones óptimas de mecanizado y los
desplazamientos en vacío se realizan a gran velocidad.
Profundidad de
pasada:
movimiento de la herramienta de corte que determina la profundidad de material
arrancado en cada pasada. La cantidad de material factible de ser arrancada
depende del perfil del útil de corte usado, el tipo de material mecanizado, la
velocidad de corte, potencia de la máquina, avance, etc.
Nonios de los carros: para regular el trabajo de torneado
los carros del torno llevan incorporado unos nonios en forma de tambor
graduado, donde cada división indica el desplazamiento que tiene el carro, ya
sea el longitudinal, el transversal o el charriot. La medida se va conformando
de forma manual por el operador de la máquina por lo que se requiere que sea
una persona muy experta quien lo manipule si se trata de conseguir dimensiones
con tolerancias muy estrechas. Los tornos de control numérico ya no llevan
nonios sino que las dimensiones de la pieza se introducen en el programa y
estas se consiguen automáticamente.
Operaciones de
torneado
Cilindrado
Esta operación consiste en el mecanizado exterior o interior
al que se someten las piezas que tienen mecanizados cilíndricos. Para poder
efectuar esta operación, con el carro transversal se regula la profundidad de
pasada y, por tanto, el diámetro del cilindro, y con el carro paralelo se
regula la longitud del cilindro. El carro paralelo avanza de forma automática
de acuerdo al avance de trabajo deseado. En este procedimiento, el acabado
superficial y la tolerancia que se obtenga puede ser un factor de gran
relevancia. Para asegurar calidad al cilindrado el torno tiene que tener bien
ajustada su alineación y concentricidad.
El cilindrado se puede hacer con la pieza al aire sujeta en
el plato de garras, si es corta, o con la pieza sujeta entre puntos y un perro
de arrastre, o apoyada en luneta fija o móvil si la pieza es de grandes
dimensiones y peso. Para realizar el cilindrado de piezas o ejes sujetos entre
puntos, es necesario previamente realizar los puntos de centraje en los ejes.
Cuando el cilindrado se realiza en el hueco de la pieza se
llama mandrinado.
Refrentado
La operación de refrentado consiste en un mecanizado frontal
y perpendicular al eje de las piezas que se realiza para producir un buen
acoplamiento en el montaje posterior de las piezas torneadas. Esta operación
también es conocida como fronteado. La problemática que tiene el refrentado es
que la velocidad de corte en el filo de la herramienta va disminuyendo a medida
que avanza hacia el centro, lo que ralentiza la operación. Para mejorar este
aspecto muchos tornos modernos incorporan variadores de velocidad en el cabezal
de tal forma que se puede ir aumentando la velocidad de giro de la pieza.
Ranurado
El ranurado consiste en mecanizar unas ranuras cilíndricas de
anchura y profundidad variable en las piezas que se tornean, las cuales tienen
muchas utilidades diferentes. Por ejemplo, para alojar una junta tórica, para
salida de rosca, para arandelas de presión, etc. En este caso la herramienta
tiene ya conformado el ancho de la ranura y actuando con el carro transversal
se le da la profundidad deseada. Los canales de las poleas son un ejemplo claro
de ranuras torneadas.
Roscado en el torno
Hay dos sistemas de realizar roscados en los tornos, de un
lado la tradicional que utilizan los tornos paralelos, mediante la Caja Norton,
y de otra la que se realiza con los tornos CNC, donde los datos de la roscas
van totalmente programados y ya no hace falta la caja Norton para realizarlo.
Para efectuar un roscado con herramienta hay que tener en
cuenta lo siguiente:
Las roscas pueden ser exteriores (tornillos) o bien
interiores (tuercas), debiendo ser sus magnitudes coherentes para que ambos
elementos puedan enroscarse.
Los elementos que figuran en la tabla son los que hay que
tener en cuenta a la hora de realizar una rosca en un torno:
Moleteado
El moleteado es un proceso de conformado en frío del material
mediante unas moletas que presionan la pieza mientras da vueltas. Dicha
deformación produce un incremento del diámetro de partida de la pieza. El
moleteado se realiza en piezas que se tengan que manipular a mano, que
generalmente vayan roscadas para evitar su resbalamiento que tendrían en caso
de que tuviesen la superficie lisa.
El moleteado se realiza en los tornos con unas herramientas
que se llaman moletas, de diferente paso y dibujo.
Un ejemplo de moleteado es el que tienen las monedas de 50
céntimos de euro, aunque en este caso el moleteado es para que los invidentes
puedan identificar mejor la moneda.
El moleteado por deformación se puede ejecutar de dos
maneras:
Radialmente, cuando la longitud moleteada en la pieza
coincide con el espesor de la moleta a utilizar.
Longitudinalmente, cuando la longitud excede al espesor de la
moleta. Para este segundo caso la moleta siempre ha de estar biselada en sus
extremos.
Torneado de conos
Un cono o un tronco de cono de un cuerpo de generación viene
definido por los siguientes conceptos:
Ø Diámetro mayor
Ø Diámetro menor
Ø Longitud
Ø Ángulo de inclinación
Ø Conicidad
Para mecanizar conos en los tornos paralelos convencionales
se puede hacer de dos formas diferentes. Si la longitud del cono es pequeña, se
mecaniza el cono con el charriot inclinado según el ángulo del cono. Si la
longitud del cono es muy grande y el eje se mecaniza entre puntos, entonces se
desplaza la distancia adecuada el contrapunto según las dimensiones del cono.
Torneado esférico
El torneado esférico, por ejemplo el de rótulas, no tiene
ninguna dificultad si se realiza en un torno de Control Numérico porque,
programando sus medidas y la función de mecanizado radial correspondiente, lo
realizará de forma perfecta.
Si el torno es automático de gran producción, trabaja con
barra y las rótulas no son de gran tamaño, la rótula se consigue con un carro
transversal donde las herramientas están afiladas con el perfil de la rótula.
Hacer rótulas de forma manual en un torno paralelo presenta
cierta dificultad para conseguir exactitud en la misma. En ese caso es
recomendable disponer de una plantilla de la esfera e irla mecanizando de forma
manual y acabarla con lima o rasqueta para darle el ajuste final.
Segado o tronzado
Se llama segado a la operación de torneado que se realiza
cuando se trabaja con barra y al finalizar el mecanizado de la pieza
correspondiente es necesario cortar la barra para separar la pieza de la misma.
Para esta operación se utilizan herramientas muy estrechas con un saliente de
acuerdo al diámetro que tenga la barra y permita con el carro transversal
llegar al centro de la barra. Es una operación muy común en tornos revólver y
automáticos alimentados con barra y fabricaciones en serie.
Chaflanado
El chaflanado es una operación de torneado muy común que
consiste en matar los cantos tanto exteriores como interiores para evitar
cortes con los mismos y a su vez facilitar el trabajo y montaje posterior de
las piezas. El chaflanado más común suele ser el de 1mm por 45º. Este chaflán
se hace atacando directamente los cantos con una herramienta adecuada.
Mecanizado de
excéntricas
Cigueñal de un motor de barco de 6 cilindros en línea, con 7
apoyos.
Una excéntrica es una pieza que tiene dos o más cilindros con
distintos centros o ejes de simetría, tal y como ocurre con los cigüeñales de
motor, o los ejes de levas. Una excéntrica es un cuerpo de revolución y por
tanto el mecanizado se realiza en un torno. Para mecanizar una excéntrica es
necesario primero realizar los puntos de centraje de los diferentes ejes
excéntricos en los extremos de la pieza que se fijará entre dos puntos.
Mecanizado de
espirales
Un espiral es una rosca tallada en un disco plano y
mecanizada en un torno, mediante el desplazamiento oportuno del carro
transversal. Para ello se debe calcular la transmisión que se pondrá entre el
cabezal y el husillo de avance del carro transversal de acuerdo al paso de la
rosca espiral. Es una operación poco común en el torneado. Ejemplo de rosca
espiral es la que tienen en su interior los platos de garras de los tornos, la
cual permite la apertura y cierre de las garras.
Taladrado
Contrapunto para taladrados.
Muchas piezas que son torneadas requieren ser taladradas con
brocas en el centro de sus ejes de rotación. Para esta tarea se utilizan brocas
normales, que se sujetan en el contrapunto en un portabrocas o directamente en
el alojamiento del contrapunto si el diámetro es grande. Las condiciones
tecnológicas del taladrado son las normales de acuerdo a las características
del material y tipo de broca que se utilice. Mención aparte merecen los
procesos de taladrado profundo donde el proceso ya es muy diferente sobre todo
la constitución de la broca que se utiliza.
No todos los tornos pueden realizar todas estas operaciones
que se indican, sino que eso depende del tipo de torno que se utilice y de los
accesorios o equipamientos que tenga.
Parámetros de corte
del torneado
Los parámetros de corte fundamentales que hay que considerar
en el proceso de torneado son los siguientes:
Ø Elección del tipo de herramienta más
adecuado
Ø Sistema de fijación de la pieza
Ø Velocidad de corte (Vc) expresada en
metros/minuto
Ø Diámetro exterior del torneado
Ø Revoluciones por minuto (rpm) del
cabezal del torno
Ø Avance en mm/rev, de la herramienta
Ø Avance en mm/mi de la herramienta
Ø Profundidad de pasada
Ø Esfuerzos de corte
Ø Tipo de torno y accesorios adecuados
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:
Donde Vc es la velocidad de corte, n es la velocidad de
rotación de la pieza a maquinar 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.8
La velocidad de
corte excesiva puede dar lugar a:
Ø Desgaste muy rápido del filo de corte
de la herramienta.
Ø Deformación plástica del filo de
corte con pérdida de tolerancia del mecanizado.
Ø Calidad del mecanizado deficiente;
acabado superficial ineficiente.
La velocidad de
corte demasiado baja puede dar lugar a:
Ø Formación de filo de aportación en la
herramienta.
Ø Efecto negativo sobre la evacuación
de viruta.
Ø Baja productividad.
Ø Coste elevado del mecanizado.
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.
Velocidad de 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.
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
Ø Decisiva para la formación de viruta
Ø Afecta al consumo de potencia
Ø Contribuye a la tensión mecánica y
térmica
La elevada velocidad
de avance da lugar a:
Ø Buen control de viruta
Ø Menor tiempo de corte
Ø Menor desgaste de la herramienta
Ø Riesgo más alto de rotura de la
herramienta
Ø Elevada rugosidad superficial del
mecanizado.
La velocidad de
avance baja da lugar a:
Ø Viruta más larga
Ø Mejora de la calidad del mecanizado
Ø Desgaste acelerado de la herramienta
Ø Mayor duración del tiempo de
mecanizado
Ø Mayor coste del mecanizado
Tiempo de torneado
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
denominado Kx. La fuerza específica de corte se expresa en N/mm2.9
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.
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
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.10
Formación de viruta
El torneado ha evolucionado tanto que ya no se trata tan solo
de arrancar material a gran velocidad, sino que los parámetros que componen el
proceso tienen que estar estrechamente controlados para asegurar los resultados
finales de economía calidad y precisión. En particular, la forma de tratar la
viruta se ha convertido en un proceso complejo, donde intervienen todos los
componentes tecnológicos del mecanizado, para que pueda tener el tamaño y la
forma que no perturbe el proceso de trabajo. Si no fuera así se acumularían
rápidamente masas de virutas largas y fibrosas en el área de mecanizado que
formarían madejas enmarañadas e incontrolables.
La forma que toma la viruta se debe principalmente al
material que se está cortando y puede ser tanto dúctil como quebradiza y
frágil.
El avance con el que se trabaje y la profundidad de pasada
suelen determinar en gran medida la forma de viruta. Cuando no bastan estas
variables para controlar la forma de la viruta hay que recurrir a elegir una
herramienta que lleve incorporado un rompevirutas eficaz.
Mecanizado en seco y
con refrigerante
Hoy en día el torneado en seco es completamente viable. Hay
una tendencia reciente a efectuar los mecanizados en seco siempre que la
calidad de la herramienta lo permita.
La inquietud se despertó durante los años 90,cuando estudios
realizados en empresas de fabricación de componentes para automoción en
Alemania pusieron de relieve el coste elevado de la refrigeración y sobre todo
de su reciclado.
Sin embargo, el mecanizado en seco no es adecuado para todas
las aplicaciones, especialmente para taladrados, roscados y mandrinados para
garantizar la evacuación de las virutas.
Tampoco es recomendable tornear en seco materiales pastosos o
demasiado blandos como el aluminio o el acero de bajo contenido en carbono ya
que es muy probable que los filos de corte se embocen con el material que
cortan, produciendo mal acabado superficial, dispersiones en las medidas de la
pieza e incluso rotura de los filos de corte.
En el caso de mecanizar materiales de viruta corta como la
fundición gris la taladrina es beneficiosa como agente limpiador, evitando la
formación de nubes de polvo tóxicas.
La taladrina es imprescindible torneando materiales abrasivos
tales como inoxidables, inconells, etc
En el torneado en seco la maquinaria debe estar preparada
para absorber sin problemas el calor producido en la acción de corte.
Para evitar sobrecalentamientos de husillos, etc suelen
incorporarse circuitos internos de refrigeración por aceite o aire.
Salvo excepciones y a diferencia del fresado el torneado en
seco no se ha generalizado pero ha servido para que las empresas se hayan
cuestionado usar taladrina solo en las operaciones necesarias y con el caudal
necesario.
Es necesario evaluar con cuidado operaciones, materiales,
piezas, exigencias de calidad y maquinaria para identificar los beneficios de
eliminar el aporte de refrigerante.
Puesta a punto de
los tornos
Para que un torno funcione correctamente y garantice la
calidad de sus mecanizados, es necesario que periódicamente se someta a una
revisión y puesta a punto donde se ajustarán y verificarán todas sus funciones.
Las tareas más importantes que se realizan en la revisión de
los tornos son las siguientes:
Revisión de tornos
Nivelación Se refiere
a nivelar la bancada y para ello se utilizará un nivel de precisión.
Concentricidad del cabezal Se
realiza con un reloj comparador y haciendo girar el plato a mano, se verifica
la concentricidad del cabezal y si falla se ajusta y corrige adecuadamente.
Comprobación de redondez de las piezas Se mecaniza un cilindro a un diámetro aproximado de 100 mm y con
un reloj comparador de precisión se verifica la redondez del cilindro.
Alineación del eje principal Se
fija en el plato un mandril de unos 300 mm de longitud, se monta un reloj en el
carro longitudinal y se verifica si el eje está alineado o desviado.
Alineación del contrapunto Se
consigue mecanizando un eje de 300 mm sujeto entre puntos y verificando con un
micrómetro de precisión si el eje ha salido cilíndrico o tiene conicidad.
Otras funciones como la precisión de los nonios se realizan
de forma más esporádica principalmente cuando se estrena la máquina.
Normas de seguridad en el torneado
Cuando se está trabajando en un torno, hay que observar una
serie de requisitos para asegurarse de no tener ningún accidente que pudiese
ocasionar cualquier pieza que fuese despedida del plato o la viruta si no sale
bien cortada. Para ello la mayoría de tornos tienen una pantalla de protección.
Pero también de suma importancia es el prevenir ser atrapado(a) por el
movimiento rotacional de la máquina, por ejemplo por la ropa o por el cabello
largo.
Normas de seguridad
1 Utilizar
equipo de seguridad: gafas de seguridad, caretas, etc..
2 No utilizar
ropa holgada o muy suelta. Se recomiendan las mangas cortas.
3 Utilizar ropa
de algodón.
4 Utilizar
calzado de seguridad.
5 Mantener el
lugar siempre limpio.
6 Si se
mecanizan piezas pesadas utilizar polipastos adecuados para cargar y descargar
las piezas de la máquina.
7 Es preferible
llevar el pelo corto. Si es largo no debe estar suelto sino recogido.
8 No vestir
joyería, como collares, pulseras o anillos.
9 Siempre se
deben conocer los controles y funcionamiento del torno. Se debe saber como
detener su operación.
10 Es muy
recomendable trabajar en un área bien iluminada que ayude al operador, pero la
iluminación no debe ser excesiva para que no cause demasiado resplandor.