Arranque de Viruta
El objetivo fundamental en los Procesos de Manufactura por Arranque de Viruta es obtener piezas
de configuración geométrica requerida y acabado deseado. La operación consiste en arrancar de la
pieza bruta el excedente (mal sobrante) del metal por medio de herramientas de corte y maquinas
adecuadas. .
Los conceptos principales que intervienen en el proceso son los siguientes: metal sobrante,
profundidad de corte, velocidad de avance y velocidad de corte.'
METAL SOBRANTE (SOBRE ESPESOR). Es la cantidad de material que debe ser arrancado de la
pieza en bruto, hasta conseguir la configuración geométrica y dimensiones, precisión y acabados
requeridos. La elaboración de piezas es importante, si se tiene una cantidad excesiva del material
sobrante, originará un mayor tiempo de maquinado, un mayor desperdicio de material y como
consecuencia aumentará el costo de fabricación.
.
PROFUNDIDAD DE CORTE.
Se denomina profundidad de corte a la profundidad de la capa arrancada de la superficie de la pieza en
una pasada de la herramienta; generalmente
se designa con la letra" t" Y se mide en milímetros en sentido perpendicular;
En las maquillas donde el movimiento de la pieza es giratorio (Torneado y Rectificado) o de la
herramienta (Mandrinado), la profundidad de corte se determina según la fórmula:
2
i
f
D
D
t
en donde:
D
i
= Diámetro inicial de la pieza (mm). D
f
= Diámetro final de la pieza (mm).
En el caso de trabajar superficies planas (Fresado, Cepillado y Rectificado de superficies
planas), la
profundidad de corte se obtiene de la siguiente forma:
T = E - e (mm)
en donde:
E = espesor inicial de la pieza
e = espesor final de la pieza (mm). .
VELOCIDAD DE AVANCE.
Se entiende por Avance al movimiento de la herramienta respecto a la pieza o de esta última respecto a
la herramienta en un periodo de tiempo determinado.
El Avance se designa generalmente por la letra" s" y se mide en milímetros por una revolución del eje
del cabezal o porta-herramienta, y en algunos casos en milímetros por minuto.
VELOCIDAD DE CORTE.
Es la distancia que recorre el "filo de corte de la herramienta al pasar en dirección del movimiento
principal (Movimiento de Corte) respecto a la superficie que se trabaja: El movimiento que se origina, la
velocidad de corte puede ser rotativo o alternativo; en el primer caso, la velocidad de, corte o velocidad
lineal relativa entre pieza y herramienta corresponde a la velocidad tangencial en la zona que se esta
efectuando el desprendimiento de la viruta, es decir, donde entran en contacto herramienta y, pieza y
debe irse en el punto desfavorable. En el segundo caso, la velocidad relativa en un instante dado es la
misma en cualquier punto de la pieza o la herramienta.
"En el caso de maquinas con movimiento giratorio (Tomo, Taladro, Fresadora, etc.), la velocidad de
corte esta dada por:
Dn
V
C
(m/min) ó (ft/min)
En donde:
D = diámetro correspondiente al punto más desfavorable (m).
n = número de revoluciones por minuto a que gira la pieza o la herramienta.
Para máquinas con movimiento alternativo (Cepillos, Escoplos, Brochadoras, etc.), la velocidad de corte
corresponde a la velocidad media y esta dada por:
T
L
V
C
en donde:
L = distancia recorrida por la herramienta o la pieza (m).
T = tiempo necesario para recorrer la distancia L (min).
MAQUINA-HERRAMIENTA Y HERRAMIENTA
La optimización en el proceso de fabricación de piezas en la industria es función de la maquina –
herramienta así como de la herramienta misma, por lo que a continuación se presentan las
características, más sobresalientes de cada una de ellas.
MÁQUINAS -HERRAMIENTA. Son aquellas máquinas que desarrollan su labor mediante un utensilio o
herramienta de corte convenientemente perfilada y afilada que maquina y se pone en contacto con el
material a trabajar produciendo en éste un cambio de forma. y dimensiones deseadas mediante el
arranque de partículas o bien por simple deformación..
La elección de la maquina-herramienta que satisfaga las exigencias tecnológicas, debe hacerse de
acuerdo a los siguientes factores:
l. Según el aspecto de la superficie que se desea obtener: En" relación a la forma de las distintas
superficies del elemento a maquinar, se deben deducir los movimientos de la herramienta y de la pieza,
ya que cada máquina-herramienta posee sus características que la distinguen y resulta evidente su
elección.
2. Según las dimensiones de la pieza a maquinar: Se debe observar si las dimensiones de los
desplazamientos de trabajo de la maquina-herramienta son suficientes para las necesidades de la pieza
a maquinar. Además, se debe tomar en consideración la potencia que será necesaria durante el
arranque de la viruta; la potencia estará en función de la profundidad de corte, la velocidad de avance' y
la velocidad de corte.
3. Según la cantidad de piezas a producir: Esta sugiere la elección más adecuada entre las
máquinas de, tipo corriente, semiautomático y automático (en general, se emplean máquinas corrientes
para producciones pequeñas y máquinas automáticas para producciones grandes).
4. Según la precisión requerida: Con este factor se está en condiciones de elegir definitivamente la
maquina-herramienta adecuada.
CLASIFICACIÓN DE LAS MAQUINAS-HERRAMIENTA
Las maquinas-herramienta se distinguen principalmente por las funciones que desempeñan, así
como el tipo de piezas que pueden producir y en general se pueden dividir tomando en consideración
los movimientos que efectúan durante el maquinado de las piezas. En el cuadro No. 1 se presenta un
resumen de las principales máquinas-herramientas y los movimientos que realizan, movimiento de
trabajo (principal ó de corte) y de alimentación, (secundario o de corte) asumidos por la herramienta o la
pieza.
HERRAMIENTAS DE CORTE
Por herramientas se entiende a aquel instrumento que por su forma especial y por su modo de
empleo, modifica paulatinamente el aspecto de un cuerpo hasta conseguir el objeto deseado,
empleando el mínimo de tiempo y gastando la mínima energía.
MATERIALES PARA LAS HERRAMIENTAS DE CORTE
La selección de material para la construcción de una herramienta depende de' distintos factores de
carácter técnico y económico, tales como: '
1. Calidad del material a trabajar y su dureza.
2. Tipo de producción (pequeña, mediana y en serie).
3. Tipo de máquina a utilizar.
4. Velocidad de Corte.
MOVIMIENTO DE
MOVIMIENTO DE
MOVIMIENTO DE
TRABAJO
MAQUINA
CORTE
AVANCE
REALIZADO POR:
REALIZADO POR:
ROTATORIO
TORNO PARALELO
CONTINUO
TORNO REVOLVER
TORNO AUTOMÁTICO
PIEZA
HERRAMIENTA
TORNO COPIADOR
TORNO VERTICAL
ROTATORIO
TALADRO DE:
CONTINUO
COLUMNA
HERRAMIENTA
HERRAMIENTA
RADIAL
MÚLTIPLE,
ROTATORIO
MANDRINADORA
HERRAMIENTA
HERRAMIENTA O
CONTINUO
PIEZA
RECTILÍNEO
LIMADORA
HERRAMIENTA
PIEZA
ALTERNATIVO
CEPILLADURA
PIEZA
HERRAMIENTA
ESCOPLEADORA
HERRAMIENTA
PIEZA
RECTILÍNEO
BROCHADORA
HERRAMIENTA
INCREMENTO DE
INTERMITENTE
LOS DIENTES
ROTATORIO
FRESADORA:
CONTINUO
HORIZONTAL
VERTICAL
HERRAMIENTA
PIEZA
UNIVERSAL
ROTATORIO
SIERRA DE DISCO
HERRAMIENTA
HERRAMIENTA
CONTINUO
RECTILÍNEO
SIERRA CINTA
:
HERRAMIENTA
HERRAMIENTA
CONTINUO
ROTATORIO
RECTIFICADORA:
CONTINUO
UNIVERSAL
HERRAMIENTA Y
VERTICAL
HERRAMIENTA
PIEZA
SIN CENTROS
FRONTAL
ROTATORIO
ROSCADORA
. HERRAMIENTA
HERRAMIENTA
ALTERNADO
RECTILÍNEO
GENERADORA DE
HERRAMIENTA
PIEZA
ALTERNADO
ENGRANES CON
SISTEMA PFAUTHER.
CUADRO Nº 1. RESUMEN DE LAS PRINCIPALES MAQUINAS-HERRAMIENTAS.
2. Trabajos de acabado a baja velocidad de corte (entre 10 Y 15 m/min).
a)
En algunos casos a la aleación hierro-carbono sé le mezclan otros elementos (con la, finalidad de
aumentar la resistencia al desgaste) tales como: cromo, cobalto, manganeso, molibdeno, níquel, silicio,
tungsteno, vanadio. En estos casos los aceros asumen la denominación de especiales y pueden
emplearse para trabajar a una velocidad de corte de hasta 25 m/min. .
b)
Rápidos. Se denomina acero rápido a la aleación hierro-carbono con un contenido de carbono de
entre 0.7 y 0.9 % a la cual se le agrega un elevado porcentaje de tungsteno (13 a 19'%), cromo (3.5 a
4.5 %), y de vanadio (0.8 a 3.2 %). Las herramientas construidas con estos aceros pueden trabajar con
velocidades de corte de 60 m/min. a 100 m/min (variando esto con respecto a la velocidad de avance y
la profundidad de corte), sin perder el filo de corte hasta, la temperatura de 600° C y conservando una
dureza Rockwell de 62 a 64.
c)
Extra-rápidos. Estos aceros están caracterizados por una notable resistencia al desgaste" del filo
de corte aún a temperaturas superiores a los 600° C por lo que las herramientas fabricadas con este
material pueden emplearse cuando las velocidades de corte requeridas son mayores a las empleadas
para trabajar con herramientas de acero rápido.
Los aceros extra-rápidos tienen la misma composición que los aceros rápidos, a los cuales se les añade
del 4 al 12 % cobalto.
2. ALEACIONES DURAS (ESTELITAS)
Es una aleación cuyos principales componentes son tungsteno (10-20 %), cromo (20-35 %), cobalto
(30-35 %), molibdeno (10-20 %), pequeños porcentajes pe carbono (0.5-2 %) y de hierro hasta 10 %.
Dichas aleaciones son preparadas en forma de pequeñas placas fundidas, las cuales se sujetan en la
extremidad maquina_ de un mango de acero al carbono. Las herramientas construidas con estas
aleaciones presentan las siguientes ventajas:
a) Se pueden trabajar metales duros con altas velocidades de corte (de 5 a 10 veces superiores a las
velocidades utilizadas con herramientas de acero rápido).
b) Conserva los filos de corte a temperaturas hasta de 800° C.
c) El afilado se realiza fáci1ment_ a la muela como todas las herramientas de acero rápido y extra-
rápido.
3. CARBUROS. Son - aleaciones en forma de pequeñas placas obtenidas por sinterización a
temperaturas comprendidas entre 1400º C y 1700° C. Sus principales componentes son: carburo de
tungsteno (WC), carburo - de titanio (TiC) o carburo de cobalto (CoC).
En el cuadro No. 2 se dan las composiciones y aplicaciones de los carburos más comúnmente
empleados:
4. MATERIALES CERÁMICOS. Es el producto obtenido por sinterización del óxido de aluminio
combinado con óxido de sodio y óxido de potasio. Estos materiales aleados con óxido de silicio forman
el compuesto para sinterizar a temperaturas próximas a 1800° C.
Las placas de cerámica no resisten cargas de flexión superiores a los 40 kg/mm², pero en cambio
presentan una gran resistencia a la abrasión;, por. tal - motivo se emplean especialmente para el
maquinado de metales no ferrosos, grafitos, etc.
TIPO
COMPOSICIÓN
APLICACIONES
S1
78% TUNGSTENO
Trabajo a altas velocidades de corte (
200mlmin ) y
16% CARBURO DE TITANIO
pequeños avances
6% COBALTO
S2
76% TUNGSTENO
Trabajo con velocidad de corte media y avance
medios
16% CARBURO DE TITANIO
8% COBALTO
S3
89% TUNGSTENO
Trabajo con velocidad de corte de 120 m/min,
5% CARBURO DE TITANIO
buena resistencia a la flexión y resistencia media
COBALTO
al desgaste
G1
94% CARBURO DE
TUNGSTENO
Trabajo de las fundiciones
6% COBALTO
(GRANO NORMAL)
G2
94% CARBURO DE TUNGSTENO
Trabajo de las fundiciones duras, aceros
6% COBALTO ( GRANO FINO) templados, materiales sintéticos
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