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Operaciones de Mecanizado



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OPERACIONES DE MECANIZADO
Las operaciones de mecanizado se pueden subdividir en dos grandes grupos:
1.
Mecanizado sin arranque de viruta.
2.
Mecanizado con arranque de viruta.
Algunos ejemplos de estas operaciones se enuncian a continuación:
Mecanizado sin arranque de viruta:
Sinterización.
Laminación.
Estampado.
Trefilado.
Fundición.
Extrusión.
Forja.
Doblado.
Embutido.
Mecanizado con arranque de viruta:
Torneado.
Taladrado.
Escariado.
Mandrinado.
Limado.
Cepillado.
Fresado.
Aserrado.
Rectificado.
Bruñido.
Electroerosión.
Existen tres factores primarios que deben ser definidos en cualquier operación básica de
mecanizado, éstos son: velocidad, avance y profundidad de corte. Otros factores como el tipo
de material y el tipo de herramienta tienen bastante
importancia, pero los tres primeros son los
que el operador puede ajustar independientemente de los demás.
Velocidad: se refiere a la velocidad de rotación del husillo de la máquina para el
mecanizado. Está expresada en revoluciones por unidad de tiempo.
Cada diámetro de trabajo
nos entregará una velocidad de corte distinta, aunque la velocidad de rotación permanezca
constante, y es por esto que debe tenerse especial precaución al decidirla. 
Avance: se refiere a la herramienta de corte, y se expresa como la razón de la distancia
longitudinal recorrida por la herramienta por revolución del husillo (mm/rev).
  
Profundidad de Corte: llamado también encaje axial, se refiere al espesor,
diámetro o
radio ( según esté convenido ) que es removido en la operación de mecanizado. Esta es una
magnitud transversal, por lo que se expresará en milímetros o en otra unidad de longitud.
2.2.1.
Operaciones con herramientas monofilo
A continuación se enuncian una serie de procesos de mecanizado con herramientas
monofilo, éstos se desarrollan básicamente en un Torno. En cada caso se hará un análisis de los
tiempos de mecanizado necesarios, potencia necesaria para cada proceso, entre otros.
Operaciones en el Torno
La figura 2.9 muestra un torno horizontal convencional.
Fig. 2.9
Las operaciones de mecanizado en un torno se realizan principalmente con las
herramientas enumeradas a continuación.
  
En la siguiente figura se muestran distintas herramientas monofilo, siendo todas del tipo
pastilla.
Fig. 2.10
Para fijar la herramienta al torno se utiliza un porta-herramientas, éste varía según la
operación a realizar, pero es común ver porta-herramientas que con pequeñas variantes logren
distintas operaciones. Distintos porta-herramientas se muestran en la figura 2.11.
Fig. 2.11
  
2.2.1.1.
Cilindrado:
Tal como su nombre lo indica, ésta es una operación de mecanizado que produce partes
cilíndricas. Tiene por objeto lograr una superficie cilíndrica de menor diámetro que la original. En
forma básica, esta operación  puede ser definida como el mecanizado de una superficie externa,
que es realizada:
-
con la pieza rotando
-
con una herramienta de corte monofilo, y
-
con la herramienta de corte paralela al eje de la pieza y a una distancia que removerá la
superficie externa de la pieza.
Todo lo anterior se ilustra en la figura 2.12.
         Fig. 2.12
Como se muestra en la figura 2.12, en todo proceso de mecanizado podemos identificar
tres superficies:
Superficie de trabajo: 
superficie que va a ser removida en el mecanizado.
Superficie mecanizada: superficie producida por la herramienta.
Superficie de transición:
la parte de la superficie formada en la pieza por el filo y
que será removida en la siguiente carrera o revolución.
 
Para el cilindrado exterior, los cálculos teóricos del mecanizado son los siguientes:
El encaje axial se define como:
a
p
=
d
-
d
w
m
2
     (2.4)
  
donde d
w
es el diámetro de trabajo y d
m
es el diámetro de mecanizado.
La velocidad de corte de la punta de la herramienta está dada por:
V
avm
=
* n
w
*
d
+
d
w
m
2
     (2.5)
donde n
w
es la velocidad de rotación del husillo.
El material removido por unidad de tiempo es el producto de la velocidad de corte y la
sección (área) de la viruta sin cortar,
Z
w
= Ac * V
avm      
(2.6)
Ac
es el área de la superficie sacada, y se calcula como la multiplicación del avance f,
medido en milímetros por revolución, y el encaje axial: Ac = f * a
p
.
Por lo tanto,
Z
w
=
* f * a
p
* n
w
* ( d
m
+ a
p
)     (2.7) 
este cálculo se puede visualizar en la siguiente figura:
Fig. 2.13 Cilindrado
El tiempo de mecanizado es:
t
m
=
L
f
*
n
w
w
     (2.8)
donde L
w
  es el largo de mecanizado.
Conociendo esto podemos conocer la cantidad de material total removida en la operación
de mecanizado, la cual es:
  
Z
total
= Z
w
* t
m
     (2.9)
Reemplazando (2.7) y (2.8),
Z
total
=
L
 
*
( d
-
d
)
4
w
w
2
m
2
*
     (2.10)
El espesor de viruta no deformada está definido por la multiplicación del encaje de avance
y el seno del ángulo formado por el filo principal y la pieza. En el caso de herramientas monofilo,
el encaje de avance es igual al avance, f:
ac = f * sen ( kr )        (2.11)
Para las condiciones anteriormente descritas debemos calcular la potencia necesaria para
realizar la operación de mecanizado, cuyo valor está dado por la siguiente ecuación:
P
w
= p
s
* Z
w
     (2.12)
donde p
s
es la energía requerida para remover un volumen unitario de material, ésta es obtenida
del gráfico 2.1 que se adjunta, considerando el espesor medio de la viruta no deformada, ac , y el
material que está siendo maquinado.
 
Gráfico  2.1
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