El mecanizado por arranque de viruta, es uno de los procesos de mecanizado que realizamos en nuestro taller de mecanizado en Barcelona.
En nuestra publicación del 13 de febrero pasado tratamos el mecanizado en general y los diferentes tipos de mecanizado.
Hoy queremos profundizar en el mecanizado por arranque de viruta.
Se trata de un proceso de mecanizado que se realiza mediante la penetración de una herramienta de corte, realizando un movimiento relativo entre la pieza que se desea mecanizar y la herramienta. Lógicamente, el material de la herramienta de corte debe ser de mayor dureza que la pieza a tratar, puesto que la dureza de un material define su oposición a ser rallado.
El arranque de la viruta se produce debido a que el filo de la herramienta produce una deformación elástica en el material, provocando grandes tensiones en la parte del mismo que se convertirá en viruta. Se supera el límite de fluencia del material provocando la rotura y separación de la capa a causa de la deformación plástica sufrida.
De esta operación se genera la viruta o residuo.
La herramienta consta, generalmente, de uno o varios filos o cuchillas que separan la viruta de la pieza en cada pasada. Estas virutas se diferencian entre si dependiendo de la herramienta con la que se esté mecanizando.
Situación previa de las piezas
Estas piezas proceden normalmente de fundición, forja, laminación o por pulvimetalurgia .
Materiales
Los materiales mas idóneos para este tipo de mecanizado son los metales, los plásticos y también las piezas cerámicas.
Tipos de procesos de mecanizado por arranque de viruta
En el mecanizado por arranque de viruta se dan tres tipos de procesos:
Desbaste
En el desbaste, eliminamos mucho material con poca precisión; es un proceso intermedio que se utiliza para acercarse a las dimensiones finales de la pieza en un corto periodo de tiempo.
Requiere alta velocidad de avance y de corte.
Acabado
Eliminación de poco material con mucha precisión; proceso final cuyo objetivo es el de dar el acabado superficial que se requiera a las distintas superficies de la pieza.
Se utiliza pensando en tener una superficie con poca rugosidad.
Velocidad de avance baja y velocidades de corte altas.
Rectificado o superacabado
Se utiliza para un buen acabado superficial y medidas muy precisas.
Las velocidades tanto de corte como de avance son muy altas, desprendiendo partículas por abrasión.
Sin embargo, existe una limitación física: no se puede eliminar todo el material que se quiera, porque llega un momento en que el esfuerzo para apretar la herramienta contra la pieza es tan liviano que la herramienta no penetra y no se llega a extraer viruta.
En el proceso de fabricación de piezas por arranque de viruta se pueden conseguir exactitudes del orden de micras, proporcionando ademas con unos acabados superficiales excelentes.
Según la definición que acabamosos de hacer de la técnica de arranque de viruta, queda claro que una de las propiedades más importantes del material de la pieza que se desea mecanizar es la maquinabilidad, que se define como la capacidad de arrancar material de una pieza con un útil de corte o, en otras palabras, la habilidad del material para ser mecanizado.
Debido a esto, los materiales más utilizados con esta técnica de fabricación son los citados metales, plásticos y ceramica.
Principales movimientos
Los principales movimientos en el mecanizado por arranque de viruta de una pieza son:
Corte: Con este movimiento penetra la herramienta en el material, siendo la causante de producir la viruta. Se define mediante la Velocidad de Corte.
Avance: Este movimiento es el realizado al desplazar el punto de aplicación del corte. Se define mediante la Velocidad de Avance.
Alimentación: Se define con el parámetro de Profundidad de Pasada y es el encargado de cortar un espesor del material.
Tipos de mecanizado por arranque de viruta
En el mecanizado por arranque de viruta se eliminan trozos de material mediante herramientas con filos perfectamente definidos. Los tipos más habituales son:
Serrado
El serrado es una técnica de mecanizado (que puede ser un proceso manual o realizado mediante máquina herramienta) que consiste en deslizar una hoja de sierra hacia adelante y hacia abajo para realizar un corte en el material.
Limado
Es un proceso manual, la forma más antigua de sacar viruta. Consiste en deslizar repetidamente una lima par desbastar el material.
Tiene poca capacidad de arranque y se utiliza para ajustes, por lo que se precisa de una mano de obra bastante especializada.
Existen diferentes tipos de limas, dependiendo del tamaño de los dientes y de la sección de la lima.
Taladrado
Es la operación consistente en realizar agujeros circulares en una pieza. Para ello se monta en la máquina de taladrar una herramienta llamada broca, que gira para penetrar eliminando virutas del material que se quiere taladrar.
Los taladros pueden ser : de mano, de sobremesa, de columna o radial.
Roscado
Consiste en girar una herramienta de corte introduciéndola en un agujero previo (macho) o girándola en torno a una varilla (terraja) sirviéndose de un utensilio para girarlas con facilidad llamado volvedor.
El roscado puede realizarse manualmente o con máquina herramienta
También puede roscarse en máquinas como taladros o fresadoras o en máquinas especialmente adaptadas a la realización de roscas (roscadoras), acoplando la herramienta de corte a dicha máquina.
Torneado
Es un procedimiento para crear superficies de revolución por arranque de viruta.
Llamamos superficies de revolución a aquellas en las que si hacemos un corte por un plano perpendicular a su eje, cuya sección es circular. La máquina que se utiliza para el torneado se denomina torno.
En esta máquina, la pieza tiene un movimiento circular o rotatorio y la herramienta lineal.
En nuestro taller de mecanizado disponemos de una extensa variedad de tornos para cubrir diametros diversos y piezas complejas.
El tipo de piezas que podemos realizar combinando estos tres movimientos principales es muy variado en función del diámetro, la longitud, la complejidad de las formas a mecanizar, etc.
La pieza a mecanizar va amarrada mediante un sistema de fijación (plato de garras, pinza, plato liso, …) y tiene movimiento rotatorio, y la herramienta de corte va fijada a un soporte o torreta y se desplaza en las dos direcciones indicadas para proceder al arranque de material.
Además el movimiento de los ejes del torno puede ser totalmente manual o semiautomático, o puede estar gobernado por un CNC.
Siguiendo estos principios existen diferentes tipos de tornos, que a su vez pueden ir provistos de diferentes accesorios.
Tipos de tornos mas habituales :
Torno paralelo o torno horizontal
Torno frontal (o torno al aire): se emplea para la fabricación de piezas cortas y de gran diámetro.
Torno vertical: su eje principal es vertical respecto al suelo. Se usa para la fabricación de piezas pesadas.
Tornos empleados en la industria del decoletaje como los mutihusillos para la realización de varias piezas a la vez.
En próxima publicación , dedicaremos un capitulo extenso sobre el torneado y los diferentes tipos de torno.
Fresado
Es un procedimiento consistente en el corte del material con una herramienta rotativa que puede tener uno o varios filos. El corte se realiza combinando el giro de la herramienta con el desplazamiento, bien sea de la misma herramienta o de la pieza a trabajar.
Depende del diseño de la máquina que lo que se desplace sea la herramienta, la mesa, o que combine el desplazamiento de ambos.
Este desplazamiento se realiza en cualquier dirección de los tres ejes posibles en los que se puede desplazar la mesa, a la que va fijada la pieza que se mecaniza.
La máquina que se utiliza se llama fresadora, que habitualmente cuenta con múltiples opciones y variantes.
Cuando una fresadora de control numérico dispone de cambio automático de herramientas, se llama centro de mecanizado.
En futura publicación nos extenderemos en las formas de fresadora y los diferentes tipos existentes.
Brochado
El brochado consiste en pasar una herramienta rectilínea de filos múltiples, llamada brocha, sobre la superficie a tallar en la pieza, ya sea exterior o interior, para darle una forma determinada.
El brochado se realiza normalmente de una sola pasada mediante el avance continuo de la brocha, la cual retrocede a su punto de partida después de completar su recorrido.
La brocha trabaja por arranque progresivo de material mediante el escalonamiento racional de los dientes, determinado por la forma cónica de la herramienta.
La forma de la herramienta permite obtener formas que por otro procedimiento serían muy costosas o imposibles.
El movimiento de corte (C) lo produce la brocha al avanzar, mientra la pieza está fija; la profundidad de pasada (P) la proporciona la propia herramienta.
La brochadora es una máquina relativamente moderna y se emplea en series largas ya que la brocha es una herramienta cara.
Mortajado
La mortajadora, también llamada limadora vertical, es una máquina cuya herramienta, dotada de movimiento rectilíneo y alternativo vertical, arranca viruta al moverse sobre piezas fijadas sobre la mesa de la máquina.
Los trabajos propios de la mortajadora pueden realizarse en piezas pequeñas en otras máquinas como la fresadora, y debido a ello esta máquina no ha adquirido el desarrollo y perfección de la mayoría de las máquinas herramientas.
Las mortajadoras se crearon principalmente para la ejecución de ranuras, generalmente chaveteros, en poleas, volantes, etc., pero también se emplean para contornear matrices, levas, placas, para tallar engranajes, etc.
Ventajas del mecanizado por arranque de viruta
Los tiempos de mecanizado son menos duraderos que en el mecanizado por abrasión.
Desventajas del mecanizado por arranque de viruta
Tiene una limitación física, ya que no se puede quitar todo el material que se desea, puesto que llega un momento en el que la herramienta no tiene la suficiente fuerza para penetrar en la pieza.
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