Fórmulas para Operaciones de Fresado, Torneado, Taladrado y Mandrinado

En este artículo vamos a resumir cuales son las principales fórmulas en operaciones de mecanizado, que vamos a usar en diferentes operaciones de fresado, torneado, taladrado, mandrinado.

Lo primero que tenemos que decir es que no existe la fórmula perfecta para cada operación de mecanizado. Las fórmulas no cuentan con ciertos factores que son ajenos a estas, como son: amarre de la pieza, voladizo, refrigerante, revoluciones máximas, etc. 

La experiencia en este aspecto es un grado muy importante además, de lo que pueda indicar las fórmulas en operaciones de mecanizado. Tenemos que prestar atención a otros factores físicos como son: el sonido de la herramienta al cortar, si va con demasiadas revoluciones en el caso de una fresa la oímos patinar en vez de cortar, deja marcas en la pieza como si quedara vibrado, entre otros factores.

El color de la viruta es otro aspecto que nos indica si llevamos unas condiciones óptimas, si la viruta sale muy quemada es debido a exceso de revoluciones o por un avance mayor al que tenemos que trabajar. La vibración es otro indicativo de que no estamos trabajando bien, en este caso puede ser debido a grandes voladizos, dónde tenemos que acortar las velocidades de corte considerablemente. Cómo veis debemos de prestar atención a los que nos indica tanto la herramienta cómo la máquina, mientras estamos realizando cualquier operación de mecanizado.

Tipos de fórmulas en operaciones de mecanizado

Antes de empezar debemos de decir que en las formulas existen dos grandes grupos: el sistema métrico (mm) y el sistema imperial (pulgadas) depende del tipo de grupo que se aplique en tu país de origen usaras un formato u otro. En el caso de donde se aloja esta web es en España, en España usamos el sistema métrico (mm). 

Además, vamos a separar las siguientes fórmulas, según su operación de mecanizado. Ya que no todas las formulas son iguales para diferentes operaciones, en algunos apartados la formula cambia debido a la geometría de las herramientas de corte y la forma de trabajar.

Antes de entrar en lo que serían las formulas, vamos hablar sobre el significado de cada definición, ya que existen un gran número de fórmulas, aunque después en la práctica con saber unas pocas no tendremos problemas en realizar ningún tipo de mecanizado. Aunque nosotros hemos querido abarcar la gran mayoría, para que aquellos que quieran tener una información más técnica sobre un proceso de mecanizado puedan hacerlo.

Definiciones de fórmulas en operaciones de mecanizado.

VC: Velocidad de corte

La velocidad de corte como su nombre indica es la velocidad con la que la herramienta va a cortar o penetrar sobre un material. La velocidad de corte viene expresada en mm/min y es un dato esencial que tenemos que saber, para calcular las revoluciones y el avance de la herramienta de corte. La velocidad de corte viene definida por el fabricante de la herramienta de corte, cada material tiene una velocidad de corte diferente para la misma herramienta. Ya hablaremos en otra ocasión de las características de los diferentes materiales que trabajamos en mecanizado.

RPM: Revoluciones por minuto

Las revoluciones por minuto también se le denomina (N) en las formulas. Las revoluciones por minuto las calculamos gracias a la velocidad de corte que nos indica el fabricante, además va ligado al diámetro de la herramienta. Cuanto mayor sea el diámetro de la herramienta, menos revoluciones vamos a necesitar. Las revoluciones por minuto en nuestro caso en el lenguaje internacional de CNC es el apartado de S tanto para sistema imperial como sistema métrico, ya que es la velocidad del husillo.

Vf: Velocidad de avance

La velocidad de avance es la velocidad con la que entra o penetra la herramienta cortando sobre el material. La velocidad de avance va a depender de la forma que trabaje la máquina, en el caso de la fresadora si es de columna fija, la velocidad de avance será el avance de la mesa. En el caso del torno la velocidad de avance, es la velocidad de los carros transversales o de la torreta si hablamos de un torno CNC. La velocidad de avance va a ir predefinido de la velocidad de corte. A más velocidad de corte mayor velocidad de avance. Se expresa en mm/min.

Fz: Avance por diente

El avance por diente viene predefinido por la velocidad de avance, el número de dientes y las revoluciones por minuto de la herramienta. El avance por diente es la cantidad de material que puede arrancar cada diente o cada filo de la herramienta de corte. Se expresa en milímetros (mm).

Fn: Avance por vuelta

El avance por vuelta viene expresado en mm/revolución. El avance por vuelta viene predefinido de la velocidad de avance y de las revoluciones por minuto. Se expresa en milímetros por revolución. (mm/rev.)

Dc: Diámetro de corte de la herramienta

Dcap: Diámetro de corte a la profundidad de Ap

Ae: Profundidad de corte radial, también se le llama empañe de la herramienta o ancho de corte

En los sistemas Cad/Cam o en ciclos de mecanizado CNC es el porcentaje del diámetro de trabajo de la herramienta de corte. Ejemplo: si con un plato de fresar de 50mm de diámetro trabajamos al 50% estamos dando pasadas de 25mm cada una. Se expresa en milímetros (mm).

Ap: Profundidad de corte axial

Ap es la profundidad de pasada que metemos a la herramienta respecto a su eje principal, y se expresa en milímetros (mm). Ejemplo: si en una fresadora de 3 ejes estamos fresando con una fresa de ø 12 con un Ap de 5mm, la fresa está entrando en el material 5 mm en eje Z. Dando una pasada de 5mm, como solemos hablar en el taller de mecanizado. Se expresa en milímetros (mm). Tanto Ae como Ap son términos distintos y en ocasiones provocan confusiones.

Zn: Número de dientes de la herramienta de corte

Puede llegar a interpretarse como ZNF, Zc, Z, ZEFP; según el catálogo de herramientas que estéis consultando, lo pondrá de una manera u otra, pero significa lo mismo.

Q: Régimen de arranque de material

Es la cantidad de material que podemos eliminar de la pieza en un minuto, viene expresado en centímetros cúbicos por minuto (cm³/min). Para mecanizados pequeños no se solemos utilizar está formula, pero para mecanizado pesado es muy importante.

Pc: Potencia neta

Viene expresado en kW, también en algunas fórmulas se le llama potencia de corte. Es la cantidad de kW que consumimos mientras hacemos una operación de mecanizado. También se puede expresar en HP (horse power), también denominado caballo a vapor en el sistema imperial. 1 HP es igual a 0.745 kW.

Hm: Grosor medio de viruta

Tamaño medio de la longitud de la viruta cuando mecanizamos. Se expresa en milímetros (mm).

Hex: Grosor máximo de viruta

Tamaño máximo de la longitud de la viruta cuando mecanizamos.
El grosor de la viruta en operaciones de poca profundidad o de poca longitud, no es necesario usar estar formula, sin embargo, en operaciones dónde la longitud de la viruta si puede ser un problema, como por ejemplo en taladros de gran profundidad en materiales complicados de mecanizar. Estos materiales pueden ser como el acero inoxidable (Aisi-304, Aisi-316L) si nos puede ayudar para controlar más la viruta. También es recomendable en mecanizado pesado, cuando las operaciones de mecanizado son largas todos los factores son importantes. El grosor máximo de la viruta se expresa en milímetros (mm).

Kc: Fuerza de corte especifica

La fuerza de corte especifica es la fuerza que ejerce la herramienta de corte según un grosor de viruta medio sobre un material. Se mide en Newtons en un milímetro cuadrado de sección, (N/mm²), igual que la resistencia que tienen los materiales, lo único que estos últimos se miden en mm al cuadrado por la sección del material. Cuanto mayor sea la fuerza de corte especifica menor será el grosor de la viruta.

Kc 1: Fuerza de corte específica para un grosor de 1mm

Es igual que la formula anterior, pero con un coeficiente fijo de 1mm. Se expresa en (N/mm²).

Lm: Longitud de mecanizado.

Longitud total de toda la operación de mecanizado. Se expresa en milímetros (mm).

Mc: Par de apriete.

Tc: Tiempo de mecanizado, también llamado tiempo de corte total.

Es el periodo de tiempo que tardamos en realizar una operación de mecanizado. 

KAPR: Ángulo de posición o también llamado ángulo de entrada.

El ángulo KAPR es importante por varios factores:

– Un ángulo pequeño genera una viruta más pequeña, con ello obtenemos un avance mayor. Los ángulos más habituales son de 10, 45, 60, 70 y 90 grados. Los platos de alto avance con una pequeña carga en Ap generan una viruta muy pequeña, con ello podemos conseguir velocidades de avance mucho más altas, alrededor de 6.000 mm/min o más según el material que estemos mecanizando.
– Un ángulo mayor genera viruta más grande, el avance es menor debido a que el avance por diente también es menor, pero por otro lado nos permite una profundidad de corte mayor.

Fórmulas para operaciones de fresado

Tipos de fórmulas para operaciones de fresado en sistema métrico

Fórmulas para operaciones de fresado en sistema imperial

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Tipos de fórmulas para operaciones de torneado

Fórmulas para operaciones de torneado en sistema métrico

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Tipos de fórmulas para operaciones de taladrado

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Otras fórmulas para diferentes operaciones de fresado en mecanizado

Fórmulas para calcular el avance al contorno (Vfm), en operaciones de fresado perfiferico o tambien llamado, fresado de contorno

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Los factores de corrección como podéis ver en la tabla, van a depender de la longitud del voladizo de la herramienta (LPR) que vayamos a trabajar y el radio de corte que vayamos a utilizar de la herramienta de corte (Ae) a mayor voladizo más despacio tendremos que trabajar. Es una de las normas básicas del mecanizado, por norma general siempre utilizaremos el voladizo más pequeño; ya que este nos permite unas velocidades de corte mucho más altas y siempre nos va a dar más seguridad en el mecanizado.

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Resumen

Cómo podéis ver tenemos muchos tipos de fórmulas, aunque para el día a día con saber las básicas es más que suficiente. Toda la información que os hemos compartido en este artículo pertenece al libro de formación de Sandvik Coromant y del catálogo de herramientas de Ceratizit Group, ambos son 100% aconsejables ya que profundizan bastante y tienen un gran contenido que quizás también os pueda servir en el taller. Si te gustaría tener en un PDF todas las fórmulas descritas en este artículo, ponte en contacto con nosotros vía email. Nos vemos en la próxima.